IDENTIFICACIÓN
FACULTAD Ciencias Naturales e Ingenierías
PROGRAMA ACADÉMICO Tecnología en Recursos Ambientales, Tecnología en Estudios Geotécnicos, Ingeniería de Telecomunicaciones, Ingeniería Electromecánica, Ingeniería Electrónica, Ingeniería de Sistemas
CURSO ACADÉMICO: Estadística para Ingenieros
Modalidad: Presencial: X Virtual Tipo curso
académico1:
Teórico X Práctico Teórico Práctico
Semestre académico:
II – VI – VII y IX
CRÉDITOS: 4 Créditos académicos
TID: 64 Horas Académicas TTI: 128 Horas Académicas
Código Curso Académico:
DCB030
Requisitos:
FECHA DE ELABORACIÓN:. VERSIÓN: 01 FECHA DE ACTUALIZACIÓN: N.A.
JUSTIFICACIÒN
La ingeniería por su naturaleza cuantitativa maneja datos experimentales o de procesos sujetos a incertidumbre, que precisan ser organizados, analizados e interpretados con el fin de elaborar modelos sobre situaciones sujetas a variabilidad, hacer generalizaciones con base en información parcial de estos procesos o realizar pronósticos que faciliten la toma de decisiones objetivas.
La estadística con sus dos ramas de estadística descriptiva y estadística inferencial suministran a los ingenieros herramientas útiles que les permitan interpretar resultados obtenidos de forma experimental u optimizar procesos, ya sea aumentando su confiabilidad, reduciendo costos, mejorando la calidad, describiendo el comportamiento de la variabilidad o elaborando procedimientos para mantenerlos bajo control.
El curso de estadística para ingenieros necesita conocimientos básicos de cálculo diferencial y cálculo integral, por lo que se visualiza el requisito DCB003 cálculo integral para los estudiantes de: Tecnología en Recursos Ambientales, Ingeniería de Telecomunicaciones, ingeniería Electromecánica e Ingeniería Electrónica o en curso simultáneo con DCB038 Cálculo para Ingenieros, para los estudiantes de Tecnología en Estudios Geotécnicos.
PROBLEMA(S) A RESOLVER
Con este curso se busca resolver la siguiente situación problémica: ¿De qué manera los conocimientos teóricos y los procedimientos de la estadística descriptiva y la estadística inferencial permiten optimizar procesos propios de la ingeniería que se manifiestan bajo incertidumbre?
COMPETENCIAS ESPECIFICAS CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Resume los datos relacionados con un fenómeno o experimento, para describir y comprender el comportamiento de las variables en estudio teniendo en cuenta los conceptos y técnicas de la estadística descriptiva
Reconoce los conceptos básicos de la estadística haciendo uso del material trabajado en clase
Construye distribuciones de frecuencia y gráficos estadísticos teniendo en cuenta los datos obtenidos sobre un fenómeno o un experimento Calcula las medias de tendencia central, de
tendencias no central y de dispersión de acuerdo con los datos obtenidos sobre un fenómeno o un experimento
Interpreta el comportamiento de las variables estudiadas sobre un fenómeno o experimento a partir de la presentaciones tabulares, las presentaciones gráficas y las medidas de tendencia central, de tendencia no central y de dispersión
Calcula probabilidades en fenómenos o experimentos sujetos a incertidumbre con el fin de medir el riesgo o posibilidad de ocurrencia de un suceso determinado de acuerdo con los conceptos y técnicas básicos del cálculo de probabilidades.
Calcula las probabilidades de sucesos simples y compuestos, aplicando las técnicas básicas del cálculo de probabilidades
Calcula la probabilidad de un suceso utilizando el modelo de distribución de probabilidad que mejor describa el proceso donde ocurre el suceso
Realiza inferencias sobre el valor de parámetros para tomar decisiones sobre el control de procesos o sacar conclusiones sobre el resultado de experimentos, aplicando las técnicas de muestreo, el teorema central del límite y las distribuciones muestrales de la media y la proporción
Diseña métodos de muestreo estadístico apropiados para seleccionar muestras que sean representativas de su población, aplicando el muestreo aleatorio simple y estratificado
Calcula la probabilidad de que la media de una muestra o de que la proporción de una característica, en una muestra particular, se encuentren dentro de un determinado intervalo de valores, aplicando las propiedades de la distribución muestral de la media o la distribución muestral de la proporción
Efectúa generalizaciones para conocer el comportamiento de características poblacionales estableciendo un intervalo de valores donde posiblemente contenga el parámetro poblacional o mediante el uso pruebas de hipótesis.
