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ESTATÍSTICA Aula 07 – Medidas de Dispersão ou de Variabilidade Nome: Carlos Henrique de Castro Silva RA: 28279651 Exemplo – Amplitude Total I. Dados não agrupados 40 45 48 52 54 62 70 AT = x(máx.) – x(mín.) AT = 70 – 40 AT = 30 II. Dados agrupados Sem intervalos de classe xi fi 0 2 1 6 2 12 3 7 4 3 AT = x(máx.) – x(mín.) AT = 4 – 0 AT = 4 Com intervalos de classe i Estaturas (cm) fi 1 150 |--- 154 4 2 154 |--- 158 9 3 158 |--- 162 11 4 162 |--- 166 8 5 166 |--- 170 5 6 170 |--- 174 3 ∑ 40 AT = L(máx) – l(mín.) AT = 174 – 150 AT = 24 cm 2 Exemplo – Variância – Desvio Padrão 22 ÷ ÷ ø ö ç ç è æ �= åå n x n x ii s O desvio padrão possui algumas propriedades, dentre as quais: I. Somando-se (ou subtraindo-se) uma constante a (de) tosos valores de uma variável, o desvio padrão não se altera: yi = xi ± c => sy = sx II. Multiplicando-se todos os valores de uma variável por uma constante (diferente de zero), o desvio padrão fica multiplicado por essa constante: yi = c x xi => sy = c x sx I. Dados não agrupados 40 45 48 52 54 62 70 ∑ 49,990809.2899.2 7 371 7 293.20 2 ==�=÷ ø ö ç è æ �= s xi 2 ix 40 1.600 45 2.025 48 2.304 52 2.704 54 2.916 62 3.844 70 4.900 371 20.293 3 Resolva 1. Complete o esquema para o cálculo do desvio padrão, dados os valores da variável: 8 10 11 15 16 18 ∑ 56,367,1216967,181 6 78 6 090.1 2 ==�=÷ ø ö ç è æ �= s 2. Comprove a primeira propriedade do desvio padrão somando 5 a cada valor da variável do exercício anterior. ∑ 56,367,1232467,336 6 108 6 020.2 2 ==�=÷ ø ö ç è æ �= s 3. Comprove a segunda propriedade do desvio padrão multiplicando por 2 a cada valor da variável do exercício 1. ∑ xi 2 ix 8 64 10 100 11 121 15 225 16 256 18 324 78 1.090 xi 2 ix 13 169 15 225 16 256 20 400 21 441 23 529 108 2.020 xi 2 ix 16 256 20 400 22 484 30 900 32 1.024 36 1.296 156 4.360 4 12,767,5067667,726 6 156 6 360.4 2 ==�=÷ ø ö ç è æ �= s 5 III. Dados agrupados Sem intervalos de classe 22 ÷ ÷ ø ö ç ç è æ �= åå n xf n xf iiii s xi fi ii xf 2 ii xf 0 2 0 0 1 6 6 6 2 12 24 48 3 7 21 63 4 3 12 48 ∑ 30 63 165 04,109,141,45,5 30 63 30 165 2 ==�=÷ ø ö ç è æ �= s Resolva 1. Complete o esquema para o cálculo do desvio padrão da distribuição: xi 1 2 3 4 5 6 fi 2 5 8 6 3 1 xi fi ii xf 2 ii xf 1 2 2 2 2 5 10 20 3 8 24 72 4 6 24 96 5 3 15 75 6 1 6 36 ∑ 25 81 301 24,154,150,1004,12 25 81 25 301 2 ==�=÷ ø ö ç è æ �= s 6 Com intervalos de classe i Estaturas (cm) fi xi ii xf 2 ii xf 1 150 |--- 154 4 152 608 92.416 2 154 |--- 158 9 156 1.404 219.024 3 158 |--- 162 11 160 1.760 281.600 4 162 |--- 166 8 164 1.312 215.168 5 166 |--- 170 5 168 840 141.120 6 170 |--- 174 3 172 516 88.752 ∑ 40 6.440 1.038.080 cm57,531921.25952.25 40 440.6 40 080.038.1 2 ==�=÷ ø ö ç è æ �= s Processo breve h xxi 0�= yi Observação: escolher um dos pontos médios (preferência o de maior frequência) para o valor x0. 