Prueba chi cuadrada

Por el equipo de promedio.net · Actualizado el

La prueba chi cuadrada (χ², también escrita «ji cuadrada») es una prueba de hipótesis que compara las frecuencias observadas en categorías con las frecuencias que se esperarían si una hipótesis fuera cierta. Se usa con variables cualitativas o con conteos, y tiene dos aplicaciones principales. En la bondad de ajuste se pregunta si una sola variable sigue una distribución dada (¿el dado es justo?). En la prueba de independencia se pregunta si dos variables categóricas están relacionadas (¿la preferencia de modalidad depende del turno?). En ambos casos, el estadístico suma las diferencias al cuadrado entre lo observado y lo esperado, escaladas por lo esperado.

Fórmula

χ² = Σ (O − E)²E

Los grados de libertad son k − 1 en la bondad de ajuste (k categorías) y (filas − 1) × (columnas − 1) en la prueba de independencia. Las frecuencias esperadas de una tabla se calculan como (total de la fila × total de la columna) ÷ total general.

Valores críticos al 5 %: 3.841 (1 gl), 5.991 (2 gl), 7.815 (3 gl), 11.070 (5 gl).

Pasos

  1. Plantea H₀: «el dado es justo» o «las variables son independientes».
  2. Calcula las frecuencias esperadas bajo H₀.
  3. Comprueba que todas las esperadas sean al menos 5 (regla habitual).
  4. Calcula χ² sumando sobre todas las celdas.
  5. Obtén el valor p con los grados de libertad correspondientes y decide.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: ¿el dado es justo? (bondad de ajuste)

Un dado se lanza 120 veces. Si es justo, se esperan 20 de cada cara.

Cara123456
Observado251715232416
(O − 20)² ÷ 201.250.451.250.450.800.80
  • χ² = 1.25 + 0.45 + 1.25 + 0.45 + 0.80 + 0.80 = 5.0, con 5 grados de libertad.
  • Valor crítico al 5 %: 11.07. Valor p ≈ 0.42.
  • No se rechaza H₀: las diferencias son del tamaño que produce el azar en 120 lanzamientos.

Muchas personas verían «sospechoso» que salga 25 veces el 1 y 15 veces el 3; la prueba muestra que es una variación normal.

Ejemplo 2: modalidad preferida por turno (independencia)

Se preguntó a 200 alumnos si prefieren clases presenciales o en línea:

ObservadoPresencialEn líneaTotal
Matutino4060100
Vespertino5545100
Total95105200

Esperados bajo independencia: 100 × 95 ÷ 200 = 47.5 para «presencial» y 100 × 105 ÷ 200 = 52.5 para «en línea», en cada turno.

  • χ² = (40 − 47.5)² ÷ 47.5 + (60 − 52.5)² ÷ 52.5 + (55 − 47.5)² ÷ 47.5 + (45 − 52.5)² ÷ 52.5 ≈ 1.184 + 1.071 + 1.184 + 1.071 = 4.51.
  • Grados de libertad: (2 − 1) × (2 − 1) = 1. Valor crítico: 3.841. Valor p ≈ 0.034.
  • Se rechaza la independencia al 5 %: la preferencia parece depender del turno (40 % presencial en el matutino frente a 55 % en el vespertino).

En tablas de 2 × 2 algunos textos aplican la corrección de Yates, que reduce χ² y da un resultado más conservador.

Cuándo no usarla

Errores comunes

En Excel, el valor p se obtiene con =PRUEBA.CHI.CUAD(rango_observado,rango_esperado) (en versiones antiguas, PRUEBA.CHI; en España, con ;). Primero tienes que armar la tabla de esperados con la fórmula de totales.