Construye intervalos de confianza de acuerdo con un nivel de confianza determinado
Calcula el tamaño necesario de una muestra, con un margen de error y un nivel de confianza determinado, en poblaciones finitas e infinitas
Verifica hipótesis sobre el valor de parámetros poblacionales, con diferentes condiciones
Calcula el valor p en el caso de distribuciones normales teniendo en cuenta el nivel de significancia
AUTONOMÍA EN EL APRENDIZAJE: Evalúa su proceso de aprendizaje con el fin de establecer estrategias de mejora, de tal manera que se garantice el cumplimiento de sus propósitos de formación y las responsabilidades asumidas.
Define estrategias para generar una cultura de seguimiento y autoevaluación de acuerdo con su planeación de estudio. Utiliza métodos y herramientas para valorar
su propio trabajo en relación con las metas esperadas.
Cumple con las tareas y actividades de aprendizaje de acuerdo con su planeación.
PENSAMIENTO CRÍTICO Y RESOLUCIÓN DE
PROBLEMAS: Reflexiona sobre las
consecuencias y efectos de las decisiones, conclusiones e interpretaciones con el fin de argumentar su análisis con base en criterios de autonomía y compromiso intelectual.
Comprende los contenidos y puntos de vista del autor o interlocutor teniendo en cuenta bases argumentales.
Plantea preguntas y problemas esenciales de acuerdo con las normas básicas de redacción.
Evalúa información relevante usando ideas abstractas de acuerdo con las categorías mentales
Llega a conclusiones y soluciones comparándolas contra criterios y estándares relevantes
Piensa de manera abierta dentro de sistemas de pensamiento alternativo, reconociendo y evaluando, conforme sea necesario, sus suposiciones, implicaciones y consecuencias prácticas.
Se comunica efectivamente con otros reconociendo posibles soluciones de acuerdo con problemas complejos que han sido planteados.
PENSAMIENTO CIENTÍFICO: Resuelve
problemas del contexto mediante una
determinada metodología de investigación para generar conocimiento y actuar con mayor impacto en la realidad, considerando los pre-saberes, el trabajo colaborativo y el compromiso ético.
Identifica problemas científicos y diseña estrategias para su investigación de acuerdo con los objetivos de la misma. Precisa la definición del problema y la
identificación de sus causas y elementos de acuerdo con las necesidades del entorno. Formula posibles hipótesis o explicaciones
que resuelvan el problema teniendo en
cuenta el problema, las tareas,
procedimientos e instrumentos de
investigación incluidos en el proyecto de investigación, para dar respuesta a los interrogantes planteados.
de la investigación.
Redacta las conclusiones basándose en una argumentación bien fundamentada, que tome en consideración, en su caso, datos y perspectivas aportadas por otras personas o estudios anteriores
2
Instituto Tecnológico de Monterrey. http://sitios.itesm.mx/va/dide2/tecnicas_didacticas/abp/abp.pdf
ESTRATEGIA METODOLÓGICA:
Este curso se desarrolla en modalidad presencial y utiliza la metodología de aprendizaje basado en problemas – ABP2. El ABP es una estrategia de enseñanza-aprendizaje que plantea una forma de trabajo que puede ser usada por el docente en una parte de su curso, combinada con otras técnicas didácticas y delimitando los objetivos u competencias de aprendizaje que desea cubrir.
En un curso tradicionalmente primero se expone la información y posteriormente se busca su aplicación en la resolución de un problema, en el caso del ABP primero se presenta el problema, se identifican las necesidades de aprendizaje, se busca la información necesaria y finalmente se regresa al problema, tal como se evidencia a continuación en las fases de desarrollo del ABP.
