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ESTATÍSTICA APLICADA À ENGENHARIA Roberto Carlos Lourenço 31 4 MEDIDAS Neste bloco, estudaremos os métodos para calcular a média aritmética simples, a mediana, a moda e os quatis, que são as medidas de posição. Dando sequência aos nossos estudos, vamos conhecer as medidas de dispersão, ferramenta fundamental na Estatística, sendo assim, o cálculo de Amplitude Total, Variância, Desvio padrão, Coeficiente de Variação e intervalos interquartil, estarão complementando nossos estudos. 4.1 Medidas de posição – média, mediana, moda e quartil Média Aritmética Simples ou Média - x Para dados não agrupados é a soma dos valores da variável dividida pelo total de observações. Exemplo: Após realização de uma pesquisa sobre qual quantia, em reais, cada pessoa estava disposta a pagar em um lanche de rua, foram coletados os valores: 9, 13, 6, 12 e 5. Qual é a média referente os valores coletados? 32 Para dados agrupados: Mediana (md) Para dados não agrupados: é o valor da variável que ocupa a posição central dos dados ordenados. Exemplo: Calcular a mediana dos valores 9, 12, 8, 6, 14, 11, 5. Primeiro: coloque os números em ordem, seja, crescente ou decrescente. 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14 Segundo: se o número de elementos é ímpar, temos como mediana o único elemento central: md = 9 Outro caso Calcular a mediana dos valores 9, 12, 8, 6, 14, 11. Primeiro: coloque os números em ordem, seja, crescente ou decrescente. 6, 8, 9, 11, 12, 14 33 Depois, calculamos a média dos dois valores centrais, por se tratar de quantidade par de elementos: Para dados agrupados Exemplo 34 Moda (mo) Para dados não agrupados: é o valor da variável mais frequente da distribuição. Exemplo 1. Determine a moda para o seguinte conjunto de dados: 65, 87, 49, 58, 65, 60, 80, 65, 90 mo = 65 (por aparecer 3 vezes) 35 2. Determine a moda para o seguinte conjunto de dados: 65, 80, 87, 49, 58, 65, 80, 65, 90, 80, mo = 65 (por aparecer 3 vezes) mo = 80 (por aparecer 3 vezes) Temos duas modas, sendo uma distribuição bimodal. Para dados agrupados Exemplo 36 Os quartis Temos como definição que os quartis são os valores de uma série que a dividem em quatro partes iguais. Existem três quartis Primeiro quartil Q1 – valor situado de tal modo na série que 25% dos dados são menores que ele e 75% restantes são maiores. Segundo quartil Q2 – coincide com a mediana. Terceiro quartil Q3 – valor situado de tal modo na série que 75% dos dados são menores que ele e 25% restantes são maiores. Para determinar cada quartil trabalhamos da seguinte maneira: 37 Exemplo: 38 4.2 Medidas de dispersão – amplitude, variância e desvio padrão As medidas de dispersão servem para quantificar a variabilidade dos valores da variável, isto é, a dispersão dos dados, ou a forma como os valores de cada conjunto se espalha ao redor das medidas de tendência central. Exemplo Valores de duas carteiras de ações na Bolsa de Valores: A média em ambas carteiras, x = R$ 1,50 Mediana da carteira A, md = R$ 1,50 Mediana da carteira B, md = R$ 1,51 39 Observando os dados pelo gráfico a seguir, é possível identificar uma maior oscilação da carteira A comparando com a carteira B, mostrando que um investidor mais conservador iria optar pela carteira B, por apresentar uma menor oscilação de valores dentro do período apresentado. Além do gráfico podemos utilizar a Medida de Dispersão para estudar a variabilidade entre os valores. Amplitude total (R) Diferença entre o maior e o menor valor de um conjunto de dados. Variância (σ² ou S²) É um estudo sobre os desvios em torno da média aritmética, determinando a média dos quadrados dos desvios. )()²(² alpopulacion n xxs i −Σ= )( 1 )²(² amostral n xxs i − −Σ = 40 Propriedades 1. Somando ou subtraindo um valor constante k a todos os valores de uma variável, o desvio padrão não altera. 