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EXERCÍCIO-03 MEDIDAS DE DISPERSÃO FUNDAMENTOS DE ESTATÍSTICA APLICADA 01- Numa distribuição de valores iguais, o desvio padrão é ZERO ! Nesse caso TODAS as medidas de dispersão serão iguais a ZERO ! EXEMPLO: X = 1;1;1;1;1;1;1;1;1;1 Var(X) = 0 DP(X) = 0 CV(X) = 0 Etc... GABARITO - D DISPERSÃO mede VARIABILIDADE ! Se todos os valores são iguais a variabilidade é ZERO ! 02- Um conjunto de valores X foi multiplicado por uma constante c obtendo-se um novo conjunto Y. Sendo CVx o coeficiente de variação de X, quanto ao coeficiente de variação de Y (CVy) pode-se afirmar que: CV = DESVIO PADRÃO / MÉDIA Quando multiplicamos por uma constante (c) tanto o Desvio Padrão como a Média ficarão multiplicados por essa constante. Assim o CV não se altera: CV = c × DESVIO PADRÃO / c × MÉDIA MÉDIA DP CV = AntigoCV Média DP Médiac DPc NovoCV == × × = )(antigaMédiacNovaMédia ×= )( antigoDPcNovoDP ×= GABARITO - E 03- Se a variância de X é 4, a variância de Y é 9, e X e Y são variáveis aleatórias independentes, então quanto vale o desvio padrão de Z = 2X + Y ? O que temos ? VAR(X) = 4 VAR(Y) = 9 Z = 2X + Y O que sabemos ! VAR(Z) = 22 VAR(X) + VAR(Y) VAR(Z) = 4 × 4 + 9 = 25 VAR(Z) = 25 DP(Z) = RAIZ(25) = 5 O que temos ? VAR(X) = 4 DP(X) = 2 VAR(Y) = 9 DP(Y) = 3 Z = 2X + Y O que sabemos ???? DP(Z) = 2 DP(X) + DP(Y) DP(Z) = 2 × 2 + 3 DP(Z) = 4 + 3 DP(Z) = 7 !!!!!!!!!!!!!!!!! ERRADO ! 4 + 4 = 8 ? 4 = 2,8284 ? 8 = 2,82842 + 2 = 8 4 = 8 VARIÂNCIA DA SOMA DE VARIÁVEIS ALEATÓRIAS Var(X+Y) = Var(X) + Var(Y) + 2×Cov(X,Y) Onde Cov(X,Y) é a COVARIÂNCIA entre X e Y ! ),(2)()()( YXCovYVarXVarYXVar ×++=+ YX n XY Cov YX −= , MÉDIA DO PRODUTO MENOS O PRODUTO DAS MÉDIAS Obs. COVARIÂNCIA será visto no Módulo de Correlação e Regressão! UNICARIOCA ESTATÍSTICA APLICADA EXERCÍCIO_03 - GABARITO 1 MANUEL 04- Considere as variáveis aleatórias X e D abaixo relacionadas: , ∀ i = 1,2,3,4,.....48. Se a variância de D é 1,5 calcule a variância de X. 6 25− = i i X D 6 25− = i i X D VAR(X) = 62 x VAR(D) = 36 x 1,5 = 54 OBS. 25 É UMA CONSTANTE QUE SOMADA NÃO INFLUI NA VARIÂNCIA ! X = 6D + 25 VAR(D) = 1,5 05- Em relação à questão anterior, se calcule o coeficiente de variação de X. CV(X) = DP(X) / MÉDIA(X) VAR(X) = 54 (da questão anterior) DP(X) = RAIZ(54) = 7,35 CV(X) = DP(X) / MÉDIA(X) CV(X) = 7,35 / 25 = 29% 1200=i iX MÉDIA (X) = 1200/48 = 25 O QUE SABEMOS ? 