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Una prueba chi-cuadrado mide cuánto se alejan los recuentos de lo que esperabas
Toda prueba chi-cuadrado compara una tabla de recuentos observados con los recuentos que predice alguna hipótesis. Para una prueba de independencia la hipótesis es que la variable de las filas y la de las columnas no tienen nada que ver, así que cada recuento esperado es el total de la fila por el total de la columna entre el total general. Para una prueba de bondad de ajuste la hipótesis es un conjunto de proporciones, partes iguales para un dado equilibrado o 9:3:3:1 para los guisantes de Mendel, escaladas a tu total. En ambos casos el estadístico es la misma suma: para cada celda, observado menos esperado, al cuadrado, dividido entre esperado.
Esa suma es exacta. Una tabla de 2 por 2 con recuentos 20, 30, 30, 20 tiene todos los recuentos esperados iguales a 25 y un chi-cuadrado de exactamente 4; una tabla más enrevesada tiene recuentos esperados como 350/3, y esta página los mantiene como 350/3 en vez de 116.67, así que el estadístico que lees es el verdadero y no una suma de cinco términos redondeados. Lo que no puede ser exacto es el valor p, que es el área bajo la curva chi-cuadrado más allá del estadístico; la página dibuja esa cola y etiqueta el número como el área que es.
La tabla bajo la respuesta es la parte por la que evalúan a un estudiante y la que la mayoría de las calculadoras se saltan: el recuento observado de cada celda, su recuento esperado y su contribución al estadístico. También muestra dónde vive la asociación. En una tabla grande, una o dos celdas suelen cargar con la mayor parte del chi-cuadrado, y la columna de contribución las señala. La V de Cramér, dada para tablas de contingencia, convierte el estadístico en un tamaño del efecto entre 0 y 1 que se puede comparar entre tablas de distinto tamaño.
Lo que hay que saber sobre las pruebas chi-cuadrado
Los grados de libertad son (filas − 1)(columnas − 1) para una tabla y categorías − 1 para bondad de ajuste. Una tabla de 2 por 2 tiene un grado de libertad sean cuales sean los recuentos.
Los recuentos esperados por debajo de 5 hacen tosca la aproximación. La página avisa cuando ve uno; con una tabla de 2 por 2 la prueba exacta de Fisher es la alternativa habitual, y fusionar categorías escasas es el arreglo habitual en los demás casos.
La prueba es siempre de cola derecha. Un chi-cuadrado pequeño significa que los recuentos se ajustan a la hipótesis; solo uno grande es evidencia en su contra.
Significativo no es grande. Con datos suficientes una asociación diminuta es significativa; la V de Cramér dice cuán fuerte es, y 0.1 es débil, 0.3 moderada, 0.5 fuerte.
Recuentos, no porcentajes. El estadístico depende del número real de observaciones; una tabla de porcentajes sin el total no se puede contrastar.
Cómo hacer una prueba chi-cuadrado a mano
1
Dispón los recuentos observados
Filas para las categorías de una variable, columnas para las de la otra. Suma cada fila, cada columna y la tabla entera.
2
Calcula cada recuento esperado
Total de la fila por total de la columna, dividido entre el total general. Conserva las fracciones; están a punto de elevarse al cuadrado.
3
Calcula la contribución de cada celda
Observado menos esperado, al cuadrado, entre esperado. Súmalas todas; el total es el estadístico chi-cuadrado.
4
Halla los grados de libertad y el valor p
(filas − 1)(columnas − 1). El valor p es el área de la cola derecha de la curva chi-cuadrado con esos grados de libertad; compáralo con alfa, o el estadístico con el valor crítico.
Valores críticos de chi-cuadrado
El estadístico debe superar estos valores para que el resultado sea significativo al nivel dado.
Grados de libertad
α = 0.10
α = 0.05
α = 0.01
1
2.706
3.841
6.635
2
4.605
5.991
9.210
3
6.251
7.815
11.345
4
7.779
9.488
13.277
5
9.236
11.070
15.086
9
14.684
16.919
21.666
Ejemplos resueltos
Una tabla de 2 por 2
plain
20, 30 / 30, 20
Totales de fila 50 y 50, totales de columna 50 y 50, total general 100, así que cada recuento esperado es 50 × 50 / 100 = 25. Cada celda contribuye 25/25 = 1, el chi-cuadrado es exactamente 4 con un grado de libertad, y el valor p es de unos 0.046. Significativo al 5%, por poco; la V de Cramér es 0.2, una asociación débil.
