Methodology
Metodología de matemáticas
Porcentaje, área y estadísticas — las fórmulas y las convenciones.
By Buğra SözeriPublished
El clúster de Matemáticas incluye hoy tres herramientas — porcentaje, área y estadísticas descriptivas. Las matemáticas son álgebra escolar; el valor está en las convenciones (qué fórmula para la varianza, qué interpolación para el percentil, qué hacer cuando las entradas son degeneradas) y en acertar con ellas.
Porcentaje — tres fórmulas, una herramienta
La calculadora de porcentajes cubre las tres preguntas que representan ~95 % de las consultas sobre porcentajes:
- X% de Y — la forma de “encontrar una porción”.
resultado = (X / 100) × Y. - X es qué % de Y — la forma de “razón como porcentaje”.
resultado = (X / Y) × 100. Devuelve nulo si Y es cero. - Cambio porcentual de X a Y — delta con signo.
resultado = ((Y − X) / X) × 100. Devuelve nulo si X es cero (división por cero, no Infinito).
La tercera es donde ocurre más confusión. El cambio porcentual tiene signo y usa el valor inicial como base. La diferencia porcentual (usada en algunos contextos científicos) usa el promedio de los dos valores como base y no tiene signo. Nuestra herramienta calcula el cambio porcentual.
Área — la fórmula de Herón para triángulos
La calculadora de áreas cubre ocho formas. Siete son álgebra directa:
- Rectángulo:
A = w × h - Cuadrado:
A = s² - Círculo:
A = π · r² - Triángulo (base × altura):
A = ½ · b · h - Trapecio:
A = ½ · (a + b) · h - Elipse:
A = π · a · b - Polígono regular de n lados:
A = (n · s²) / (4 · tan(π / n))
La octava es la forma de triángulo a partir de tres lados, que usa la fórmula de Herón:
A = √(s(s − a)(s − b)(s − c))·donde s = (a + b + c) / 2
La fórmula de Herón es uno de los resultados más antiguos de la geometría elemental — Herón de Alejandría la publicó en el siglo I d. C. Calcula el área del triángulo a partir de las tres longitudes de sus lados, sin necesidad de conocer la altura. Si los tres lados violan la desigualdad triangular (cualquier lado ≥ suma de los otros dos), la cantidad bajo la raíz cuadrada es negativa y devolvemos 0 en lugar de NaN.
Derivación de la fórmula del polígono regular
Divide un polígono regular de n lados con longitud de lado s en n triángulos isósceles, cada uno con vértice en el centro. El ángulo en el vértice de cada uno es 2π / n radianes. La base de cada triángulo es s; su altura (el apotema) es s / (2 · tan(π / n)). El área del triángulo es por lo tanto s² / (4 · tan(π / n)), y el área del polígono es n veces eso.
Estadísticas — muestra frente a población
La calculadora de estadísticas devuelve media, mediana, moda, varianza, desviación estándar, rango y cuartiles para cualquier conjunto de datos pegado por el usuario. Dos decisiones importan:
Varianza: muestra (n−1) frente a población (n)
La fórmula del libro de texto para la varianza poblacional es:
σ² = Σ(x − μ)² / nPara una muestra extraída de una población mayor, la media muestral está más cerca de los datos que la media poblacional verdadera — por lo que la suma de desviaciones al cuadrado subestima la varianza real. La corrección de Bessel divide por n − 1 en lugar de n para eliminar este sesgo:
s² = Σ(x − x̄)² / (n − 1)Nuestro valor predeterminado es la forma muestral (con la corrección) porque la mayoría de los usuarios pegan muestras, no enumeraciones exhaustivas. Un interruptor en la interfaz cambia a la forma poblacional cuando se necesita. Con n grande, la diferencia es despreciable; con n pequeño, importa de forma significativa.
Percentil: interpolación lineal NIST
El percentil es ambiguo — hay al menos nueve algoritmos documentados (R los usa todos bajo diferentes parámetros `type`). Usamos el más simple defendible: interpolación lineal entre los dos rangos más cercanos. El percentil 50 es igual a la mediana; el 0 es igual al mínimo; el 100 es igual al máximo. El percentil 25 de [1, 2, …, 10] es 3,25, a un cuarto del camino entre el rango 3 (valor 3) y el rango 4 (valor 4).