35,7 14 103 72 103 492 4954 54 ≅= × = × + = 06- Numa amostra de tamanho 20 de uma população de contas a receber, representadas genericamente por X, foram determinadas a média amostral M = 100 e o desvio padrão S=13 da variável transformada (X-200)/5. Calcule o coeficiente de variação amostral de X. MÉDIA(Z) = 100 S(Z) = 13 (desvio padrão) Z = (X-200)/5 X = 5Z + 200 MÉDIA(X) = 5 x MÉDIA(Z) + 200 MÉDIA(X) = 5 x 100 + 200 = 700 S(X) = 5 × S(Z) = 5 × 13 = 65 [ 200 não influi no S(X) ] CV(X) = S(X) / MÉDIA(X) = 65 / 700 = 9,3% CV = DP / MÉDIA DP(X) = S(X) 07- Considere a transformação Z=(X-140)/10. Para o atributo Z encontrou se onde fi é a frequência simples da classe i e Zi o ponto médio de classe transformado. Qual a variância amostral do atributo X sabendo-se que a média de X é 138 �� � ��� ��� = 1680 Z = (X-140) / 10 n = 200 observações X = 140 + 10Z VAR(X) = 102 x VAR(Z) MÉDIA(X) = 138 MÉDIA (Z) = [ MÉDIA (X) - 140 ] /10 MÉDIA (Z) = [ 138 - 140 ] /10 = -0,2 VAR(Z) = 1680/200 - (-0,2)2 (Média dos quadrados - quadrado da Média) VAR(Z) = 8,4 - 0,04 = 8,36 VAR(X) = 102 x 8,36 = 836 1680 200 1 2 = =i ii fZObs. Soma dos quadrados de Z VAR(X) = 836 2,840 1200 200 836)( = − ×=XVAR BESSELDECORREÇÃODEFATOR n n − = − 11200 200 08- Um atributo W tem média amostral a ≠ 0 ‚ e desvio padrão positivo b ≠ 1. Considere a transformação Z=(W-a)/b. Assinale a opção correta. a) A média amostral de Z coincide com a de W. b) O coeficiente de variação amostral de Z é unitário. c) O coeficiente de variação amostral de Z não está definido. d) A média de Z é a/b. e) O coeficiente de variação amostral de W e o de Z coincidem. UNICARIOCA ESTATÍSTICA APLICADA EXERCÍCIO_03 - GABARITO 2 MANUEL 08- Um atributo W tem média amostral a ≠ 0 ‚ e desvio padrão positivo b ≠ 1. Considere a transformação Z=(W-a)/b. Assinale a opção correta. NÃO ESTÁ DEFINIDO ! GABARITO - C b aWMédia ZMédia − = )( )( 0=Média(Z) b aW Z − = aWMédia =)( bWDP =)( )( )( )( ZMédia ZDP ZCV = ???? 0 1 )( ==ZCV b WDP ZDP )( )( = b aa ZMédia − =)( 1)( == b b ZDP TRANSFORMAÇÃO DE VARIÁVEL VARIÁVEL ALEATÓRIA X XXdeMédia XSXdePadrãoDesvio VARIÁVEL ALEATÓRIA TRANSFORMADA Z XS XX Z − = 0= − = XS XX ZZdeMédia 1== X X Z S S SZdePadrãoDesvio !!!!???? 0 1 definidoestáNão Z S CV ZZ == !!!!. CONSTANTESsãoSeXObs X TRANSFORMAÇÃO DE VARIÁVEL EXEMPLO - VARIÁVEL ALEATÓRIA X 4= XXdeMédia 3= XSXdePadrãoDesvio VARIÁVEL ALEATÓRIA TRANSFORMADA Z 3 4− = X Z 0 3 0 3 44 3 4 == − = − = X Z 1 3 3 3 === X Z S S 0=Z 1=ZS ???? 0 1 === Z S CV ZZ OLHOU....E VIU ! XS XX Z − = Quando subtraímos de uma variável aleatória (X) a sua MÉDIA e dividimos pelo seu DESVIO PADRÃO criamos uma nova variável aleatória (Z) que tem MÉDIA 0 (zero) e DESVIO PADRÃO 1! XS XX Z − = ZdeMédiaZ →= 0 ZdePadrãoDesvioSZ →=1 ZdeVariânciaSZ →=1 2 09- Uma variável contábil Y, medida em milhares de reais, foi observada em dois grupos de empresas apresentando os resultados seguintes: CV(A) = DESVIO PADRÃO(A) / MÉDIA (A) = 4/20 = 0,20 CV(B) = DESVIO PADRÃO(B) / MÉDIA (B) = 3/10 = 0,30 DESVIO PADRÃO = DISPERSÃO ABSOLUTA CV = DISPERSÃO RELATIVA GABARITO - C A Dispersão RELATIVA de B (0,30) é maior que a Dispersão RELATIVA de A (0,20) ! 