2. Distribució o llei normal

La variable aleatòria contínua X segueix una distribució normal N(\mu, \sigma), és a dir de mitjana \mu i desviació típica \sigma, si compleix que:

  • Pot prendre qualsevol valor real: (-\infty, +\infty)
  • La funció densitat de probabilitat (fpd o pdf de l'anglès) segueix una corba gaussiana: \displaystyle f(x)=\frac{1}{\sigma \sqrt{2\pi}}\cdot e^{-\frac{1}{2} \Big(\frac{x-\mu}{\sigma}\Big)^2}

imagen


La distribució normal estàndard

La distribució normal estàndard és la que té mitjana \mu=0 i desviació típica \sigma=1, N(0,1)

La seva funció densitat és: \displaystyle f(x)=\frac{1}{\sqrt{2\pi}}\cdot e^{-\frac{x^2}{2}}

En la següent gràfica veiem la seva representació:

imagen

A continuació, es pot veure la taula corresponent als valors de la funció distribució de probabilitat, és a dir: p(Z \leq z)

La primera posició de la taula indica la probabilitat que el resultat de l'experiment d'un valor inferior a zero (la mitjana), i es pot observar que aquesta probabilitat és 0,5. La taula mostra que la probabilitat d'un resultat menor que un determinat valor z creix a mesura que creix z.

imagen

Per interpretar la taula s'ha de veure que la fila indica la unitat i la desena de z, mentre que la columna indica el segon decimal (la centèsima). És a dir, a la primera casella de la primera fila es veu la probabilitat p(Z \leq 0,00)=0,5000

mentre que en la darrera casella de la primera fila es veu: p(Z\leq 0,09)=0,5359

Es pot observar que la taula només dóna les probabilitats per a valors positius de Z. Per als valors de Z < 0 s'utilitzarà la simetria.

Val a dir que a partir de 3 (3 vegades la desviació típica) la probabilitat és molt propera a 1 (0,9987). Per simetria per a valors menors a -3, la probabilitat serà pràcticament nul·la.

Exemple

Trobar la probabilitat que una variable aleatòria Z que es modela com N(0,1) tingui un valor menor que 0,94.

imagen

Es mira la fila de 0,9 i la columna de 0,04: p(Z \leq 0,94)=0,8264

Trobar la probabilitat que una variable aleatòria Z que es modela com N(0,1) tingui un valor més gran que 0,94.

imagen

P(Z \geq 0,94)= 1-P(Z \leq 0,94)\\ P(Z\geq 0,94)=1-0,8264=0,1736

Trobar la probabilitat que Z estigui entre 0,94 i 1,14

imagen

p(0,94 \leq Z \leq 1,14)=p(Z \leq 1,14)-p(Z \leq 0,94) \\ p(0,94 \leq Z \leq 1,14)=0,8728-0,8264=0,0465