🎯 Inferencia y Contraste de Hipótesis

Distribución de estimadores, t-test, F-test e intervalos de confianza

t-test F-test IC
Módulo 3 de 12
💡 Piénsalo así: La inferencia es como un juicio: tienes una hipótesis (inocente/culpable) y evalúas la evidencia para decidir.
  • Al final de este módulo podrás: Calcular e interpretar el estadístico t para probar la significancia individual de un coeficiente.
  • Construir intervalos de confianza al 95% y 99% para los parámetros poblacionales.
  • Interpretar correctamente un p-value y diferenciar entre error Tipo I y Tipo II.
  • Entender el propósito del F-test para restricciones múltiples.
  • Conceptos Fundamentales

    📊 Distribución de β̂

    Bajo los supuestos clásicos (errores normales e independientes), el estimador MCO β̂ tiene distribución normal multivariada. Su media es el verdadero β y su matriz de varianza-covarianza es σ²(X'X)⁻¹. Esto nos permite hacer inferencia estadística.

    β̂ ~ N(β, σ²(X'X)⁻¹)

    📐 t-test

    Prueba si un coeficiente individual es estadísticamente diferente de cero (u otro valor). El estadístico t = (β̂ - β₀)/se(β̂) sigue una distribución t de Student con n-k grados de libertad. Si |t| > t(crítico), rechazamos H₀.

    t = β̂ / se(β̂)   H₀: β = 0

    📏 F-test

    Prueba restricciones múltiples sobre los coeficientes simultáneamente (ej: H₀: β₁=β₂=0). Compara la suma de residuos del modelo restringido (RSSr) con la del modelo no restringido (RSSu). Un F grande sugiere que las restricciones no se cumplen.

    F = ((RSSr-RSSu)/q) / (RSSu/(n-k))

    📈 Intervalos de Confianza

    Rango que contiene el parámetro verdadero con una probabilidad (1-α). Para el 95%: β̂ ± t(0.025, n-k) · se(β̂). Si el intervalo no contiene el cero, el coeficiente es significativo al 5%.

    β̂ ± t(α/2) · se(β̂)

    ⚠️ Errores Tipo I y Tipo II

    Error Tipo I: rechazar H₀ cuando es verdadera (falso positivo). Su probabilidad es α (nivel de significancia, típicamente 0.05). Error Tipo II: no rechazar H₀ cuando es falsa (falso negativo). Su probabilidad es β. La potencia del test es 1-β.

    P(Error I) = α   P(Error II) = β

    🎯 Valor p (p-value)

    El p-value es la probabilidad de observar un estadístico de prueba tan extremo como el calculado, asumiendo que H₀ es cierta. Si p-value < 0.05, rechazamos H₀ al 5%. No es la probabilidad de que H₀ sea cierta, sino una medida de evidencia contra H₀.

    p-value = P(|t| > |t̂| | H₀)
    Ejemplo paso a paso: t-test manual

    Usando los datos del Módulo 2 (experiencia y salario), donde β̂₁ = 4, n = 5, y supongamos se(β̂₁) = 0.5:

    Paso 1: Plantear hipótesis

    H₀: β₁ = 0 (la experiencia no afecta el salario). H₁: β₁ ≠ 0 (la experiencia sí afecta). Usamos un contraste bilateral.

    Paso 2: Calcular el estadístico t

    t = β̂₁ / se(β̂₁) = 4 / 0.5 = 8. Este valor nos dice que el coeficiente está 8 errores estándar por encima de cero.

    Paso 3: Encontrar el valor crítico

    Con n-k = 5-2 = 3 grados de libertad y α = 0.05 (bilateral), el valor crítico t(0.025, 3) ≈ 3.182.

    Paso 4: Decidir

    |8| > 3.182 → Rechazamos H₀. La experiencia SÍ afecta significativamente al salario (al 5%). El p-value asociado es muy pequeño (< 0.001).

    Paso 5: Interpretar el intervalo de confianza

    IC al 95% = β̂₁ ± t(0.025,3)·se(β̂₁) = 4 ± 3.182·0.5 = [2.409, 5.591]. Como el cero NO está en el intervalo, confirmamos la significancia.

    Simulación Monte Carlo de β̂₁

    Genera 1000 muestras y observa la distribución del estimador β̂₁. Compara con el valor verdadero.

    Media β̂₁
    Valor verdadero
    p-value
    Mini Quiz: Inferencia y Contraste

    Resumen del módulo

  • El t-test evalúa si un coeficiente individual es significativamente diferente de cero.
  • El F-test evalúa restricciones múltiples sobre los coeficientes simultáneamente.
  • Un p-value bajo (<0.05) indica evidencia contra H₀; no es la probabilidad de que H₀ sea cierta.
  • Error Tipo I = rechazar H₀ verdadera; Error Tipo II = no rechazar H₀ falsa.
  • 💡 Responde las preguntas sobre inferencia y contraste de hipótesis.