10- Seja X uma variável com média 5 e variância 2 e seja V = X - 6. MÉDIA (X) = 5 VAR(X) = 2 DP(X) = RAIZ(2) V = X – 6 MÉDIA(V) = MÉDIA (X) – 6 = 5 – 6 = -1 MÉDIA(V) = -1 VAR(V) = VAR(X) = 2 DP(V) = DP(X) = RAIZ(2) CV(X) = DP(X) / MÉDIA (X) CV(X) = RAIZ(2) / 5 (A) E (C ) JÁ ESTÃO ERRADAS UNICARIOCA ESTATÍSTICA APLICADA EXERCÍCIO_03 - GABARITO 3 MANUEL 10- Seja X uma variável com média 5 e variância 2 e seja V = X - 6. (A) o coeficiente de variação de X é 2/5. V = X - 6 MÉDIA (X) = 5 VAR(X) = 2 DP(X) = RAIZ(2) CV(X) = DP(X) / MÉDIA (X) CV(X) = RAIZ(2) / 5 FALSO 10- Seja X uma variável com média 5 e variância 2 e seja V = X - 6. (B) se a distribuição de X e ASSIMÉTRICA POSITIVA, a moda de V é maior do que -1. Temos V = X – 6 MÉDIA (X) = 5 MÉDIA(V) = MÉDIA (X) - 6 = 5 – 6 = -1 MÉDIA(V) = -1 Se a distribuição de X e ASSIMÉTRICA POSITIVA, V também é ASSIMÉTRICA POSITIVA, logo a MODA(V) é menor do que a MÉDIA(V), ou seja MODA(V) é menor do que -1 e não maior. FALSO 10- Seja X uma variável com média 5 e variância 2 e seja V = X - 6. (C) o coeficiente de variação de X é RAIZ(2) V = X - 6 MÉDIA (X) = 5 VAR(X) = 2 DP(X) = RAIZ(2) CV(X) = DP(X) / MÉDIA (X) CV(X) = RAIZ(2) / 5 FALSO (D) se X tem distribuição simétrica, V terá distribuição assimétrica negativa. SE X É SIMÉTRICA V TAMBÉM SERÁ SIMÉTRICA FALSO 10- Seja X uma variável com média 5 e variância 2 e seja V = X - 6. (E))se a distribuição de X é assimétrica negativa, a mediana de V é maior ou igual a -1. SE X É ASSIMÉTRICA NEGATIVA V TAMBÉM É ASSIMÉTRICA NEGATIVA MÉDIA(V) = -1 ASSIMÉTRICA NEGATIVA MÉDIA < MEDIANA < MODA LOGO MEDIANA DE (V) > MÉDIA(V) = -1 CORRETO ! GABARITO - E 11- A média da distribuição dos salários da Cia. Monte Branco corresponde a R$ 3.000,00, com desvio padrão igual a R$ 30,00. Se, por hipótese, os salários de todos os funcionários forem multiplicados por 1,2, comparando-se a nova distribuição com a antiga, é correto afirmar que MÉDIA = 3.000 DP = 30 Constante = 1,2 SALÁRIO NOVO = SALÁRIO ANTIGO × 1,2 A) MÉDIA NOVA = 3.000 x 1,2 = 3.600 B) VAR NOVA = VAR ANTIGA x (1,2)2 C) MEDIANA NOVA = MEDIANA ANTIGA × 1,2 D) A soma dos DESVIOS é sempre igual a 0 (ZERO !) E) DP NOVO = 30 x 1,2 = 36 CORRETO ! GABARITO -E (A) a média aumentou para R$ 3.800,00. MÉDIA NOVA = 3.000 x 1,2 = 3.600 FALSO (C) a mediana fica multiplicada por 1,44 MEDIANA NOVA = MEDIANA ANTIGA × 1,2 FALSO (B) a variância fica inalterada, continuando a ser 900 (R$)2. VAR NOVA = VAR ANTIGA x (1,2)2 FALSO (E) o desvio padrão passou a ser R$ 36,00 DP NOVO = 30 x 1,2 = 36 CORRETO ! (D) a soma algébrica dos desvios em relação à