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Distribución normal

Normal Distribution

Los datos que abundan en la naturaleza, como la estatura o el peso, se acumulan en forma de campana abultada en el centro, y la distribución que describe esa forma es la distribución normal. La media μ fija dónde está el centro de la campana y la desviación típica σ fija su anchura; en cualquier distribución normal, alrededor del 68,3% cae dentro de μ ± σ, alrededor del 95,4% dentro de μ ± 2σ y alrededor del 99,7% dentro de μ ± 3σ. Distribuciones normales con medias y desviaciones distintas se reúnen en una sola normal estándar, de media 0 y desviación típica 1, al cambiar X por Z = (X − μ)/σ, y así basta una tabla para leer sus probabilidades. Al mover el deslizador de la media μ la campana se desplaza a los lados, con σ se vuelve estrecha y alta o ancha y baja, y en la figura de abajo, al mover z, el área de 0 a z se lee directamente como probabilidad.

La curva en forma de campana

🔔 Qué es la distribución normal
①Es la distribución en forma de campana que siguen los datos formados por muchos efectos pequeños sumados, como la estatura, el peso o los errores de medida
②Es simétrica respecto de la recta vertical que pasa por la media μ
③El área total bajo la curva es 1, y el área sobre un intervalo es la probabilidad de caer en él
④Como el área siempre es 1, una σ pequeña la hace estrecha y alta, y una σ grande la hace ancha y baja

La curva N(μ, σ²)

50
10
Densidad de la distribución normal
f(x) = 1σ√(2π) exp(-(x-μ)²/(2σ²))
La función de densidad de N(μ, σ²). Fija la forma de la curva; las probabilidades se leen en una tabla después de tipificar
📏 La regla 68 · 95 · 99,7
①Dentro de μ ± σ queda alrededor del 68,3% del total
②Dentro de μ ± 2σ queda alrededor del 95,4%
③Dentro de μ ± 3σ queda alrededor del 99,7%
④En el punto μ + σ, donde termina la flecha blanca, la curva cambia el sentido en que se dobla; σ es la distancia del centro al hombro de la campana

La distribución normal estándar Z

1,5
Tipificación
Z = X - μσ
Convierte X, que sigue N(μ, σ²), en Z, que sigue N(0, 1)
💡 Qué significa tipificar
①Z indica a cuántas desviaciones típicas de la media está X
②Cualquier distribución normal, una vez tipificada, se reúne en la única N(0, 1)
③Por eso basta una tabla de la normal estándar para calcular probabilidades de cualquier normal
④P(a ≤ X ≤ b) = P((a − μ)/σ ≤ Z ≤ (b − μ)/σ)
⑤Como muestra la segunda línea de la figura, la simetría hace que P(−z ≤ Z ≤ z) sea el doble de P(0 ≤ Z ≤ z); para z = 1 vale alrededor de 0,6826, de acuerdo con la regla del 68,3%

Binomial y normal

Aproximación normal de la binomial
B(n, p) ≈ N(np, np(1−p)) (n suficientemente grande)
Cuando n es suficientemente grande, la binomial B(n, p) se acerca a una normal de media np y varianza np(1 − p)

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1
X sigue la distribución normal N(50, 10²). Tipifica X = 70 y halla su valor de Z.
1
Se escribe la fórmula de tipificación.
Z = (X − μ)/σ
2
Se ponen μ = 50 y σ = 10.
Z = (70 − 50)/10 = 2
▸ Z = 2
Z = 2 significa que 70 está 2 desviaciones típicas por encima de la media 50.
Ejemplo 2
X sigue N(50, 10²). Halla P(50 ≤ X ≤ 70), sabiendo que P(0 ≤ Z ≤ 2) = 0,4772.
1
X = 50 pasa a Z = 0 y X = 70 pasa a Z = 2.
P(50 ≤ X ≤ 70) = P(0 ≤ Z ≤ 2)
2
Se lee el valor en la tabla de la normal estándar.
= 0,4772
▸ 0,4772
Las probabilidades de una normal se leen como áreas en la tabla de la normal estándar después de tipificar.

Resumen

Ideas clave
Z = X-μσ, X ∼ N(μ, σ2)
La distribución normal y la tipificación
Tipo de simulacro KICE Mat. (Probabilidad y Estadística)
X sigue la distribución normal N(60, 8²). ¿Cuánto vale P(X ≥ 60)?
①0,1587
②0,3413
③0,5
④0,6587
⑤0,8413
▸ ③ 0,5
1
Una distribución normal es simétrica respecto de su media μ.
P(X ≥ μ) = 0,5
2
Como μ = 60, P(X ≥ 60) es la mitad derecha del área, 0,5.
P(X ≥ 60) = 0,5
🎯 Puntos clave del examen
①Se tipifica con Z = (X − μ)/σ
②Se lee P(0 ≤ Z ≤ z) en la tabla de la normal estándar
③Conviene recordar la regla 68 · 95 · 99,7
④Para a > 0, la simetría permite escribir P(Z ≥ a) = 0,5 − P(0 ≤ Z ≤ a)
⑤Si n es grande, la binomial se aproxima por una normal

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