Expresiones para los primeros dos momentos del rango de variables aleatorias normales con aplicaciones al gráfico de control de rango
Autores: Wardell, Don G.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Expresiones para los primeros dos momentos del rango de variables aleatorias normales con aplicaciones al gráfico de control de rango
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Variabilidad
Rango
Gráficos de control
Momentos
Tamaños de muestra
Aproximación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Una estimación común y simple de la variabilidad es el rango de la muestra, que es la diferencia entre los valores máximo y mínimo en la muestra. Aunque se prefieren otras medidas de variabilidad en la mayoría de los casos, los propietarios y operadores de procesos utilizan regularmente gráficos de control de rango (R) para monitorear la variabilidad del proceso. La línea central y los límites de los gráficos R utilizan constantes que se basan en los dos primeros momentos (media y varianza) de la distribución del rango de variables aleatorias normales. Históricamente, el cálculo de momentos requiere el uso de constantes tabuladas aproximadas mediante integración numérica. Proporcionamos resultados exactos para los momentos de tamaños de muestra de 2 a 5. Para tamaños de muestra de 6 a 1000, utilizamos el método de corrección diferencial para encontrar aproximaciones de función racional Chebyshev minimax de los momentos. La función racional que recomendamos para la media (constante del gráfico R) tiene un polinomio de orden dos en el numerador y seis en el denominador y alcanza un error máximo de 4.4 x 10. La función para la desviación estándar (constante del gráfico R) tiene un polinomio de orden dos en el numerador y siete en el denominador y alcanza un error máximo de 1.5 x 10. Las expresiones exactas y aproximadas eliminan la necesidad de buscar en tablas en la fase de diseño del gráfico de control.
Descripción
Una estimación común y simple de la variabilidad es el rango de la muestra, que es la diferencia entre los valores máximo y mínimo en la muestra. Aunque se prefieren otras medidas de variabilidad en la mayoría de los casos, los propietarios y operadores de procesos utilizan regularmente gráficos de control de rango (R) para monitorear la variabilidad del proceso. La línea central y los límites de los gráficos R utilizan constantes que se basan en los dos primeros momentos (media y varianza) de la distribución del rango de variables aleatorias normales. Históricamente, el cálculo de momentos requiere el uso de constantes tabuladas aproximadas mediante integración numérica. Proporcionamos resultados exactos para los momentos de tamaños de muestra de 2 a 5. Para tamaños de muestra de 6 a 1000, utilizamos el método de corrección diferencial para encontrar aproximaciones de función racional Chebyshev minimax de los momentos. La función racional que recomendamos para la media (constante del gráfico R) tiene un polinomio de orden dos en el numerador y seis en el denominador y alcanza un error máximo de 4.4 x 10. La función para la desviación estándar (constante del gráfico R) tiene un polinomio de orden dos en el numerador y siete en el denominador y alcanza un error máximo de 1.5 x 10. Las expresiones exactas y aproximadas eliminan la necesidad de buscar en tablas en la fase de diseño del gráfico de control.