nova média aumenta de valor. A soma dos DESVIOS é sempre igual a 0 (ZERO !) FALSO GABARITO - E UNICARIOCA ESTATÍSTICA APLICADA EXERCÍCIO_03 - GABARITO 4 MANUEL 12- Considerando as respectivas definições e propriedades das medidas de posição e das medidas de dispersão, é correto afirmar: (A) Um reajuste de 20% em todos os salários dos empregados de uma empresa significa que o respectivo desvio padrão fica aumentado em 44%. REAJUSTE DE 20% DP AUMENTADO DE 20% FALSO (B) Adicionando um valor fixo em cada salário dos empregados de uma empresa, tem-se que o respectivo desvio padrão dos novos valores é diferente do desvio padrão dos valores anteriores. ADICIONANDO UM VALOR FIXO AOS SALÁRIOS DP NÃO SE ALTERA ! FALSO (C) Dividindo todos os valores de uma sequência de números estritamente positivos por 4, o correspondente coeficiente de variação dos novos valores é igual ao coeficiente de variação dos valores anteriores. PROPRIEDADE DO CV NÃO SE ALTERA QUANDO SE MULTIPLICA OU DIVIDE OS DADOS POR UM VALOR POSITIVO (NO CASO 4). VERDADEIRO AntigoCV x S x S NovoCV == × × = 4 4 SSNovo ×= 4 xMédiaNova ×= 4 GABARITO - C (D) Multiplicando por 100 todos os valores de uma sequência de números estritamente positivos, tem-se que o correspondente coeficiente de variação dos novos valores é igual a um décimo do coeficiente de variação dos valores anteriores. MULTIPLICAR POR 100 CV NÃO ALTERA ! PROPRIEDADE DO CV NÃO SE ALTERA QUANDO SE MULTIPLICA OU DIVIDE OS DADOS POR UM VALOR POSITIVO (NO CASO 100). FALSO GABARITO - C (E) Em um trabalho de medição do comprimento de determinado tipo de peça, o valor do coeficiente de variação da sequência de medidas apuradas fica alterado caso o trabalhador modifique a unidade de medida de metro para centímetro. O CV NÃO É INFLUENCIADO PELA UNIDADE DE MEDIDA ! FALSO 13- Uma população com 16 valores estritamente positivos X1, X2, X3, ..., X16 correspondente a um determinado atributo, apresenta as seguintes informações: VARIÂNCIA ANTES MÉDIA(A) = 192 / 16 = 12 SOMA DOS QUADRADOS = 4.464 VAR(A) = 4464/16 - (12)2 (média dos quadrados - quadrado da média) VAR(A) = 279 - 144 = 135 O elemento X10, tal que X10 = 12 , é retirado da população. Os valores da variância da primeira população e da nova população formada são, respectivamente, iguais a 13- Uma população com 16 valores estritamente positivos X1, X2, X3, ..., X16 correspondente a um determinado atributo, apresenta as seguintes informações: VARIÂNCIA DEPOIS - SÓ TEMOS 15 VALORES (O VALOR 12 FOI RETIRADO) MÉDIA(D) = (192 -12) / 15 = 12 A média não alterou! A SOMA DOS QUADRADOS AGORA É = 4464 - 122 (O VALOR QUE SAIU) SOMA DOS QUADRADOS = 4464 - 144 = 4320 VAR(D) = 4320/15 - (12)2 =média dos quadrados menos... VAR(D) = 288 - 144 = 144 O elemento X10, tal que X10 = 12 , é retirado da população. Quais os valores da variância da primeira população e da nova população formada ? 