FASE ACTIVIDAD GENERAL EVIDENCIA
Fase 1: Preparación
Diseñar el problema(s) incluyendo claramente los objetivos de aprendizaje correspondientes al tema.
Organización de equipos de trabajo y asignación de roles entre los integrantes (líder, vocero, secretario).
Problema diseñado
Elaboración de las preguntas orientadoras de la discusión
Fase2: Desarrollo
Lectura del problema e identificación de los puntos clave del mismo.
Síntesis escrita y oral de cada equipo
Formulación de la hipótesis y reconocimiento de la información necesaria para su comprobación.
Identificación de saberes a abordar de acuerdo al plan de curso y pertinencia de estos temas con los objetivos y competencias de aprendizaje.
Desarrollo del problema teniendo en cuenta las preguntas orientadoras de la discusión
Elaboración y exposición de conclusiones
Hipótesis propuesta
Marco Teórico de saberes involucrados en la solución del problema.
Presentación de la solución y Conclusiones
Fase 3: Evaluación
Evaluación final del proceso y de las aportaciones
Evaluación del trabajo en equipo
Autoevaluación
ESTRATEGIA DE EVALUACIÒN
La evaluación se hará teniendo como referente los criterios de evaluación definidos para cada competencia, los cuales serán comunicados a los estudiantes antes de valorar su desempeño.
Se hará uso de diversas estrategias para recoger, como mínimo, tres evidencias de aprendizaje en cada uno de los momentos de evaluación que establece el calendario académico semestral.
La institución establece tres (3) cortes para el periodo académico, el cual tiene una duración de 16 semanas. En cada corte se obtienen dos notas, la primera, corresponde a un parcial con un valor del 80% y la segunda nota, con un valor del 20% correspondiente a trabajos, quices, talleres,exposiciones.
Para garantizar un seguimiento efectivo del aprendizaje es necesario realizar una evaluación diagnóstica al comienzo del semestre con el fin de evidenciar el nivel de conocimiento que tienen los estudiantes para iniciar el nuevo proceso de aprendizaje.
Igualmente, se deben realizar evaluaciones periódicas para observar progresos en el aprendizaje de los estudiantes.
Es importante que la evaluación integre la valoración desde las diferentes dimensiones: heteroevaluación, coevaluación, y la autoevaluación.
Al finalizar cada momento de evaluación se realizará una prueba escrita (parcial) para evidenciar el logro de la competencia a partir de los criterios de evaluación correspondientes y certificarlo mediante una calificación (valoración cuantitativa) en una escala de 0.0 a 5.0.
SABERES POR UNIDAD
Unidad / tiempo Conceptuales Procedimentales Actitudinales UNIDAD No.1
ORGANIZACIÓN, PRESENTACIÓN Y RESUMEN DE DATOS (4 semanas)
1.1 Aspectos generales y conceptos básicos de la estadística 1.2 Arreglo de datos en
distribuciones de frecuencias 1.3 Representaciones
gráficas de los datos
1.4 Concepto de medida en
estadística y clases de medidas
estadísticas
1.5 La media aritmética simple
1.6 La mediana 1.7 Cuartiles y
percentiles 1.8 La moda
1.9 Sesgo y asimetría 1.10 Conceptos de:
dispersión, medidas de dispersión y curtosis 1.11 Cálculo de
medidas de
Identificación de los conceptos básicos de la estadística Definición de
poblaciones finitas e infinitas
Clasificación de la variables
estadísticas Reconocimiento
del nivel de medición de los datos
Construcción de distribuciones de frecuencias y gráficas estadísticas aplicando las funciones estadísticas de Excel
Construcción de diagramas de puntos y
Motivación a la proactividad para identificar las necesidades básicas de su aprendizaje
Interés y compromiso para realizar entrega de trabajos en fechas establecidas
Demuestra automotivación, entusiasmo, dedicación y confianza en lograr sus resultados.
