Trabajo práctico · Semana 12 · Unidad 7
ANOVA y regresión
La guía del encuentro práctico de la semana 12 del programa de 14 semanas: ejercicios a mano con pocos datos, uno con software sobre una base real y uno para discutir en grupo. Cada consigna tiene su resolución.
Estadística · Semana 12 · Unidad 7 · Versión con resoluciones
Trabajo práctico 12: ANOVA y regresión
Apellido y nombre: ............................................................ Comisión: ................ Fecha: ................
Al terminar esta guía
- Comparar más de dos medias con el ANOVA de un factor: armar y completar la tabla ANOVA, y leer la prueba F.
- Identificar qué grupos difieren con una comparación post hoc, y entender por qué no se hacen muchas pruebas t.
- Ajustar una recta de mínimos cuadrados, interpretar sus coeficientes y probar si la pendiente es distinta de cero.
- Revisar los supuestos del ANOVA y de la regresión, y reconocer en los residuos un modelo que no ajusta.
- Ejercicio 1
Los talleres de preparación para el ingreso
A manoUna facultad ofreció dos talleres de preparación para el examen de ingreso, uno presencial y otro virtual. Se eligieron al azar 6 aspirantes que hicieron el taller presencial, 6 que hicieron el virtual y 6 que no hicieron ninguno, y se registró su nota en el examen (de 0 a 100).
Taller presencial 69 71 65 80 64 86 Taller virtual 80 73 65 56 70 66 Sin taller 52 59 57 61 68 53 Se puede suponer que las notas tienen distribución aproximadamente normal en cada grupo. Se usa α = 0,05.
- a)
Planteá las hipótesis para responder si la nota media difiere según la preparación.
Resolución
Resolución
La alternativa no es «las tres medias son distintas»: alcanza con que una se aparte de las otras. Por eso, si se rechaza H₀, todavía no se sabe cuáles difieren.
- b)
Calculá la media y el desvío de cada grupo y la media general. ¿Es razonable suponer varianzas iguales?
Resolución
Resolución
Grupo Media Desvío Taller presencial 72,50 8,73 Taller virtual 68,33 8,12 Sin taller 58,33 5,85 Sí: el desvío mayor es 1,49 veces el menor, lejos del doble. Como los tres grupos tienen el mismo tamaño, además, el ANOVA es poco sensible a diferencias moderadas entre las varianzas.
- c)
Calculá la suma de cuadrados entre grupos, la suma de cuadrados dentro de los grupos y la total.
Resolución
Resolución
La suma de cuadrados total mide cuánto varían las 18 notas alrededor de la media general. El ANOVA la parte en dos: lo que varían las medias de los grupos entre sí (entre) y lo que varían las notas dentro de cada grupo (dentro). La total también se puede calcular directamente, como suma de los cuadrados de las 18 desviaciones a la media general, y tiene que dar lo mismo.
- d)
Armá la tabla ANOVA y tomá la decisión con la tabla de la F. Acotá el p-valor.
Resolución
Resolución
Fuente gl SC CM F Entre grupos 2 636,11 318,06 5,408 Dentro de los grupos 15 882,17 58,81 Total 17 1.518,28 Se rechaza H₀. Con α = 0,01 el valor crítico es 6,359 y no se rechazaría: 0,01 < p < 0,05. El valor exacto es p = 0,0170. Los grados de libertad son k − 1 = 2 entre grupos y N − k = 15 dentro.
La lógica del cociente: si H₀ es cierta, CM entre y CM dentro estiman la misma varianza y F anda cerca de 1. Si las medias difieren, CM entre crece y F se hace grande. Por eso la región crítica está solo a la derecha.
- e)
¿Por qué no comparar los grupos de a pares con tres pruebas t al 5 %?
Resolución
Resolución
Si las tres medias fueran iguales, con tres pruebas al 5 % la probabilidad de declarar alguna diferencia por azar sería casi del 15 %, no del 5 %. El ANOVA hace una sola prueba para la pregunta global y mantiene el nivel de significación.