13- Uma população com 16 valores estritamente positivos X1, X2, X3, ..., X16 correspondente a um determinado atributo, apresenta as seguintes informações: VARIÂNCIA DEPOIS - MÉTODO RÁPIDO - OLHOU E VIU ! VAR(ANTES) = 135 VAR(DEPOIS) = VAR(ANTES) x (16 / 15) = 144 O valor retirado (x10) foi 12 que é o valor da média, portanto não influencia nem na nova soma dos quadrados dos desvios e nem na nova média, apenas o número de observações passa de 16 para 15 ! O elemento X10, tal que X10 = 12 , é retirado da população. Os valores da variância da primeira população e da nova população formada são, respectivamente, iguais a UNICARIOCA ESTATÍSTICA APLICADA EXERCÍCIO_03 - GABARITO 5 MANUEL EXISTE OUTRA SOLUÇÃO ? O elemento X10, tal que X10 = 12 , é retirado da população. Os valores da variância da primeira população e da nova população formada são, respectivamente, iguais a: (A) 144 e 134,40 (B) 144 e 144. (C) 135 e 144. (D) 135 e 135. (E) 135 e 126. O valor retirado (x10) foi 12 que é o valor da média, portanto não influencia nem na nova soma dos quadrados dos desvios e nem na nova média, apenas o número de observações passa de 16 para 15 ! LOGO... A NOVA VARIÂNCIA É NECESSARIAMENTE MAIOR QUE A PRIMEIRA !!!! n xx S i 2 2 )( − = EXEMPLO CONSIDERE O SEGUINTE CONJUNTO DE DADOS: 1; 3 ; 4 ; 4 com 4 observações. MÉDIA = SOMA / 4 = 12 / 4 = 3 VAR = MÉDIA DOS QUADRADOS MENOS O QUADRADO DA MÉDIA ! VAR = (1 + 9 + 16 + 16) / 4 – 32 = 42/4 - 9 = 10,5 - 9 = 1,5 Vamos tirar o valor 3 (igual a média) e ficar apenas com os valores 1 ; 4 ; 4 RECALCULANDO OS VALORES TEMOS: NOVA MÉDIA = 9/3 = 3 NÃO SE ALTEROU ! NOVA VAR = (1 + 16 + 16) /3 – 32 = 33/3 - 9 = 11 - 9 = 2 NOVA VAR = VAR × 4/3 = 1,5 × 4/3 = 2 !!!! OLHOU...E VIU ! 14- Observe as estatísticas descritivas a seguir: Média Desvio Padrão Amostra1 120 245 Amostra2 82 15 Amostra3 1040 426 Amostra4 1,3 4,8 Amostra5 220 200 OBSERVE NA TABELA A RELAÇÃO ENTRE O DP E A MÉDIA. DESCARTAMOS INICIALMENTE AS AMOSTRAS 2, 3 E 5 POIS A RELAÇÃO ENTRE O DP E MÉDIA É MENOR DO QUE 1. ENTRE AS AMOSTRAS 1 E 4 A QUE APRESENTA A MAIOR RELAÇÃO ENTRE O DP E A MÉDIA (O MAIOR CV) É A 4. Amostra1: 245/120 ≈ 2 Amostra4: 4,8/1,3 ≈≈≈≈ 4 !!!! Qual a amostra que apresenta maior dispersão relativa? 