22 ÷ ÷ ø ö ç ç è æ �= åå n yf n yf h iiii s i Estaturas (cm) fi xi yi ii yf 2 ii yf 1 150 |--- 154 4 152 -2 -8 16 2 154 |--- 158 9 156 -1 -9 9 3 158 |--- 162 11 160 0 0 0 4 162 |--- 166 8 164 1 8 8 5 166 |--- 170 5 168 2 10 20 6 170 |--- 174 3 172 3 9 27 ∑ 40 10 80 h = 4 x0 = 160 cm57,53919,149375,140625,024 40 10 40 80 4 2 =´==�=÷ ø ö ç è æ �= s 7 Exercício Resolvido 1. Calcule o desvio padrão da distribuição, pelo processo breve. i Estaturas (cm) fi xi yi ii yf 2 ii yf 1 450 |--- 550 8 500 -3 -24 72 2 550 |--- 650 10 600 -2 -20 40 3 650 |--- 750 11 700 -1 -11 11 4 750 |--- 850 16 800 0 0 0 5 850 |--- 950 13 900 1 13 13 6 950 |--- 1050 5 1.000 2 10 20 7 1050 |--- 1150 1 1.100 3 3 9 ∑ 64 -29 165 h = 100 x0 = 800 cm15454,110037,210021,058,2100 64 29 64 165 100 2 =´==�=÷ ø ö ç è æ � �= s Resolva 1. Complete o esquema para o cálculo do desvio padrão da distribuição, pelo processo breve: i Classes fi xi yi ii yf 2 ii yf 1 30 |--- 50 2 40 -2 -4 8 2 50 |--- 70 8 60 -1 -8 8 3 70 |--- 90 12 80 0 0 0 4 90 |--- 110 10 100 1 10 10 5 110 |--- 130 5 120 2 10 20 ∑ 37 8 46 h = 20 x0 = 80 cm88,2109,12020,12005,024,120 37 8 37 46 20 2 =´==�=÷ ø ö ç è æ �= s 8 Exemplo – Coeficiente de variação 100 x s CV ´= Dados: cm 5,57 s e cm 161 x == Temos: 3,5% 100 161 5,57 CV =´= Tomemos os resultados das medidas das estaturas e dos pesos de um mesmo grupo de indivíduos: s Estaturas 175 cm 5,0 cm Pesos 68 kg 2,0 kg CVE = (5/175) * 100 = 2,86% CVP = (2/68) * 100 = 2,94% 9 Exercícios 1. Calcule a amplitude total dos conjuntos de dados: a. 1, 3, 5, 9 b. 20, 14, 15, 19, 21, 22, 20 c. 17,9; 22,5; 13,3; 16,8; 15,4; 14,2 d. -10, -6, 2, 3, 7, 9, 10 R. a) 9-1 = 8 b) 22-14 = 8 c) 22,5- 13,3 = 9,2 d) 10- (-10) = 20 2. Calcule a amplitude total das distribuições: a. xi 2 3 4 5 6 7 8 fi 1 3 5 8 5 4 2 b. CLASSES 1,5 |--- 1,6 |--- 1,7 |--- 1,8 |--- 1,9 |--- 2,0 |--- 2,1 |--- 2,2 fi 4 8 12 15 12 8 4 R. a) xi fi 2 1 3 3 4 5 5 8 6 5 7 4 8 2 x(máx.) 8 x(mín.) 2 AT 6 AT 0 10 b) i Classes fi 1 1,5 |--- 1,6 4 2 1,6 |--- 1,7 8 3 1,7 |--- 1,8 12 4 1,8 |--- 1,9 15 5 1,9 |--- 2,0 12 6 2,0 |--- 2,1 8 7 2,1 |--- 2,2 4 Total 63 L(máx.) 2,2 l(mín.) 1,5 AT 0,7 3. Calcule os desvios padrões dos conjuntos de dados do exercício 1. a b c d 1 1 20 400 17,9 320,41 -10 100 3 9 14 196 22,5 506,25 -6 36 5 25 15 225 13,3 176,89 2 4 9 81 19 361 16,8 282,24 3 9 18 116 21 441 15,4 237,16 7 49 22 484 14,2 201,64 9 81 20 400 100,1 1724,6 10 100 n 4 n 7 n 6 n 7 xi 18 xi 131 xi 100,1 xi 15 116 2507 1724,6 379 s 2,96 s 2,81 s 3,02 s 7,04 11 4. Calcule os desvios padrões das distribuições do exercício 2. a) xi fi 2 1 2 4 3 3 9 27 4 5 20 80 5 8 40 200 6 5 30 180 7 4 28 196 8 2 16 128 Σ 28 145 815 n 28 145 815 s 1,51 b) i Classes fi xi 1 1,5 |--- 1,6 4 1,55 6,20 9,6100 2 1,6 |--- 1,7 8 1,65 13,20 21,7800 3 1,7 |--- 1,8 12 1,75 21,00 36,7500 4 1,8 |--- 1,9 15 1,85 27,75 51,3375 5 1,9 |--- 2,0 12 1,95 23,40 45,6300 6 2,0 |--- 2,1 8 2,05 16,40 33,6200 7 2,1 |--- 2,2 4 2,15 8,60 18,4900 Total 63 116,55 217,2175 n 63 217,2175 116,55 s 0,159 ii xf 2 ii xf 12 5. Dada a distribuição relativa a 100 lançamentos de moedas simultaneamente: calcule o desvio padrão. a. Nº DE CARAS 0 1 2 3 4 5 FREQUÊNCIAS 4 14 34 29 16 