Appendix B
Introducción a Estadística para ingenieros de control y procesos

Nota: El objetivo de estos materiales es dar un “resumen rápido” de las ideas principales de interés para un ingeniero que desee iniciarse al trabajo con procesos multivariables sujetos a ruido. Algunos resultados son intencionalmente inexactos, para más simplicidad y brevedad –usualmente asumiendo infinitas muestras y distribución normal–, y otros son inexactos por omisiones y detalles que los verdaderamente expertos en Estadística conocen mucho mejor que el autor (mis disculpas por ello). Si el lector de estos materiales desea especializarse en Estadística y Análisis Multivariante, se le remite a múltiples libros de texto con presentaciones más detalladas y rigurosas de los conceptos que aquí se esbozan.

B.1 Motivación

[916: esticRelevancia de la estadística en ingeniería de control/procesos (generalidades) ** PIC 10:41

B.2 Conceptos básicos: variables aleatorias, probabilidad, media, varianza

[917: vagdVariables aleatorias: generalidades, caso discreto ** PIC 12:19

[918: vardVariables aleatorias reales: función de densidad, función de distribución acumulativa, vbles. Mixtas *** PIC 13:34

[919: mvmpParámetros (media, varianza, momentos) de una distribucion de probabilidad *** PIC 11:05

[920: muestEstadísticos muestrales (media, varianza, ...) *** PIC 12:58

B.3 Variables aleatorias: caso multivariable

B.3.1 Transformación (función) de una variable aleatoria

[921: opvauTransformación de una variable aleatoria: ejemplo distrib. uniforme (motivación) ** PIC 19:36

[922: opvafcvTransformación (función) de una variable aleatoria: fórmula del cambio de variable (distr. continua) *** PIC 11:57

[923: opvanTransformación (función) de una variable aleatoria: fórmula del cambio de variable, ejemplo distribución normal *** PIC 12:15

B.3.2 Variables aleatorias multidimensionales

Introducción y planteamiento de los problemas a resolver

[924: vamintu1Variables aleatorias multidimensionales: motivación intuitiva (1) * PIC 16:11

[925: vamintu2Variables aleatorias multidimensionales: motivación intuitiva (2), problemas a resolver ** PIC 18:08

Análisis

[926: va2dVariables aleatorias bidimensionales: distrib. marginal, covarianza *** PIC 12:14

[927: prcondProbabilidad y densidad condicional *** PIC 09:28

[928: tiger1Tigre oculto (1): Probabilidad condicional, conjunta y a priori; planteamiento del problema * PIC 20:57 *Link to English version

[929: tiger2Tigre oculto (2): Probabilidad condicional y marginal a partir de conjunta; condicional directa/inversa * PIC 15:52 *Link to English version

[930: corrsgCorrelación estadística entre 2 variables: significado gráfico/geométrico *** PIC 10:40

[931: indep1Independencia estadística: definición e ideas básicas sobre su significado *** PIC 10:39

[932: indepdisIndependencia estadística: discusión sobre interpretación, dificultades prácticas, etc. ** PIC 13:33

[933: tiger3Tigre oculto (3): Probabilidad condicional, marginal, fórmula de Bayes, interpretación gráfica ** PIC 21:57 *Link to English version

[934: idmidvAmpliación sobre dependencia estadística: Dependencia en media/homocedasticidad/correlación *** PIC 14:21

[935: vamultVarlables aleatorias multidimensionales (caso general): matriz de varianzas-covarianzas *** PIC 08:44

[936: vamdmVariables aleatorias multidimensionales: ejemplo Matlab *** PIC 13:34

[937: dadonorm2dDistribución normal 2-dimensional: simulación de muestras (covarianza dada) en Matlab ** PIC 09:16

Nota: Las variables aleatorias muestradas en diferentes instantes de tiempo, con posibles correlaciones entre las variables en diferentes instantes de tiempo se denominan series temporales o procesos estocásticos. Son la generalización estadística de los sistemas dinámicos deterministas. Dada su importancia en control, se les ha dedicado materiales específicos en el texto principal, ver Capítulo 7.

B.4 Intervalos (monovariable) y elipsoides (multivariable, normal) de confianza

[938: intcIntervalo/círculo de confianza en una o dos variables normales estándar ** PIC 12:09

[939: elipcElipsoide de confianza en distribución normal multidimensional: caso general *** PIC 08:22

[940: cfrc1Distribución normal 2D: rectángulos y elipse de confianza (ejemplo Matlab) ** PIC 18:27 *Link to English version

[941: cfrcwrongDistribución normal 2D: observaciones sobre rectángulos y elipse de confianza con correlación entre variables *** PIC 07:29 *Link to English version

Independencia condicional, redes bayesianas

[942: condin1Independencia condicional (I): definición y ejemplos básicos *** PIC 12:53 *Link to English version

[943: condin2Independencia condicional (II): ejemplos adicionales relevantes en control (Markov), redes Bayesianas *** PIC 16:30 *Link to English version

[944: condnocoIndependencia condicional (III): variables aleatorias condicionalmente NO correladas (solo distr. normal multivariable) **** PIC 16:59 *Link to English version

B.5 Predicción estadística

[945: pre1Predicción estadística: generalidades ** PIC 11:00

[946: precoPredicción condicional de una variable aleatoria dada otra estadísticamente dependiente *** PIC 11:00

[947: preli1Predicción lineal óptima: introducción y definición *** PIC 09:07

[948: preli2Predicción lineal óptima: fórmulas basadas en matriz de varianzas-covarianzas *** PIC 13:55

[949: prelimPredicción lineal óptima: ejemplo Matlab ** PIC 10:11

El concepto de predicción estadística sobre variables con correlación en distintos instantes de tiempo (series temporales) da lugar a lo que se conoce como Filtro de Kalman. Es un desarrollo de importancia central en teoría de control, discutido en la Sección 17 del texto principal.

[950: vcinv1Mejor predicción lineal: modelo con ruido aditivo, modelo inverso en sentido estadístico, teoría y ejemplo *** PIC 18:25 *Link to English version

[951: vcinv2Mejor predicción lineal: modelo inverso en sentido estadístico, ejemplo adicional *** PIC 10:17 *Link to English version

B.5.1 Interpretaciones deterministas y estadísticas de las soluciones del problema de mínimos cuadrados

[952: ls3iTres interpretaciones de los mínimos cuadrados: optimización, proyección, estadística **** PIC 13:48

[953: ls3imTres interpretaciones de los mínimos cuadrados (optimización, proyección, estadística): caso multivariable (matricial) **** PIC 14:42