- f)
Aplicá la prueba de Tukey para saber qué grupos difieren. El valor de la tabla del rango estudentizado para 3 grupos y 15 grados de libertad es q = 3,67.
Resolución
Resolución
Comparación Diferencia de medias ¿Supera la DHS? Taller presencial − taller virtual 4,17 No Taller presencial − sin taller 14,17 Sí Taller virtual − sin taller 10,00 No Solo difieren el taller presencial y no hacer taller: 14,2 puntos de diferencia. El taller virtual queda en el medio y no se distingue de ninguno de los otros dos: con seis aspirantes por grupo no alcanza para saber si se parece más a uno o al otro. Es una situación frecuente y no es una contradicción: «no se distingue» no es «es igual».
El estudio es observacional: quienes eligen hacer un taller pueden diferir en otras cosas (motivación, tiempo disponible, escuela de origen) de quienes no lo hacen. La diferencia no prueba que el taller la cause.
- a)
- Ejercicio 2
Completar una tabla ANOVA
A manoPara comparar el tiempo de espera (en minutos) hasta ser atendido en 4 centros de atención primaria de una ciudad, se registró la espera de 10 pacientes elegidos al azar en cada centro. Al imprimir la salida del software se perdieron varias celdas de la tabla ANOVA:
Fuente gl SC CM F p-valor Entre centros … 2.705,8 … … … Dentro de los centros … … … Total … 7.120,4 - a)
¿Cuántos grupos y cuántas observaciones hay? Completá los grados de libertad.
Resolución
Resolución
Los grados de libertad, igual que las sumas de cuadrados, se suman: el total se reparte entre las dos fuentes.
- b)
Completá la suma de cuadrados dentro, los cuadrados medios y el estadístico F.
Resolución
Resolución
El cuadrado medio dentro es una estimación de la varianza de la espera dentro de cada centro: el desvío común es de unos 11,1 minutos.
- c)
Tomá la decisión con α = 0,05 y con α = 0,01, y acotá el p-valor.
Resolución
Resolución
Con 3 y 36 grados de libertad, los valores críticos son 2,866 (α = 0,05) y 4,377 (α = 0,01). Como F = 7,355 supera a los dos, se rechaza H₀ en ambos casos: p < 0,01. El valor exacto es p = 0,0006, el que habría que escribir en la celda que falta.
Muchas tablas impresas no traen la fila de 36 grados de libertad; se usa la más cercana hacia abajo (30), que es la más conservadora, o se calcula el valor exacto con software.
- d)
Calculá la proporción de la variabilidad total explicada por el centro (η²). ¿Cómo la interpretás?
Resolución
Resolución
El 38,0 % de la variabilidad de los tiempos de espera se asocia al centro donde se atiende el paciente; el resto es variabilidad entre pacientes del mismo centro. Es la misma idea que el R² de la regresión, y cumple el papel del tamaño del efecto: el p-valor dice que hay diferencias, η² dice cuánto pesan.
- e)
Un directivo lee la tabla y concluye: «los cuatro centros tienen tiempos de espera distintos». ¿Es correcto?
Resolución
Resolución
No. El ANOVA rechaza que las cuatro medias sean iguales: al menos una difiere. Puede ser que un solo centro se aparte de los otros tres, o que haya dos grupos de dos. Para saber cuáles difieren hacen falta las medias de cada centro y una comparación post hoc, como la de Tukey, que controla el error al hacer las seis comparaciones de a pares.
- f)
¿Qué supuestos necesita el ANOVA? ¿Cómo los revisarías con los datos completos?
Resolución
Resolución
Independencia: cada espera es de un paciente distinto, elegido al azar. Se rompe, por ejemplo, si se toman pacientes del mismo día y la misma hora, porque comparten la congestión del momento. Se asegura con el diseño, no con una prueba.
Normalidad en cada grupo: se mira con un histograma o un gráfico cuantil-cuantil de los residuos (cada espera menos la media de su centro). Los tiempos de espera suelen ser asimétricos a la derecha; si la asimetría es fuerte, conviene usar el logaritmo o la prueba de Kruskal-Wallis.
