Matemáticas

Distribución normal

Propiedades de la curva normal, tipificación de la variable Z, cálculo de probabilidades y uso de la tabla normal estándar.

Una variable aleatoria continua, X\mathbf{X}, que sigue una distribución normal de media μ\mathbf{\mu} y desviación típica σ\mathbf{\sigma}, y se designa por N(μ,σ)\mathbf{N(\mu, \sigma)}, tiene la forma:
f(x)=1σ2πe12(xμσ)2f(x) = \frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}} e^{-\frac{1}{2}\left(\frac{x-\mu}{\sigma}\right)^2}
Tiene las siguientes propiedades:
  • El campo de existencia o dominio es todo R\mathbb{R}.
  • Es simétrica respecto a la media μ\mu.
  • Tiene un máximo en la media μ\mu.
  • Crece hasta la media μ\mu y decrece a partir de ella.
  • En los puntos μσ\mu - \sigma y μ+σ\mu + \sigma presenta puntos de inflexión.
  • El eje de abscisas es una asíntota de la curva.
  • El área encerrada por la función y el eje de abscisas es igual a 1.
  • Al ser simétrica respecto al eje que pasa por x=μx = \mu, deja un área igual a 0.50.5 a la izquierda y otra igual a 0.50.5 a la derecha.
  • La probabilidad equivale al área encerrada bajo la curva.
  • Probabilidad de algunos intervalos:
P(μσ<Xμ+σ)=0,6826=68,26%P(μ2σ<Xμ+2σ)=0,954=95,4%P(μ3σ<Xμ+3σ)=0,997=99,7%\begin{aligned} P(\mu - \sigma < X \le \mu + \sigma) &= 0{,}6826 = 68{,}26\% \\ P(\mu - 2\sigma < X \le \mu + 2\sigma) &= 0{,}954 = 95{,}4\% \\ P(\mu - 3\sigma < X \le \mu + 3\sigma) &= 0{,}997 = 99{,}7\% \end{aligned}

Campana de Gauss y propiedades de dispersion
Distribución normal estándar
En una distribución de media 0 y desviación típica 1. N(0,1)\mathbf{N(0, 1)}. Se utiliza la variable Z\mathbf{Z}.

Tipificación de una distribución normal: Para poder calcular probabilidades en una distribución no estándar, N(μ,σ)N(\mu, \sigma), de variable XX, debemos transformar la variable XX en otra variable que siga una distribución N(0,1)N(0, 1). Tipificación:
Z=XμσZ = \frac{X - \mu}{\sigma}
Tabla Normal Estandar, N(0,1)
da la probabilidad de que la variable tipificada Z sea menor o igual que k0k_0, P(Zk0)P(Z \le k_0)

Otros casos
P(Zk0)=1P(Zk0)P(Z \le -k_0) = 1 - P(Z \le k_0)

P(Zk0)=1P(Zk0)P(Z \ge k_0) = 1 - P(Z \le k_0)

P(Zk0)=P(Zk0)P(Z \ge -k_0) = P(Z \le k_0)

P(k0Zk1)=P(Zk1)P(Zk0)P(k_0 \le Z \le k_1) = P(Z \le k_1) - P(Z \le k_0)

P(k0Zk1)=P(Zk0)P(Zk1)P(-k_0 \le Z \le -k_1) = P(Z \le k_0) - P(Z \le k_1)

P(k0Zk1)=P(Zk1)[1P(Zk0)]P(-k_0 \le Z \le k_1) = P(Z \le k_1) - [1 - P(Z \le k_0)]

La siguiente tabla proporciona el área a la izquierda de un valor zz, es decir, el valor de P(Zz)P(Z \le z) para una variable aleatoria continua ZZ con distribución normal estándar N(0,1)N(0, 1).
Tabla de la Distribución Normal Estándar N(0,1)