Estimador y estimación puntual

Por el equipo de promedio.net · Actualizado el

Un estimador es una regla o fórmula que se aplica a los datos de una muestra para aproximar un parámetro desconocido de la población. La media muestral x̄ es un estimador de la media poblacional μ; la proporción de la muestra p̂ es un estimador de la proporción verdadera p. El número concreto que obtienes al aplicar la regla a tus datos («x̄ = 7.8») es la estimación puntual: un solo valor que resume tu mejor apuesta. Como cada muestra da un resultado distinto, un estimador es una variable aleatoria con su propia distribución muestral, y eso permite comparar estimadores y elegir el mejor para cada problema.

Propiedades de un buen estimador

Las dos primeras se resumen en el error cuadrático medio, que penaliza tanto el sesgo como la variabilidad:

ECM(θ̂) = Var(θ̂) + [Sesgo(θ̂)]²   ·   Sesgo(θ̂) = E(θ̂) − θ

Cómo se hace una estimación puntual

  1. Define el parámetro: ¿media, mediana, proporción, total?
  2. Elige el estimador adecuado (normalmente, el análogo muestral: media de la muestra para la media de la población).
  3. Aplícalo a tus datos.
  4. Acompaña la estimación con su error estándar o un intervalo: un número solo no dice qué tan confiable es.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: estimaciones puntuales de tres parámetros

Una colonia tiene 2,000 hogares. Se visitan 400 al azar: 132 tienen mascota y el número promedio de habitantes es 3.6.

  • Proporción de hogares con mascota: p̂ = 132 ÷ 400 = 0.33 (33 %).
  • Habitantes por hogar: x̄ = 3.6.
  • Total de habitantes de la colonia: N × x̄ = 2,000 × 3.6 = 7,200 personas.

Las tres son estimaciones puntuales. Ninguna es exacta, y la del total hereda la incertidumbre de la media multiplicada por 2,000.

Ejemplo 2: el sesgo de dividir entre n

Para estimar la varianza σ² se puede dividir la suma de cuadrados entre n o entre n − 1. El valor esperado de la primera versión es σ² × (n − 1)/n.

Con muestras de 5 datos: (5 − 1)/5 = 0.8. Dividir entre n subestima la varianza en un 20 % en promedio. Con 50 datos, el sesgo baja a 2 %, y desaparece conforme n crece: el estimador es sesgado pero consistente. Dividir entre n − 1 elimina el sesgo; los grados de libertad explican por qué.

Ejemplo 3: un estimador sesgado puede ser mejor

Dos estimadores del mismo parámetro:

  • A: insesgado, con varianza 4. ECM = 4 + 0² = 4.
  • B: con sesgo de 1, pero varianza 2. ECM = 2 + 1² = 3.

B se equivoca un poco de forma sistemática, pero tiene un error total más pequeño que A. Elegir siempre el insesgado no es una regla absoluta; en predicción, técnicas como la regresión regularizada aceptan sesgo a cambio de menos varianza.

Media o mediana como estimador del centro

Si los datos vienen de una distribución normal, la media y la mediana estiman el mismo centro, pero la varianza de la mediana muestral es, con muestras grandes, unas π/2 ≈ 1.57 veces la de la media. Para lograr la misma precisión con la mediana necesitarías alrededor de 57 % más datos. Con datos de colas pesadas o con atípicos, la relación se invierte y la mediana resulta más eficiente. La elección del estimador depende de cómo son tus datos.

Cuándo no confiar en una estimación puntual

Errores comunes