Varianzas iguales: se comparan los desvíos de los grupos (que el mayor no llegue al doble del menor) o se usa la prueba de Levene. Con grupos del mismo tamaño, como acá, el ANOVA tolera bastante bien varianzas algo distintas; si no, está el ANOVA de Welch.
- a)
- Ejercicio 3
La superficie de la vivienda y el consumo eléctrico
A manoUna distribuidora eléctrica eligió al azar 10 viviendas de una ciudad y registró la superficie cubierta (en m²) y el consumo de electricidad del último bimestre (en kWh). Se puede usar el modo estadístico de la calculadora para las sumas.
Superficie, viviendas 1 a 5 63 48 140 147 132 Consumo, viviendas 1 a 5 341 233 399 427 364 Superficie, viviendas 6 a 10 150 100 103 105 65 Consumo, viviendas 6 a 10 518 350 338 372 329 - a)
Hacé el diagrama de dispersión, con la superficie en el eje horizontal. ¿Qué forma tiene la relación?
Resolución
Resolución
Eje horizontal: superficie (m²). Eje vertical: consumo (kWh). La línea es la recta de mínimos cuadrados. La relación es creciente y aproximadamente lineal, con bastante dispersión alrededor de la recta: viviendas de superficie parecida consumen distinto, según cuántas personas viven, qué artefactos tienen y cómo se calefaccionan. No se ven puntos muy apartados del resto. La superficie va en el eje horizontal porque es la variable que se usa para explicar o predecir el consumo.
- b)
Calculá la recta de mínimos cuadrados.
Resolución
Resolución
- c)
Interpretá la pendiente y la ordenada al origen en el contexto del problema.
Resolución
Resolución
Pendiente: por cada metro cuadrado más de superficie, el consumo bimestral es, en promedio, 1,68 kWh mayor; o sea, unos 17 kWh más por cada 10 m². Es una diferencia promedio entre viviendas, no lo que pasaría si se ampliara una casa.
Ordenada: sería el consumo medio de una vivienda de 0 m², 191 kWh. No tiene interpretación propia: ninguna vivienda tiene superficie cero, y los datos van de 48 a 150 m². Solo sirve para ubicar la recta.
- d)
Calculá el coeficiente de determinación y el desvío de los residuos.
Resolución
Resolución
La superficie explica el 71,4 % de la variabilidad del consumo entre estas viviendas. El desvío de los residuos dice cuánto se equivoca típicamente la recta: unos 42 kWh. Se divide por n − 2 porque se estimaron dos coeficientes.
- e)
Probá si la pendiente poblacional es distinta de cero, con α = 0,05, y acotá el p-valor.
Resolución
Resolución
Con 8 grados de libertad, t = 4,471 supera tanto a 2,306 (cola de 0,025) como a 3,355 (cola de 0,005): se rechaza H₀ y p < 0,01. El valor exacto es p = 0,0021. Hay evidencia de que el consumo medio aumenta con la superficie.
β₁ = 0 es la hipótesis de que la recta poblacional es horizontal: que conocer la superficie no ayuda a predecir el consumo.
- f)
Construí el intervalo de confianza del 95 % para la pendiente.
Resolución
Resolución
Con 95 % de confianza, cada metro cuadrado adicional se asocia con entre 0,81 y 2,54 kWh más de consumo bimestral, en promedio. El intervalo no incluye al cero, coherente con la prueba; y es ancho, porque son solo 10 viviendas.
- g)
Estimá el consumo medio de las viviendas de 100 m². ¿Usarías la recta para una vivienda de 400 m²?
Resolución
Resolución
Para 100 m², sí: está dentro del rango de los datos. Para 400 m², no: es extrapolar muy lejos del rango observado (de 48 a 150 m²), y nada garantiza que la relación siga siendo lineal ahí. Una casa de 400 m² puede tener pileta climatizada o estar casi vacía.