Busca soluciones efectivas considerando reglas, instrucciones y procedimientos
impartidos por su docente
dispersión 1.12 Diagrama de
caja y bigotes
El coeficiente de
variación
diagramas de tallo y hojas
Interpretación del comportamiento
histórico de
situaciones
referidas por
conjuntos de datos Cálculo de las
medidas de tendencia central para datos no agrupados y datos agrupados
Interpretación de las medidas de tendencia central Interpretación de
las medias de tendencia no central o de posición
Determinación del sesgo de una muestra o población utilizando la posición relativa de las medidas de tendencia central Interpretación del
sesgo de una muestra o de una población
Explicación del concepto de dispersión Explicación de la
importancia de la dispersión Calculo del rango
para datos no agrupados y datos agrupados
Interpretación del rango
Explicación de la limitación del rango para medir la dispersión Calculo del rango
intercuartílico para datos agrupados
verbalmente.
Comparación entre el rango y el rango intercuartílico Construcción e
interpretación del diagrama de caja y bigotes
Construcción de los límites para valores atípicos Cálculo de la
varianza para datos no
agrupados y datos agrupados
Interpretación de la varianza Limitación de la
varianza para medir la dispersión Cálculo de la
desviación estándar para datos no
agrupados y datos agrupados
Interpretación de la desviación estándar
Descripción de la limitación de la desviación estándar para medir la dispersión Cálculo del
coeficiente de dispersión
Comparación de la dispersión de dos o más conjuntos de datos utilizando el coeficiente de variación
UNIDAD No.2: CÁLCULO DE PROBABILIDADES (6 semanas)
2.1 Conceptos básicos del cálculo de
probabilidades
Importancia de las probabilidades en el análisis estadístico
Clasificación de los
fenómenos en
determinísticos y
Reconocimiento de un experimento aleatorio Asignación de
probabilidades a sucesos simples utilizando los métodos clásico y
Motivación a la proactividad para identificar las necesidades básicas de su aprendizaje
aleatorios
Concepto de
experimento aleatorio
Definiciones del
concepto de
probabilidad
Conceptos básicos de probabilidades: el Espacio Muestral,
Resultados o
puntos Muestrales, Eventos o Sucesos, Propiedades Fundamentales del
Cálculo de
Probabilidades
2.2 Métodos para
asignar probabilidades Método clásico Método empírico Método subjetivo Ley de los grandes
números
2.3 El muestreo de urna o caja
Concepto de
ensayo
El muestreo de caja como experimento aleatorio
Muestreo con
remplazamiento y
muestreo sin
remplazamiento Muestreo ordenado
y desordenado
2.4 Técnica del
diagrama de árbol para establecer el espacio muestral de
un experimento
aleatorio
2.5 Técnicas para
calcular el tamaño
del espacio
muestral y el
tamaño de un
suceso Principio
Fundamental del conteo
Permutaciones
empírico Cálculo de
probabilidades de sucesos
compuestos aplicando las técnicas de conteo Cálculo de
probabilidades aplicando las operaciones de: suma, complemento y probabilidad conjunta. Cálculo de
probabilidades aplicando métodos combinados de suma y probabilidad conjunta
Cálculo de probabilidades aplicando la técnica del árbol de decisión Cálculo de
probabilidades condicionales Cálculo de
probabilidades de sucesos con información posterior (teorema de Bayes)
Construcción de la distribución de probabilidad de variables aleatorias discretas
Cálculo del valor esperado y la desviación estándar de variables
aleatorias discretas Cálculo de
probabilidades de sucesos aplicando los modelos de distribución de probabilidad Binomial y de Poisson Explicación del
concepto de:
de trabajos en fechas establecidas
Demuestra automotivación, entusiasmo, dedicación y confianza en lograr sus resultados.
Busca soluciones efectivas considerando reglas, instrucciones y procedimientos
impartidos por su docente
Expresa ideas claras verbalmente.
Combinaciones 2.6 Operaciones con probabilidades
Clasificación de los
sucesos en
Mutuamente
Excluyentes y
Compatibles o en Sucesos
Independientes y Sucesos
Dependientes.