15- Uma urna contém 5 bolas de dimensões idênticas numeradas 0, 1, 2, 3 e 4. Uma bola é sorteada ao acaso da urna. Seja X o número da bola escolhida. Qual a variância de ? X Z X2 Z2 0 -2 0 4 1 -1 1 1 2 0 4 0 3 1 9 1 4 2 16 4 10 0 30 10 ⇐ SOMA USANDO A VARIÁVEL TRANSFORMADA Z Z = X - 2 VAR(Z) = VAR(X) MÉDIA(Z) = 0 / 5 = 0 VAR(Z) = 10/5 – 02 VAR(Z) = 2 VAR(X) = 2 SE PREFERIR CALCULAR DIRETO A VARIÂNCIA DE X ! VAR(X) = 30/5 – (10/5)2 MÉDIA DOS QUADRADOS MENOS O QUADRADO DA MÉDIA VAR(X) = 6 - 4 = 2 16- Uma variável aleatória discreta X apresenta a seguinte função de probabilidade. Qual o valor da média e da variância? MÉDIA = 1,0 VAR(X) = 2,2 - 1 = 1,2 Valores de X Probabilidade X × P X2 × P -1 0,1 -0,1 0,1 0 0,2 0,0 0,0 1 0,4 0,4 0,4 2 0,2 0,4 0,8 3 0,1 0,3 0,9 soma 1,00 2,2 A MÉDIA É CALCULADA SEM CONTA ! 17- X é uma variável aleatória discreta com valores possíveis -2, 0 e 2 e probabilidades 0,3, 0,4 e 0,3 respectivamente. Qual o valor da média e da variância de 2X + 1? MÉDIA(X) = 0 DISTRIBUIÇÃO SIMÉTRICA ! VAR(X) = 2,4 Y = 2X + 1 MÉDIA(Y) = 2 x MÉDIA(X) + 1 = 2 x 0 + 1 = 1 VAR(Y) = 22 x VAR(X) = 4 x 2,4 = 9,6 Valores de X Probabilidade X x P X2 x P -2 0,3 -0,6 1,2 0 0,4 0 0 2 0,3 0,6 1,2 Soma 0,0 2,4 UNICARIOCA ESTATÍSTICA APLICADA EXERCÍCIO_03 - GABARITO 6 MANUEL 18- O quadro apresenta a média dos valores e a média dos quadrados dos valores de três distribuições hipotéticas: X, Y e Z. Com relação à dispersão absoluta, qual a mais e a menos homogênea? MÉDIA Média dos Quadrados VAR DP CV X 20 425 25 5 0,25 Y 10 109 9 3 0,30 Z 8 80 16 4 0,50 VAR (X) = 425 - 202 = 25 VAR (Y) = 109 - 102 = 9 VAR (Z) = 80 - 82 = 16 DP (X) = RAIZ(25) = 5 MENOS DP (Y) = RAIZ(9) = 3 MAIS DP (Z) = RAIZ(16) = 4 CV (X) = DP(X) / MÉDIA (X) = 5/20 = 0,25 MENOR CV (Y) = DP(Y) / MÉDIA (Y) = 3/10 = 0,30 CV (Z) = DP(Z) / MÉDIA (Z) = 4/8 = 0,50 MAIOR VARIAÇÃO ABSOLUTA = DP ou VAR VARIAÇÃO RELATIVA = CV 19- Na questão anterior com relação à variação relativa, qual a mais e a menos homogênea? 18- Com relação à dispersão absoluta, qual a mais e a menos homogênea? 20- Se a amplitude observada em um conjunto de dados formado por 10 elementos for igual a 12, quanto vale a variância? TEMOS AMPLITUDE = 12 n = 10 SE O MENOR VALOR É X O MAIOR SERÁ X + 12 VARIÂNCIA a distância (desvio) entre cada dado e a média é 6 em valor absoluto, assim 5 desvios valem -6e 5 desvios valem +6. xxd ii −= n xx S 2 i2 )( − = 6= i d 10 610 S 2 2 × = 36S 2 = AMPLITUDE = MAIOR - MENOR=12 X (X+6) X+12 MÉDIA O valor máximo da variância ocorre quando a metade dos valores vale x e a outra metade vale x+12 são 10 observações. 10 12x5x5 x )( ++ = 6x 10 60x10 x += + =MÉDIA DE X SÃO 10 OBSERVAÇÕES ! AMPLITUDE = 12 10 OBSERVAÇÕES COMO DISTRIBUIR OS VALORES PARA QUE A VARIÂNCIA SEJA MÁXIMA ? 5 5 Segue o teu destino, Rega as tuas plantas, Ama as tuas rosas. O resto é a sombra De árvores alheias... Fernando Pessoa Lisboa - 1888 / Lisboa - 1935 UNICARIOCA ESTATÍSTICA APLICADA EXERCÍCIO_03 - GABARITO 7 MANUEL
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