- a)
- Ejercicio 4
El precio de los autos usados
A manoEn un sitio de ventas se eligieron 12 autos usados del mismo modelo y versión, en buen estado, y se registró su antigüedad (en años) y el precio pedido (en millones de pesos).
Antigüedad 1 2 3 4 6 7 8 9 12 13 14 15 Precio, autos 1 a 6 27,1 22,7 21,7 18,6 14,4 13,1 Precio, autos 7 a 12 11,3 10,3 6,8 5,4 5,0 4,7 El software ajustó la recta de mínimos cuadrados: precio = 25,477 − 1,539 · antigüedad, con R² = 0,955. La pendiente es muy significativa (p < 0,001).
- a)
Calculá el precio predicho por la recta y el residuo de cada auto.
Resolución
Resolución
Antigüedad Precio Predicho Residuo 1 27,1 23,94 3,16 2 22,7 22,40 0,30 3 21,7 20,86 0,84 4 18,6 19,32 −0,72 6 14,4 16,24 −1,84 7 13,1 14,70 −1,60 8 11,3 13,17 −1,87 9 10,3 11,63 −1,33 12 6,8 7,01 −0,21 13 5,4 5,47 −0,07 14 5,0 3,93 1,07 15 4,7 2,39 2,31 El residuo es lo observado menos lo predicho: positivo si el auto cuesta más de lo que dice la recta, negativo si cuesta menos. Los residuos de una recta de mínimos cuadrados suman cero (salvo por el redondeo de los coeficientes).
- b)
Graficá los residuos contra la antigüedad. ¿Se ve algún patrón?
Resolución
Resolución
Eje horizontal: antigüedad (años). Eje vertical: residuo (millones). Sí: los residuos son positivos en los autos más nuevos y en los más viejos, y negativos en los del medio. Dibujan una U. Si el modelo fuera adecuado, los residuos deberían repartirse al azar alrededor de cero, sin ninguna forma.
- c)
¿Qué dice ese patrón sobre el modelo? ¿No alcanzaba con un R² tan alto?
Resolución
Resolución
Que la relación no es lineal: el precio cae rápido en los primeros años y cada vez más despacio después. La recta subestima el precio de los autos nuevos y de los viejos, y lo sobreestima en el medio. El R² de 0,955 es alto porque el precio baja con la antigüedad de manera muy consistente, pero no dice nada sobre la forma: una curva clara también da un R² alto con una recta. Por eso siempre hay que mirar los residuos.
- d)
Según la recta, ¿cuánto costaría un auto de 20 años?
Resolución
Resolución
Un precio negativo: absurdo. Es una extrapolación, fuera del rango de antigüedades observado, y además con un modelo que ya se veía mal dentro del rango. La curva que sugieren los residuos nunca llegaría a cero.
- e)
Un compañero propone usar el logaritmo del precio. Con software, ajustá esa recta. ¿Qué cambia?
Resolución
Resolución
El R² sube a 0,996 y los residuos ya no forman una U: van de −0,083 a 0,050 sin un patrón claro. El modelo dice que el auto pierde un porcentaje fijo de su valor por año: e^(−0,1282) = 0,8797, o sea, alrededor del 12,0 % anual. A los 20 años predice 2,4 millones: positivo, aunque sigue siendo una extrapolación.
- f)
Además de la linealidad, ¿qué otros supuestos de la regresión se revisan con los residuos?
Resolución
Resolución
Varianza constante: que la dispersión de los residuos no crezca ni se achique a lo largo del eje horizontal (si dibujan un embudo, no se cumple). Normalidad: un histograma o un gráfico cuantil-cuantil de los residuos; importa sobre todo para las pruebas y los intervalos con muestras chicas. Independencia: que cada observación no dependa de otra; con datos en el tiempo se grafican los residuos en el orden en que se registraron. Y los puntos influyentes: un solo dato extremo puede mover mucho la recta.