¿Está equilibrado el dado?
plain
10, 12, 8, 11, 9, 10 over six faces
Sesenta tiradas, así que diez esperadas por cara. Las contribuciones son 0, 0.4, 0.4, 0.1, 0.1 y 0, lo que da un chi-cuadrado de exactamente 1 con cinco grados de libertad y un valor p de unos 0.96. Nada aquí sugiere que el dado esté trucado.
Los guisantes de Mendel
plain
315, 108, 101, 32 against 9 : 3 : 3 : 1
El total es 556, así que los recuentos esperados son 556 × 9/16 = 312.75, 104.25, 104.25 y 34.75. El chi-cuadrado sale en torno a 0.47 con tres grados de libertad, p de unos 0.93: los recuentos encajan con la predicción 9:3:3:1 casi sospechosamente bien, lo que es un argumento famoso por derecho propio.
Errores con chi-cuadrado
Contrastar porcentajes. Conviértelos primero de vuelta en recuentos; el estadístico escala con el número de observaciones.
Redondear los recuentos esperados. Un recuento esperado de 116.67 al cuadrado y dividido no es lo mismo que 350/3 al cuadrado y dividido; los pequeños errores de cada celda se acumulan por toda la tabla.
Ignorar un recuento esperado por debajo de 5. La curva chi-cuadrado es una aproximación que se estropea en celdas escasas; fusiona categorías o usa una prueba exacta.
Leer un chi-cuadrado grande como una asociación fuerte. Crece con el tamaño de la muestra; la V de Cramér es la medida de la fuerza.
Usar los grados de libertad equivocados. Una tabla de 3 por 4 tiene 6, no 11 ni 12.
Hacer un chi-cuadrado a dos colas. La prueba es de una cola por construcción; un estadístico muy pequeño no es evidencia de nada salvo de un buen ajuste.
Preguntas frecuentes sobre chi-cuadrado
¿Cómo calculo un estadístico chi-cuadrado?
Para cada celda, resta el recuento esperado al observado, eleva el resultado al cuadrado y divídelo entre el recuento esperado. Suma esos términos para todas las celdas. En una tabla de contingencia el recuento esperado es el total de la fila por el total de la columna entre el total general; en bondad de ajuste es el total por la proporción esperada de esa categoría.
¿Qué diferencia hay entre la prueba de independencia y la de bondad de ajuste?
La prueba de independencia trabaja sobre una tabla de doble entrada y pregunta si la variable de las filas y la de las columnas están relacionadas; sus recuentos esperados salen de los propios márgenes de la tabla. La bondad de ajuste trabaja sobre una única lista de recuentos y pregunta si coinciden con proporciones que especificas de antemano, como partes iguales o una proporción genética.
¿Cómo hallo el valor p de una prueba chi-cuadrado?
Es el área bajo la curva chi-cuadrado, con los grados de libertad de la prueba, a la derecha del estadístico. Un chi-cuadrado de 3.841 con un grado de libertad da p = 0.05; estadísticos mayores dan valores p menores. La página calcula el área directamente y la sombrea sobre la curva.
¿Y si un recuento esperado es menor que 5?
La aproximación chi-cuadrado deja de ser fiable. El consejo habitual es que cada recuento esperado sea al menos 5, o como mucho que no más de una quinta parte estén por debajo de 5 y ninguno por debajo de 1. Para una tabla de 2 por 2 usa la prueba exacta de Fisher; para una tabla mayor, fusiona categorías escasas. La página señala la condición cuando la detecta.
¿Qué es la V de Cramér?
Un tamaño del efecto para una tabla de contingencia: la raíz cuadrada del chi-cuadrado entre el tamaño de la muestra por el menor de (filas − 1) y (columnas − 1). Va de 0, sin asociación, a 1, asociación perfecta, y a diferencia del propio chi-cuadrado no crece solo porque haya crecido la muestra.
¿Puedo usar una prueba chi-cuadrado en una tabla de 2 por 2 con recuentos pequeños?
Solo con cuidado. Con recuentos esperados de 5 o más va bien; a veces se aplica la corrección de continuidad de Yates, aunque tiende a ser conservadora. Por debajo de eso, la prueba exacta de Fisher calcula la probabilidad exacta de la tabla y es la elección estándar.
¿Por qué esta página mantiene los recuentos esperados como fracciones?
Porque el estadístico es una suma de diferencias al cuadrado divididas entre esos recuentos, y redondear cada recuento esperado antes de elevarlo al cuadrado mete un pequeño error en cada término. Un recuento esperado de 350/3 es exactamente eso; 116.67 no lo es. Conservar las fracciones hace que el chi-cuadrado que lees sea el valor verdadero de la tabla que escribiste.