Suma de
probabilidades
Complemento
Probabilidad conjunta Probabilidad
condicional
Teorema de Bayes 2.7 Distribuciones de
probabilidad para variables aleatorias discretas
Concepto de
variable aleatoria
Concepto de
variable aleatoria discreta
Concepto de
distribución de probabilidad
Cálculo del valor
esperado y la
desviación estándar de una variable aleatoria discreta 2.8 Modelos
probabilísticos para variables aleatorias discretas
Concepto de
modelo probabilístico
Modelo
probabilístico Binomial
Modelo
probabilístico de Poisson
2.9 Variable aleatoria continua
Concepto de
función de densidad de probabilidad Explicación del
significado del área bajo la función de densidad de probabilidad de una variable aleatoria continua
Solución de problemas
variable aleatoria continua
Propiedades de la distribuciones de probabilidad de las variables aleatorias continuas
La función de
densidad de
probabilidad
Significado del área bajo la función de
densidad de
probabilidad de probabilidad de
una variable
aleatoria continua 2.10 La distribución
de probabilidad Normal
La curva normal Características de
la curva normal Parámetros de la
distribución normal
Familias de
distribuciones normales
La distribución
normal estándar Valores tipificados La tabla normal:
áreas bajo la curva normal
Solución de
problemas
aplicando el modelo probabilístico normal
UNIDAD No.3 MUESTREO Y DISTRIBUCIONES MUESTRALES (2 semanas)
3.1 Introducción al muestreo
Conceptos
básicos de muestreo
Muestreo
aleatorio simple
Muestreo
aleatorio sistemático
Muestreo
estratificado
Muestreo por
Identificación de las características de los diferentes tipos de muestro
Identificación del tipo de muestreo adecuado para una situación específica Diseño de las fases
para realizar los diferentes tipos de muestreo
Identificación de las situaciones en las que se puede aplicar
Motivación a la proactividad para identificar las necesidades básicas de su aprendizaje
Interés y compromiso para realizar entrega de trabajos en fechas establecidas
conglomerados o racimos
3.2 Distribuciones muestrales
Concepto de distribución muestral de un estadístico
Distribución muestral de la media
El teorema central del límite
La distribución t de Student
Distribución muestral de la media para poblaciones normales con varianza o desviación estándar desconocida y tamaño de muestra pequeño ( 𝑛 < 30)
Distribución muestral de una proporción
el teorema central del límite
Calculo de la probabilidad de que un estadístico se encuentre entre un determinado
intervalo de valores
entusiasmo, dedicación y confianza en lograr sus resultados.
Busca soluciones efectivas considerando reglas, instrucciones y procedimientos
impartidos por su docente
Expresa ideas claras verbalmente.
Coopera efectivamente con sus compañeros de trabajo UNIDAD No.4 INTERVALOS DE CONFIANZA Y PRUEBAS DE HIPÓTESIS (4 semanas)
4.1 Conceptos básicos de estimación
Qué se entiende por estimar
Diferencia entre estimar y calcular
Concepto de error de muestreo
Métodos generales para estimar
Concepto de estimador
Concepto de estimación
Tipos de estimación
Características de un estimador
4.2 Estimación puntual
Estimación y estimador puntual
Reconocimiento de los conceptos básicos de la estimación
estadística
Determinación del intervalo de confianza para la media poblacional, con muestras grandes y desviación estándar conocida y desconocida
Determinación del intervalo de confianza para la media poblacional con muestras pequeñas
Determinación del intervalo de
Motivación a la proactividad para identificar las necesidades básicas de su aprendizaje
Interés y compromiso para realizar entrega de trabajos en fechas establecidas
Demuestra automotivación, entusiasmo, dedicación y confianza en lograr sus resultados.