- a)
- Ejercicio 5
Ingreso, nivel educativo y edad en la EPH
Con softwareSe usa la base «Ocupación e ingresos en Gran Catamarca», extracto de la EPH del primer trimestre de 2026 (estadistica.ar/datos/eph-catamarca-2026t1), con las personas ocupadas que declararon ingreso (ESTADO = 1 y P21 > 0). En R: aov(log(P21) ~ grupo) para el ANOVA, pairwise.t.test(…, p.adjust.method = "bonferroni") para las comparaciones de a pares y lm(log(P21) ~ CH06) para la regresión.
Se agrupa el nivel educativo (NIVEL_ED) en tres categorías: hasta secundario incompleto (1 a 3), secundario completo o superior incompleto (4 y 5) y superior completo (6). Como en las semanas anteriores, se trata a la base como una muestra aleatoria simple, sin el ponderador.
- a)
Calculá el desvío del ingreso y el de su logaritmo en cada grupo. ¿En qué escala es razonable el supuesto de varianzas iguales?
Resolución
Resolución
Nivel educativo n Desvío del ingreso Media del logaritmo Desvío del logaritmo Hasta secundario incompleto 137 341.497 12,944 0,748 Secundario completo o superior incompleto 294 986.445 13,293 0,735 Superior completo 163 1.012.204 13,880 0,696 En pesos, el desvío mayor es 3,0 veces el menor: los grupos que ganan más también tienen ingresos mucho más dispersos, algo habitual en los ingresos. En logaritmos, la razón es 1,08: las varianzas son parecidas, y además el logaritmo corrige buena parte de la asimetría. Conviene hacer el ANOVA sobre el logaritmo.
- b)
Hacé el ANOVA del logaritmo del ingreso según el nivel educativo. Informá F, los grados de libertad, el p-valor y η².
Resolución
Resolución
Fuente gl SC CM F Nivel educativo 2 68,948 34,474 65,08 Residuos 591 313,077 0,5297 F = 65,08 con 2 y 591 grados de libertad, p < 0,001: el ingreso medio (en logaritmos) difiere según el nivel educativo. η² = 0,180: el nivel educativo explica el 18,0 % de la variabilidad del logaritmo del ingreso.
- c)
Compará los grupos de a pares con la corrección de Bonferroni. ¿Cuánto más gana, en proporción, cada grupo que el anterior?
Resolución
Resolución
Comparación Diferencia de logaritmos t p ajustado Razón de ingresos Secundario completo o superior incompleto contra hasta secundario incompleto 0,349 4,64 < 0,001 1,42 Superior completo contra hasta secundario incompleto 0,936 11,09 < 0,001 2,55 Superior completo contra secundario completo o superior incompleto 0,587 8,25 < 0,001 1,80 Los tres pares difieren. Una diferencia de logaritmos se lee como una razón entre ingresos típicos (las medias geométricas): terminar el secundario se asocia con un ingreso 1,42 veces el de quienes no lo terminaron (e^0,349), y terminar el nivel superior, con uno 1,80 veces el del grupo intermedio. Entre los extremos, la razón es 2,55. Bonferroni multiplica cada p-valor por 3, el número de comparaciones; Tukey (TukeyHSD en R) da conclusiones muy parecidas.
- d)
Ajustá la regresión del logaritmo del ingreso sobre la edad (CH06). Interpretá la pendiente, su prueba y el R².
Resolución
Resolución
La pendiente es significativa (t = 5,40, gl = 592, p < 0,001): en promedio, cada año más de edad se asocia con un ingreso alrededor de 1,4 % mayor, y cada diez años, con uno 15,2 % mayor. Pero el R² es de apenas 0,047: la edad explica menos del 5 % de la variabilidad. Con 594 personas, una relación muy débil ya da significativa.
- e)
Calculá el residuo medio de la regresión en cada tramo de edad. ¿Qué muestra? ¿Es adecuada la recta?
