Calculadora de prueba de bondad de ajuste chi-cuadrado

Prueba si los datos coinciden con la distribución esperada.

Ingrese al menos 2 valores observados

Ejemplos

Ingrese frecuencias observadas para probar bondad de ajuste

¿Qué es la Prueba de Chi-Cuadrado Bondad de Ajuste?

La prueba de chi-cuadrado bondad de ajuste determina si las frecuencias observadas coinciden con las frecuencias esperadas para una sola variable categórica.

Pregunta que responde: "¿La distribución observada coincide con la distribución esperada?"

Ejemplos:

  • "¿Es justo este dado?" (se esperan frecuencias iguales para 1-6)
  • "¿Nuestra base de clientes coincide con la demografía de la población general?"
  • "¿Las respuestas de la encuesta siguen las proporciones esperadas?"

Bondad de Ajuste vs. Independencia

Bondad de ajuste: Una variable, probando contra proporciones esperadas especificadas.

Independencia: Dos variables, probando si están relacionadas.

Ambas usan chi-cuadrado, pero responden preguntas diferentes.

Las Hipótesis

H₀: Las frecuencias observadas coinciden con las proporciones esperadas.

H₁: Las frecuencias observadas no coinciden con las proporciones esperadas.

Esta es siempre una prueba bilateral: cualquier desviación de lo esperado cuenta contra H₀.

Calculando la Prueba

Paso 1: Establecer las Proporciones Esperadas

Para un dado justo: 1/6 para cada cara (igual).

Para coincidir con la población: proporciones del censo o datos de referencia.

Paso 2: Calcular las Frecuencias Esperadas

E = n × proporción esperada

Para 120 lanzamientos de dado esperando distribución uniforme: E = 120 × (1/6) = 20 para cada cara.

Paso 3: Calcular Chi-Cuadrado

χ² = Σ[(O - E)² / E]

CaraObservadoEsperado(O-E)²(O-E)²/E
12520251.25
2172090.45
31520251.25
4222040.20
5182040.20
6232090.45
Total1201203.80

Paso 4: Encontrar los Grados de Libertad

gl = k - 1

Donde k = número de categorías.

Para el dado: gl = 6 - 1 = 5

Si se estimaron parámetros a partir de los datos, restar grados de libertad adicionales.

Paso 5: Calcular el Valor P

Comparar χ² = 3.80 con la distribución chi-cuadrado con gl = 5.

p = 0.58

Conclusión: No hay evidencia de que el dado sea injusto (p > 0.05). Las frecuencias observadas son consistentes con la hipótesis del dado justo.

Aplicaciones

Probar Aleatoriedad

¿Los resultados están uniformemente distribuidos?

  • Números de lotería
  • Generadores de números aleatorios
  • Barajas mezcladas

Probar Distribuciones Teóricas

¿La genética sigue las proporciones mendelianas?

  • Proporciones esperadas 3:1 o 9:3:3:1
  • Comparar observado con teórico

Comparar con Población Conocida

¿La muestra coincide con las proporciones de la población?

  • Demografía (edad, género, raza)
  • Segmentos de mercado
  • Distribuciones geográficas

Distribuciones de Respuestas de Encuestas

¿Las respuestas siguen patrones esperados?

  • Distribuciones de escala Likert
  • Distribuciones de opción múltiple

Control de Calidad

¿Los tipos de defectos ocurren en las proporciones esperadas? ¿Los productos caen en los grados de calidad esperados?

Especificando Proporciones Esperadas

Distribución Igual (Uniforme)

Todas las categorías igualmente probables.

Dado: 1/6 cada una Días de la semana: 1/7 cada uno

Proporciones Teóricas

Basadas en teoría o conocimiento previo.

Genética mendeliana: proporción 3:1 → 0.75 y 0.25

Proporciones Históricas/Poblacionales

Basadas en datos previos o población de referencia.

Demografía nacional aplicada a muestra local.

Estimadas a partir de los Datos

Parámetros estimados de la muestra, luego probados.

Advertencia: Estimar parámetros consume grados de libertad.

Cuando los Parámetros Son Estimados

Si estimas k parámetros a partir de los datos:

gl = categorías - 1 - k

Ejemplo: Ajustar distribución de Poisson

  • Estimar λ de la media muestral (1 parámetro)
  • gl = categorías - 1 - 1 = categorías - 2

Esto penaliza por "mirar" los datos para establecer expectativas.

Supuestos

Independencia

Las observaciones son independientes: un resultado no afecta a otro.

Frecuencias Esperadas

Regla tradicional: Todos los E ≥ 5

Guía moderna:

  • Ningún E < 1
  • No más del 20% de categorías con E < 5

Si se viola: Combinar categorías o usar prueba exacta.

