Probabilidad y Estadística 2013 Canarias
Contraste de hipótesis para la media del precio de vivienda
1. El año pasado, el precio medio del metro cuadrado de vivienda nueva, en una zona de una determinada ciudad, era de 1800 euros con una desviación típica de 200 euros. La semana actual, para una muestra de 36 viviendas de 90 metros cuadrados, de la zona y ciudad antes citadas, el precio medio por vivienda, es de 155250 euros.
a) Con una significación del $5\%$, ¿se puede aceptar la hipótesis de que el precio medio del metro cuadrado de vivienda nueva, en la zona y ciudad citadas, sigue siendo de 1800 euros y que, por tanto, no hay evidencias de que haya disminuido?
b) ¿Se obtiene la misma conclusión con una significación del $0,5\%$?
Paso 1
Extracción de datos y cálculo de la media muestral
**a) Con una significación del $5\%$, ¿se puede aceptar la hipótesis de que el precio medio del metro cuadrado de vivienda nueva, en la zona y ciudad citadas, sigue siendo de 1800 euros y que, por tanto, no hay evidencias de que haya disminuido?**
Primero, identificamos los datos del problema asegurándonos de que todas las unidades sean coherentes (precio por metro cuadrado):
- Media poblacional bajo la hipótesis nula: $\mu_0 = 1800 \text{ €}/m^2$.
- Desviación típica poblacional: $\sigma = 200 \text{ €}/m^2$.
- Tamaño de la muestra: $n = 36$ viviendas.
- Superficie de cada vivienda: $90 \text{ m}^2$.
- Precio medio por vivienda en la muestra: $155250 \text{ €}$.
Calculamos la media muestral del precio por metro cuadrado ($\bar{x}$):
$$\bar{x} = \frac{155250 \text{ €}}{90 \text{ m}^2} = 1725 \text{ €}/m^2.$$
💡 **Tip:** Es fundamental que la media muestral $\bar{x}$ y la media poblacional $\mu$ estén en las mismas unidades. Como el enunciado da el precio por vivienda, debemos dividirlo por los metros cuadrados.
Paso 2
Planteamiento de las hipótesis
Queremos contrastar si el precio medio se mantiene o ha disminuido. Definimos las hipótesis del contraste:
- **Hipótesis nula ($H_0$):** $\mu = 1800$ (El precio medio sigue siendo de $1800 \text{ €}/m^2$).
- **Hipótesis alternativa ($H_1$):** $\mu < 1800$ (El precio medio ha disminuido).
Se trata de un **contraste unilateral izquierdo**, ya que la sospecha es que el precio ha bajado.
💡 **Tip:** En los problemas de "evidencias de disminución", la hipótesis alternativa siempre utiliza el signo menor ($<$).
Paso 3
Cálculo del estadístico de contraste
Como el tamaño de la muestra es grande ($n = 36 \ge 30$), el estadístico de contraste sigue una distribución normal estándar $Z \sim N(0, 1)$ bajo la suposición de que $H_0$ es cierta:
$$Z_{obs} = \frac{\bar{x} - \mu_0}{\sigma / \sqrt{n}}$$
Sustituimos los valores:
$$Z_{obs} = \frac{1725 - 1800}{200 / \sqrt{36}} = \frac{-75}{200 / 6} = \frac{-75}{33,33} = -2,25.$$
El valor observado del estadístico es **$-2,25$**.
Paso 4
Determinación de la región crítica para $\alpha = 0,05$
Para un nivel de significación del $\alpha = 5\% = 0,05$ en un contraste unilateral izquierdo, buscamos el valor crítico $-z_{\alpha}$ tal que:
$$P(Z < -z_{\alpha}) = 0,05.$$
Consultando la tabla de la normal estándar, para una probabilidad acumulada de $0,95$ (en el lado derecho), el valor es $1,645$. Al ser por la izquierda, el valor crítico es:
$$-z_{0,05} = -1,645.$$
**Región de aceptación:** $Z \ge -1,645$
**Región crítica (rechazo):** $Z < -1,645$
Comparación:
Como $Z_{obs} = -2,25$ y $-2,25 < -1,645$, el estadístico cae en la **región de rechazo**.
✅ **Resultado apartado a):**
$$\boxed{\text{No se puede aceptar } H_0. \text{ Hay evidencias significativas de que el precio ha disminuido.}}$$
Paso 5
Resolución del apartado b) con significación del 0,5%
**b) ¿Se obtiene la misma conclusión con una significación del $0,5\%$?**
Repetimos el proceso para $\alpha = 0,5\% = 0,005$. Buscamos el nuevo valor crítico $-z_{0,005}$ tal que:
$$P(Z < -z_{0,005}) = 0,005.$$
Buscamos en la tabla el valor de $z$ que deja a su derecha una probabilidad de $0,005$ (o a su izquierda $0,995$):
$$-z_{0,005} = -2,575.$$
**Región de aceptación:** $Z \ge -2,575$
**Región crítica (rechazo):** $Z < -2,575$
Comparación:
En este caso, $Z_{obs} = -2,25$ es **mayor** que $-2,575$. Por tanto, el valor cae dentro de la **región de aceptación**.
💡 **Tip:** Al ser el nivel de significación mucho más exigente (menor probabilidad de error tipo I), la región de rechazo se hace más pequeña y es más difícil rechazar la hipótesis nula.
✅ **Resultado apartado b):**
$$\boxed{\text{No se obtiene la misma conclusión. Para } \alpha=0,005 \text{ se acepta la hipótesis } H_0.}$$