Resolución
Resolución
Edad Personas Residuo medio Hasta 25 73 −0,257 26 a 35 137 −0,053 36 a 45 154 0,216 46 a 55 141 0,099 56 a 65 79 −0,174 Más de 65 10 −0,748 Los residuos medios son negativos en los más jóvenes, positivos entre los 36 y los 55 años y otra vez negativos después: el ingreso sube con la edad hasta la mitad de la vida laboral y después baja. Es la misma U invertida del gráfico de residuos contra la edad. La recta promedia una subida y una bajada, y por eso la pendiente es chica y el R² también. Un modelo mejor agrega la edad al cuadrado (regresión múltiple), aunque el tramo de más de 65 tiene pocos casos (10).
- a)
- Ejercicio 6
Lecturas de un ANOVA y de una regresión
Para discutirCada afirmación interpreta el resultado de un ANOVA o de una regresión. Decidí si es correcta y, si no lo es, corregila.
- a)
«El ANOVA dio p = 0,003: los cuatro tratamientos tienen efectos distintos entre sí.»
Resolución
Resolución
Incorrecta. El ANOVA rechaza que las cuatro medias sean iguales: al menos una difiere. Para saber cuáles hacen falta comparaciones post hoc, y puede que varios tratamientos no se distingan entre sí.
- b)
«Con dos grupos, da lo mismo hacer un ANOVA o una prueba t con varianza combinada.»
Resolución
Resolución
Correcta: con dos grupos el estadístico F es el cuadrado del t, y los p-valores coinciden (el de la t bilateral). El ANOVA generaliza la prueba t a más de dos grupos.
- c)
«La pendiente de la edad es significativa (p < 0,001), así que la edad explica buena parte del ingreso.»
Resolución
Resolución
Incorrecta. Significativa quiere decir que es improbable que la pendiente poblacional sea cero, no que la relación sea fuerte. En la EPH, la pendiente es muy significativa y el R² no llega a 0,05. Cuánto explica lo dice el R²; con muestras grandes, relaciones muy débiles dan p-valores chicos.
- d)
«El R² dio 0,02: entre las dos variables no hay ninguna relación.»
Resolución
Resolución
Incorrecta. El R² mide la relación lineal. Puede haber una relación fuerte y curva (una U, como el ingreso y la edad) con un R² cercano a cero. Antes de concluir, hay que mirar el diagrama de dispersión.
- e)
«La recta predice que una vivienda de 0 m² consume 150 kWh: el modelo está mal.»
Resolución
Resolución
Incorrecta. La ordenada al origen está fuera del rango de los datos y no tiene interpretación; solo ubica la recta. Que el modelo esté bien o mal se juzga dentro del rango observado, con los residuos.
- f)
«En los departamentos con más centros de salud hay más defunciones por año: los centros de salud no mejoran la salud de la población.»
Resolución
Resolución
Incorrecta. Las dos variables crecen con la población del departamento: es una variable de confusión. Habría que comparar tasas (defunciones por cada mil habitantes, centros por cada diez mil) y, aun así, una regresión con datos observacionales muestra asociación, no causa.
- g)
«Los estudiantes con las peores notas del primer parcial mejoraron mucho en el segundo: la tutoría que se les dio funcionó.»
Resolución
Resolución
No se puede saber. Es esperable aunque la tutoría no sirva: quienes sacaron notas extremadamente bajas en parte tuvieron mala suerte ese día, y en la segunda medición tienden a acercarse a la media. Es la regresión a la media. Para evaluar la tutoría hace falta un grupo de comparación con notas igual de bajas que no la haya recibido.
- a)
estadistica.ar/docentes/trabajos-practicos/semana-12 · Las lecturas de cada tema y la hoja de fórmulas están en el sitio.
Cómo está hecha
Cada número de las resoluciones se calcula a partir de los datos de la guía, y antes de publicar un verificador los recalcula con NumPy y SciPy. El ejercicio con software usa la base tal como se descarga: si se repiten las cuentas en R, Python, Excel o InfoStat, tienen que dar lo mismo, salvo los cuartiles, que según el programa pueden diferir en unos pesos.
Los PDF salen de imprimir esta misma página, y el Word trae los mismos enunciados para modificarlos. Para rendir, los simulacros de primer parcial y la hoja de fórmulas usan las mismas convenciones.