Muestreo Aleatorio

Los datos representan una muestra aleatoria de la población de interés.

Interpretando Resultados

Resultado Significativo (p < α)

La distribución observada difiere de la esperada. El modelo no ajusta.

Examinar (O-E)/E para cada categoría para ver cuáles desvían más.

Resultado No Significativo (p ≥ α)

Los datos son consistentes con la distribución esperada. No se puede concluir que el modelo sea incorrecto.

Precaución: No prueba que el modelo sea correcto, solo que los datos no lo contradicen.

Tamaño del Efecto

El valor de chi-cuadrado solo no indica el tamaño del efecto (depende de n).

Opciones para el tamaño del efecto:

Raíz Cuadrada Media de los Residuos: √[Σ(O-E)²/E / n]

V de Cramér (para comparación con línea base): V = √[χ² / (n(k-1))]

Errores Comunes

Confundir con Prueba de Independencia

La bondad de ajuste prueba una variable contra expectativas. La independencia prueba la relación entre dos variables.

No Especificar Expectativas por Adelantado

Las expectativas deben establecerse antes de ver los datos. Las expectativas post-hoc inflan el error de Tipo I.

Ignorar la Combinación de Categorías

Cuando las frecuencias esperadas son muy bajas, combinar categorías lógicamente.

Probar Parámetros Estimados sin Ajuste de gl

Si estimaste parámetros de los datos, reducir gl correspondientemente.

Combinando Categorías

Cuando algunas frecuencias esperadas son muy pequeñas:

Antes:

CategoríaOE
A4540
B3840
C1215
D33
E22

Las categorías D y E tienen E < 5.

Después de combinar D y E:

CategoríaOE
A4540
B3840
C1215
D+E55

Ahora todos los E ≥ 5.

Ejemplo: Probando Proporciones Mendelianas

Experimento: Cruzar plantas de guisantes, se espera proporción 3:1 de amarillo a verde.

Datos: 315 amarillos, 108 verdes (total 423)

Esperado:

  • Amarillo: 423 × 0.75 = 317.25
  • Verde: 423 × 0.25 = 105.75

Chi-cuadrado: χ² = (315-317.25)²/317.25 + (108-105.75)²/105.75 χ² = 0.016 + 0.048 = 0.064

Valor P: Para gl = 1, p = 0.80

Conclusión: Los datos son consistentes con la proporción mendeliana 3:1.

Relación con Otras Pruebas

Prueba Binomial

Para dos categorías, la prueba binomial es más precisa para muestras pequeñas.

Chi-cuadrado aproxima la binomial para n grande.

Kolmogorov-Smirnov

Prueba el ajuste a distribuciones continuas.

Chi-cuadrado requiere datos categóricos/agrupados.

Razón de Verosimilitud (Prueba G)

Alternativa a chi-cuadrado con propiedades similares.

G = 2Σ[O × ln(O/E)]

Algunos la prefieren por razones teóricas.

Reportando Resultados

Formato APA:

"Una prueba de chi-cuadrado bondad de ajuste indicó que la distribución observada de resultados del dado no difirió significativamente de la distribución uniforme, χ²(5) = 3.80, p = .58."

Para resultados significativos:

"Una prueba de chi-cuadrado bondad de ajuste reveló que la distribución de edad de los clientes difirió significativamente de la demografía nacional, χ²(4) = 23.5, p < .001. Los clientes de 25-34 años estaban sobrerrepresentados (observado 35%, esperado 22%)."

Contexto Histórico

Karl Pearson introdujo la prueba de chi-cuadrado bondad de ajuste en 1900.

Su aplicación original fue probar si los datos observados se ajustaban a distribuciones de probabilidad teóricas, de ahí "bondad de ajuste".

La prueba se volvió fundamental en genética para probar la herencia mendeliana, en física para probar predicciones teóricas, y en todas las ciencias para probar cualquier distribución categórica.

Cálculos Relacionados

Resumen

La prueba de chi-cuadrado bondad de ajuste compara las frecuencias observadas de categorías con las frecuencias esperadas especificadas por un modelo teórico o conocimiento previo. Calcular las frecuencias esperadas como n × proporción, computar χ² = Σ(O-E)²/E, y comparar con la distribución chi-cuadrado con gl = k-1 (menos cualquier parámetro estimado). Los supuestos requieren frecuencias esperadas adecuadas en todas las categorías. Un resultado significativo indica que los datos no se ajustan a la distribución esperada; examinar los residuos para identificar qué categorías desvían. Siempre especificar las proporciones esperadas antes de analizar los datos.