de la media
Estimación y estimador puntual de la proporción
Estimación y estimador puntual de la desviación estándar
Desventajas de la estimación puntual
4.3 Estimación por intervalos
Conceptos de la estimación por intervalos
Intervalo de confianza para la media de una población. Casos de muestras grandes (𝑛 ≥ 30)
Interpretación del intervalo de confianza
Intervalo de confianza para la media de una población. Casos de muestras pequeñas
Intervalo de confianza de una proporción
Factor de corrección de población finita
4.4 Cálculo del tamaño de muestras
Factores que influyen en el tamaño de una muestra
Suposición de población normal
Tamaño de muestra
para estimar la media de una población en poblaciones infinitas o finitas cuando se conoce o no se conoce 𝜎
confianza para la proporción de una población
Cálculo del tamaño de muestras con un margen de error y un nivel de confianza determinado en poblaciones infinitas y finitas
Identificación e interpretación de los conceptos básicos de la pruebas de hipótesis
Descripción de los errores tipo I y tipo II en una prueba de hipótesis
Definición de la región de aceptación y la región de rechazo en una prueba de hipótesis
Reconocimiento de los tipos de pruebas de hipótesis
Diseño de pruebas de hipótesis, de una y dos colas, para la media de una población, cuando se conoce la desviación estándar Diseño de pruebas de
hipótesis, de una y dos colas, para la media de una población cuando no se conoce la desviación estándar Diseño de pruebas de
hipótesis, de una y dos colas, para la proporción de una población, cuando se puede aproximar la distribución normal
Explicación del error tipo II y la potencia de una prueba de hipótesis
Diseño de pruebas de hipótesis, de una y dos colas, para la varianza de una
impartidos por su docente
Expresa ideas claras verbalmente.
Tamaño de la muestra para estimar la
proporción de una población en poblaciones infinitas y finitas. Tamaño máximo de la muestra
4.5 Conceptos básicos de las pruebas de hipótesis
Concepto de hipótesis estadística
Propósito de la hipótesis estadística
Métodos para probar hipótesis estadística
Procedimiento general para realizar una prueba de hipótesis
Procedimiento detallado para realizar una prueba de hipótesis por el método del valor crítico
4.6 Prueba de hipótesis para la media
Muestras grandes ( 𝑛 ≥ 30 )
Muestras pequeñas ( 𝑛 < 30 )
4.7 Prueba de hipótesis para la proporción
4.8 El método del valor P en las pruebas de hipótesis
4.9 El método del intervalo de confianza en las pruebas de hipótesis
4.10 El error tipo II y la potencia de la prueba
población
Diseño de pruebas de hipótesis, de una y dos colas, para la razón de varianzas de dos poblaciones Explicación del
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Y COMPLEMENTARIA
Anderson, D., Sweeney, D., & Williams, T. (2012). Estadística para negocios y economía (Onceava ed.). CENGAGE Learning.
Levin, R., & Rubin, D. (2004). Estadística para administración y economía. (Séptima ed.). México: Pearson Educación.
Lind, D., Marchal, W. & Wathen, S. (2012). Estadística Aplicada a los Negocios y la Economía. Décimo Quinta Edición. McGraw Hill.
Martínez B., C. (2012). Estadística y Muestreo. Décima Tercera Edición. ECOE.
Montgomery, D, & Runger, G.(2012).Probabilidad y Estadística aplicada a la ingeniería. Segunda Edición. Limusa Wiley
Spiegel, M, & Stephens, L. (2001). Estadística. Tercera edición. McGraw Hill.
Spiegel, M., Schiller J. & Srinivasan, A. (2010). Probabilidad y Estadística Schaum. Tercera Edición. McGraw Hill.
WEBGRAFÍA
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Rincón, German. (2015). Construcción histograma frecuencia relativa. Recuperado el 30 de Junio de 2017. En Línea:https://www.youtube.com/watch?v=U0NjGZ_q4ww&feature=youtu.be Rincón, German. (2014). Cómo cargar el complemento de Excel: Análisis de datos. Recuperado 4.11 Pruebas para la
varianza y la razón de varianzas Características de
la distribución Chi-cuadrada
Características de la distribución F Prueba para la
varianza Prueba para la
el 30 de Junio de 2017. En Línea: https://www.youtube.com/watch?v=8aji0spRGJg
Rincón, German. (2014). Construcción de un Polígono de frecuencias. Recuperado el 30 de Junio de 2017. En Línea: https://www.youtube.com/watch?v=I1Rq-K-g4uY
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