Este es el valor predeterminado de NIST, el predeterminado de NumPy (modo `linear`) y el predeterminado tipo 7 de R. Es continuo — los cambios pequeños en los datos producen cambios pequeños en el percentil — que es lo que deseas para visualizaciones y paneles.
Manejo de la moda
La moda es el valor (o valores) con mayor frecuencia. Devolvemos todoslos valores con la frecuencia máxima empatada, ordenados, por lo que un conjunto bimodal como [1, 1, 2, 2, 3] devuelve la moda [1, 2] en lugar de elegir uno arbitrariamente. Si cada valor del conjunto de datos aparece exactamente una vez, no existe moda por definición y devolvemos un array vacío (mostrado como “—”).
Precisión y casos límite
- Entrada vacía.Todas las estadísticas de resumen devuelven NaN; la moda devuelve el array vacío. La interfaz muestra “—” para cualquier valor NaN.
- Varianza muestral de un solo valor. El divisor n−1 produce división por cero. Devolvemos NaN en lugar de Infinito.
- Tokens no numéricos en el analizador.Se eliminan silenciosamente. Pegar “1, 2, banana, 3” produce un conjunto de datos de tres valores.
Frequently asked questions
- ¿Qué tres fórmulas de porcentaje admite Convertitive?
- La calculadora cubre: (1) porcentaje de un valor — resultado = base × (porcentaje / 100); (2) qué porcentaje es X de Y — porcentaje = (X / Y) × 100; (3) cambio porcentual — cambio = ((nuevo − viejo) / |viejo|) × 100. Estos son los tres tipos estándar de problemas de porcentaje de la aritmética elemental. El valor absoluto en el denominador de la fórmula (3) garantiza que el signo del resultado refleje la dirección (aumento frente a disminución) independientemente de si el valor original es negativo.
- ¿Qué fórmula usa la calculadora de áreas para triángulos?
- La fórmula de Herón: área = √[s(s−a)(s−b)(s−c)], donde s = (a+b+c)/2 es el semiperímetro y a, b, c son las longitudes de los lados. Es uno de los resultados más antiguos de la geometría (atribuido a Herón de Alejandría, c. 60 d. C., Metrica §1.8). Numéricamente, la fórmula puede perder precisión para triángulos muy planos (un lado cercano a la suma de los otros); en ese caso, la variante estable de Kahan (calculando usando los lados ordenados p ≥ q ≥ r) evita la cancelación.
- ¿Qué fórmula de varianza usa la calculadora de estadísticas — poblacional o muestral?
- La calculadora de estadísticas calcula ambas: varianza poblacional σ² = Σ(xᵢ − μ)² / N y varianza muestral s² = Σ(xᵢ − x̄)² / (N − 1). El denominador (N − 1) (corrección de Bessel) hace que la varianza muestral sea un estimador insesgado de la varianza poblacional. La desviación estándar es la raíz cuadrada de la varianza respectiva. La calculadora indica qué fórmula se está usando; la varianza muestral es la predeterminada para entradas más pequeñas que la población completa.
- ¿Qué método de interpolación usa la calculadora de estadísticas para percentiles?
- La calculadora usa el método de rango más cercano: el percentil P de un conjunto de datos ordenado de N valores es el valor en la posición ⌈(P/100) × N⌉. Es la convención más simple y más enseñada. El método alternativo de interpolación lineal (usado por NumPy percentile con interpolation='linear') produce resultados ligeramente diferentes para N pequeño. Mostramos los valores de cuartil (Q1, Q2, Q3) correspondientes a P=25, P=50, P=75 usando este método.
- ¿Cómo se calcula el área de un polígono regular?
- Para un polígono regular de n lados con longitud de lado s: área = (n × s²) / (4 × tan(π/n)). Se deriva dividiendo el polígono en n triángulos isósceles desde el centro, cada uno con base s y ángulo en el vértice 2π/n, dando área = n × (1/2) × s × (s/2) / tan(π/n). Casos especiales: n=3 (triángulo equilátero) coincide con la fórmula de Herón para lados iguales; n=4 (cuadrado) da s².
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Published May 14, 2026