3 xi fi 0 4 0 0 1 14 14 14 2 34 68 136 3 29 87 261 4 16 64 256 5 3 15 75 Σ 100 248 742 n 100 742 248 s 1,13 13 6. Calcule o desvio padrão da distribuição: CLASSES 2 |--- 6 |--- 10 |--- 14 |--- 18 |--- 22 fi 5 12 21 15 7 i Classes fi xi 1 2,0 |--- 6,0 54,0 20 80 2 6,0 |--- 10,0 12 8,0 96 768 3 10,0 |--- 14,0 21 12,0 252 3.024 4 14,0 |--- 18,0 15 16,0 240 3.840 5 18,0 |--- 22,0 7 20,0 140 2.800 Total 60 748 10.512 n 60 10512 748 s 4,45 14 7. Calcule os desvios padrões das distribuições do exercício 8, capítulo 6, página 107. a) i Classes fi 1 0 |--- 2 5 1 5 5 2 2 |--- 4 8 3 24 72 3 4 |--- 6 14 5 70 350 4 6 |--- 8 10 7 70 490 5 8 |--- 10 7 9 63 567 Total 44 232 1.484 fi 44 1.484 232 s 2,43 b) i Estaturas (cm) fi 1 150 |--- 158 5 154 770 118.580 2 158 |--- 166 12 162 1.944 314.928 3 166 |--- 174 18 170 3.060 520.200 4 174 |--- 182 27 178 4.806 855.468 5 182 |--- 190 8 186 1.488 276.768 Total 70 12.068 2.085.944 fi 70 2.085.944 12.068 s 8,80 15 c) i Estaturas (cm) fi 1 500 |--- 700 18 600 10.800 6.480.000 2 700 |--- 900 31 800 24.800 19.840.000 3 900 |--- 1100 15 1000 15.000 15.000.000 4 1100 |--- 1300 3 1200 3.600 4.320.000 5 1300 |--- 1500 1 1400 1.400 1.960.000 6 1500 |--- 1700 1 1600 1.600 2.560.000 7 1700 |--- 1900 1 1800 1.800 3.240.000 Total 70 59.000 53.400.000 fi 70 53.400.000 59.000 s 229 16 d) i Pesos (kg) fi 1 145 |--- 151 10 148 1.480 219.040 2 151 |--- 157 9 154 1.386 213.444 3 157 |--- 163 8 160 1.280 204.800 4 163 |--- 169 6 166 996 165.336 5 169 |--- 175 3 172 516 88.752 6 175 |--- 181 3 178 534 95.052 7 181 |--- 187 1 184 184 33.856 Total 40 6.376 1.020.280 fi 40 1.020.280 6.376 s 9,93 8. Sabendo que um conjunto de dados apresenta para média aritmética e para desvio padrão, respectivamente, 18,3 e 1,47, calcule o coeficiente de variação. = 18,3 S = 1,47 CV = 8,03% 17 9. Em um exame final de matemática, o grau médio de um grupo de alunos foi 7,8 e o desvio padrão, 0,80. Em Estatística, entretanto, o grau médio final foi 7,3 e o desvio, 0,76. Em que disciplina foi maior a dispersão. s CV Matemá�ca 7,8 0,80 10,26% Esta�s�ca 7,3 0,76 10,41% 10. Medidas as estaturas de 1.017 indivíduos, obtivemos = 162,2 cm e s =8,01 cm. O peso médio desses mesmos indivíduos é 52 kg, com um desvio padrão de 2,3 kg. Esses indivíduos apresentam maior variabilidade em estatura ou em peso. s CV Estatura (cm) 162,2 8,0 4,94% Peso (kg) 52 2,3 4,42% 11. Um grupo de 85 moças tem estatura média de 160,6 cm, com um desvio padrão igual a 5,97 cm. Outro grupo de 125 moças tem uma estatura média de 161,9 cm, sendo o desvio padrão igual a 6,01 cm. Qual é o coeficiente de variação de cada um dos grupos? Qual o grupo mais homogêneo? s CV Grupo 1 160,6 5,97 3,72% Grupo 2 161,9 6,01 3,71% 12. Um grupo de cem estudantes tem uma estatura média de 163,8 cm, com um coeficiente de variação de 3,3%. Qual o desvio padrão desse grupo? s CV Estatura (cm) 163,8 5,41 3,30% 18 13. Uma distribuição apresenta as seguintes estatísticas: s = 1,5 e CV = 2,9%. Determine a média da distribuição. s CV 51,7 1,50 2,90%