2. Multiplicando todos os valores de uma variável por uma constante k não nula, o desvio padrão fica multiplicado por essa constante k. 41 Exemplo Calcule a amplitude total, variância, desvio padrão e coeficiente de variação para a variável Idade da tabela a seguir: Acrescentamos uma nova coluna para colaborar: Amplitude total 42 43 4.3 Medidas de dispersão – intervalo interquartil e coeficiente de variação Na estatística trabalhamos com dados que por sua vez precisam de interpretações, onde conhecer a medida de posição (média aritmética, mediana ou moda) não é o suficiente para uma análise mais ampla. Dessa forma, chamando de dispersão ou variabilidade a maior ou a menor diversificação dos valores de uma variável em torno de um valor de tendência central tomado como ponto de comparação, a Estatística recorre às medidas de dispersão ou de variabilidade. Nesse tópico vamos estudar o intervalo interquartil e o coeficiente de variação. Intervalo interquartil Outra ferramenta útil para calcular uma medida de variabilidade é conhecida como variação interquartil ou intervalo interquartil (IQR, do inglês inter-quartile range), onde podemos afirmar que quanto maior a IQR, maior a distribuição ou a variabilidade. A IQR é obtida por meio do cálculo: IQR = Q3 – Q1 É a diferença entre o primeiro e o terceiro quartis. Por definição, temos que a variação de interquartil inclui 50% de valores do meio na distribuição quando estes são organizados em ordem crescente ou decrescente. Isso acontece, pois: 44 Primeiro quartil Q1 – valor situado de tal modo na série que 25% dos dados são menores que ele e 75% restantes são maiores. Segundo quartil Q2 – coincide com a mediana. Terceiro quartil Q3 – valor situado de tal modo na série que 75% dos dados são menores que ele e 25% restantes são maiores. Exemplo Considere as 20 notas a seguir, obtidas em uma prova de Gestão de Negócios: 1º Passo Encontramos Q1 e Q3 Posição de Q3 = 0,75 . (20 + 1) = 15,75 Posição de Q1 = 0,25 . (20 + 1) = 5,25 5,63 2 65621 =+=Q 5,84 2 85843 =+=Q 45 2º Passo Calculamos IQR: IQR = Q3 – Q1 IQR = 84,5 – 63,5 = 21 Portanto, a variação interquartil é igual a 21. Coeficiente de variação O Coeficiente de Variação é um cálculo que colabora no estudo de medida de dispersão, sendo indicado como CV: %100. x sCV = Onde s é o desvio padrão e x representa a média aritmética dos valores. Exemplo: Tomemos os resultados das medidas das estaturas das massas de um mesmo grupo de indivíduos: média Desvio padrão Estaturas (em cm) 175 5,0 Massas (em kg) 68 2,0 Verifique qual variável apresenta maior grau de dispersão. Resolução %86,2%100. 175 5 ≅=ECV - Coeficiente de variação para a variável Estatura em cm. %94,2%100. 68 2 ≅=MCV - Coeficiente de variação para a variável Massa em kg. 46 Portanto, podemos afirmar que para esse grupo de indivíduos, as massas apresentam maior grau de dispersão que as estaturas. Conclusão Neste bloco, estudamos a média aritmética simples, a mediana, a moda e os quatis, que são as medidas de posição, que são chamadas de medidas de posição. E completamos nossos estudos desse bloco conhecendo as medidas de dispersão, que são Amplitude Total, Variância, Desvio padrão, Coeficiente de Variação e intervalos interquartil. REFERÊNCIAS CRESPO, A. A. Estatística Fácil. São Paulo: Saraiva, 2009. DANTE, L. R. Matemática. São Paulo: Ática, 2009. V. único. DOWNING, D.; CLARK, J. Estatística aplicada. São Paulo: Saraiva, 2011. LEVIN, J.; FOX, J. A.; FORDE, D. R. Estatística para ciências humanas. São Paulo: Pearson,2014. SMOLE, K. C. S. Matemática. São Paulo: Saraiva, 1999. v. 1. ______.; DINIZ, M. I. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2003. v. 1.