Probabilidad y Estadística

APROXIMACIÓN DE LA NORMAL A LA BINOMIAL

Aproximación normal a la distribución binomial

La distribución binomial involucra una serie de n ensayos que pueden producir:

1. Un éxito2. Un fracaso

La probabilidad de un éxito se indica como p. Las respuestas pueden hallarse a menudo en la tabla

binomial o utilizando la fórmula binomial

xnxnx

xnx

qpC

ppxnx

nxP

)1()!(!

!)(

Continuación… Sin embargo, si n es demasiado grande,

puede exceder los límites de cualquier tabla y la fórmula puede ser excesivamente engorrosa.

Debe diseñarse un método alternativo. La solución puede hallarse con el uso de la distribución normal para aproximar la distribución binomial.

Esta aproximación se considera lo suficientemente precisa si np 5 y n(1- p) 5 y si p está próximo a 0.50.

Ejemplo

Se considera un sindicato laboral en el cual el 40% de los miembros está a favor de una huelga. Si se seleccionan 15 miembros de manera aleatoria, ¿cuál es la probabilidad de que 10 apoyen un paro?

Por la tabla binomial se halla P(X=10|n=15, p = 0.40) = 0.0245

Ejemplo… Si no se pudiera utilizar la tabla, podríamos

aproximar la respuesta utilizando la distribución normal. Se cumple que np 5 (15*0.4 =6); n(1- p) 5 (15*0.6 = 9) y p está próximo a 0.50.

Primero se debe hallar la media μ y la desviación estándar σ de la distribución normal así: μ = np σ = (n(p)(1- p))

En este caso, μ = np = (15)(0.40) = 6 σ = (n(p)(1- p)) = (15(0.40)(1- 0.4)) = 1.897

Ejemplo… Debido a que existe un número infinito de

valores posibles en una distribución normal ( o en cualquier distribución continua), la probabilidad de que la variable aleatoria sea exactamente igual a algún valor específico como 10, es cero.

Cuando se utiliza una distribución continua para estimar una variable aleatoria discreta, es necesario un leve ajuste.

Ejemplo…

Este ajuste, llamado factor de corrección de continuidad, requiere que se trate la probabilidad de exactamente 10 miembros como el intervalo entre 9.5 miembros y 10.5 miembros.

Gráfica del ejemplo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Número de miembros

p(x

)

9.5

10.5

0.200.150.10

0.020.01

Ejemplo…

La probabilidad de que exactamente 10 miembros estén a favor de una huelga está representado por el área del rectángulo centrado en 10.

Vale la pena destacar que el rectángulo se extiende de 9.5 a 10.5.

La curva normal está superpuesta sobre los rectángulos.

Ejemplo… Utilizando la distribución normal para hallar

P(9.5≤X ≤ 10.5), se tiene Z = (9.5 – 6) / 1.897 = 1.85

Para un área de 0.4678, y Z = (10.5 – 6) / 1.897 = 2.37

Para un área de 0.4911.

σ = 1.897 (ver diapositiva 5)

Entonces, P(9.5≤X ≤ 10.5) =0.4911 – 0.4678 = 0.0233, lo cual es una aproximación muy cercana a 0.0245 que se encontró con la tabla binomial (diap 4).