Desigualdad de Chebyshev

Por el equipo de promedio.net · Actualizado el

La desigualdad de Chebyshev (también escrita Chebyshov o Tchebycheff) garantiza que, en cualquier conjunto de datos o distribución con media y desviación estándar definidas, al menos una proporción 1 − 1/k² de los valores queda a menos de k desviaciones estándar de la media. Con k = 2, al menos el 75 % de los datos está a menos de dos desviaciones; con k = 3, al menos el 88.9 %. A diferencia de la regla 68-95-99.7, que solo vale para la distribución normal, Chebyshev no supone nada sobre la forma de los datos. A cambio, sus garantías son más modestas: son pisos mínimos, no proporciones exactas.

Fórmula

P( |X − μ| ≥ kσ ) ≤ 1k²   ·   P( |X − μ| < kσ ) ≥ 1 − 1k²

Solo es informativa para k > 1; con k = 1 la cota es 0 y no garantiza nada. k no tiene que ser entero.

kChebyshev (mínimo)Normal (exacto)
1.555.6 %86.6 %
275.0 %95.4 %
388.9 %99.7 %
493.8 %99.99 %

Cómo se aplica

  1. Obtén la media y la desviación estándar de los datos.
  2. Si te dan un intervalo, calcula a cuántas desviaciones está su extremo de la media: k = distancia ÷ σ. El intervalo tiene que ser simétrico alrededor de la media.
  3. Calcula 1 − 1/k²: es la proporción mínima dentro del intervalo.
  4. Si te dan la proporción deseada p, despeja k = 1/√(1 − p) y construye el intervalo μ ± kσ.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: proporción mínima dentro de un intervalo dado

En una empresa, el tiempo de traslado de los empleados tiene media 40 minutos y desviación 8. No se sabe qué forma tiene la distribución. ¿Qué proporción mínima tarda entre 28 y 52 minutos?

  • Distancia a la media: 52 − 40 = 12 minutos; k = 12 ÷ 8 = 1.5.
  • Proporción mínima: 1 − 1/1.5² = 1 − 1/2.25 ≈ 55.6 %.

Si los tiempos fueran normales, la proporción sería cercana al 87 %. Chebyshev solo promete el 55.6 %, pero lo promete con cualquier forma, incluso con muchos traslados muy largos.

Ejemplo 2: construir un intervalo que contenga al menos el 90 %

Con los mismos datos, ¿qué intervalo contiene con seguridad al menos el 90 % de los empleados?

  • 1 − 1/k² = 0.90 → 1/k² = 0.10 → k = √10 ≈ 3.16.
  • Intervalo: 40 ± 3.16 × 8 = 40 ± 25.3 → de 14.7 a 65.3 minutos.

Es un intervalo ancho, el precio de no suponer nada. Con datos normales bastaría 40 ± 1.645 × 8, es decir, de 26.8 a 53.2 minutos.

Para qué sirve

Cuándo no usarla

Errores comunes