Prévia do material em texto
08/11/2022 1 Medidas de dispersão Introdução Há situações em que as medidas de tendência central não são suficientes para caracterizar os dados. Veja o exemplo: M1 = 120: 8 = 15 M2 = 120: 8 = 15 M3 = 120: 8 = 15 08/11/2022 2 Introdução Um problema que ocorre com as medidas de tendência central é que estas descrevem somente a tendência central do conjunto de dados, não permitindo medir a variabilidade dos dados. Nesse caso, é conveniente utilizar as medidas de dispersão, pois expressam o grau de dispersão de um conjunto de dados. Dentre elas podemos citar: Desvio médio Amplitude total Variância Desvio padrão Introdução As medidas de dispersão servem para avaliar o quanto os dados são semelhantes. Visam descrever melhor os dados no sentido de informar o grau de dispersão ou afastamento dos valores observados em torno de um valor central (média). Indicam se determinado conjunto de dados é homogêneo (pouca ou nenhuma variabilidade) ou heterogêneo (muita variabilidade entre si), complementando as informações obtidas pelas medidas de tendência central. 08/11/2022 3 Introdução Imagine a seguinte situação que exemplifica bem a função e utilidade das medidas de dispersão. Um professor aplica uma avaliação valendo 30 pontos em duas turmas, com a finalidade de avaliar o nível geral das turmas. As notas da avaliação estão relacionadas na tabela a seguir: Introdução Se calcularmos as medidas de tendência central das duas turmas iremos obter: Com estes dados em mãos, conclui-se que o professor deve usar técnicas diferentes para melhorar o desempenho das duas turmas. 08/11/2022 4 Amplitude total Amplitude total é uma das medidas de dispersão mais simples. Se refere a diferença entre o maior e o menor valor de um conjunto de dados. Etapas para cálculo: 1. Organizar os dados em ordem crescente. 2. Calcular a diferença entre os valores extremos. Amplitude total = Valor máximo - Valor mínimo Exemplo 1 Calcular a amplitude total dos dois conjuntos de dados citados no exemplo anterior, como apresentado na tabela ao lado: Turma A Turma B 14 21 11 5 12 12 10 22 12 11 12 12 12 6 11 15 12 18 14 1 10 9 Primeiro passo: organizar em ordem crescente 08/11/2022 5 Exemplo 1 Turma A Turma B 10 1 10 5 11 6 11 9 12 11 12 12 12 12 12 15 12 18 14 21 14 22 Turma A = Vmax – Vmin At = 14 – 10 At = 4 Turma B = Vmax – Vmin At = 22 – 1 At = 21 Exemplo 2 Observe a tabela ao lado. Ela demonstra a temperatura média, registrada em 7 municípios do Sul de Minas Gerais. Calcule a amplitude total. Município Temperatura °C Lavras 26 Pouso Alegre 22 Congonhal 21 Maria da Fé 10 Itajubá 16 Varginha 24 Inconfidentes 19 Primeiro passo: organizar em ordem crescente 08/11/2022 6 Exemplo 2 Município Temperatura °C Maria da Fé 10 Itajubá 16 Inconfidentes 19 Congonhal 21 Pouso Alegre 22 Varginha 24 Lavras 26 At = Vmax – Vmin At = 26 – 10 At = 16 Amplitude total Vantagem: medida de dispersão muito simples e rápida de calcular. Utilizada em outras aplicações estatísticas. Desvantagem: tem o inconveniente de só levar em conta apenas os dois valores extremos da série, com isso tem a função de apenas indicar, aproximadamente, a dispersão do conjunto de dados. Precisamos então de medidas que levem em conta todos os valores da distribuição. Essas medidas são o desvio médio, a Variância e o Desvio Padrão. 08/11/2022 7 Desvio médio O desvio médio analisa a média das distâncias entre cada elemento da amostra e seu valor médio. Apresenta uma noção sobre a variabilidade em um conjunto de dados. Etapas Etapa 1: Calcule a média. Etapa 2: Calcule a distância entre cada dado e a média usando a função modular. Etapa 3: Some todos esses desvios. Etapa 4: Divida a soma pelo número de dados. 08/11/2022 8 Função modular Módulo está associado a ideia de distância de um ponto a outro, desconsiderando o seu sinal. A representação de um módulo ou valor absoluto é feito por duas barras paralelas |x|. Veja o seguinte exemplo: 9 x = | x | -9 + 9 = 0 |9| + |9| = 18 9-x = | x | Função modular Módulo ou valor absoluto está associado a ideia de distância de um ponto a outro, desconsiderando o seu sinal (positivo ou negativo). A representação de um módulo ou valor absoluto é feito por duas barras paralelas | x |. Veja o seguinte exemplo: 08/11/2022 9 Exemplo 1 Considere a seguinte distribuição numérica: 1, 6, 4, 10, 9. Calcule o desvio médio. Exemplo 1 Considere a seguinte distribuição numérica: 1, 6, 4, 10, 9. Calcule o desvio médio. 1 – 6 = |5| 6 – 6 = |0| 4 – 6 = |2| 10 – 6 = |4| 9 – 6 = |3| 08/11/2022 10 Um grupo de alunos realizou 10 coletas de solos em determinada área para analisar os níveis de ph. Calcule o desvio médio, após evidenciados os seguintes resultados: Exemplo 2 Um grupo de alunos realizou 10 coletas de solos em determinada área para analisar os níveis de ph. Calcule o desvio médio, após evidenciados os seguintes resultados: Exemplo 2 7,0 – 7,4 = |0,4| 8,2 – 7,4 = |0,8| 7,4 – 7,4 = |0,0| 6,9 – 7,4 = |0,5| 7,5 – 7,4 = |0,1| 7,7 – 7,4 = |0,3| 7,4 – 7,4 = |0,0| 7,1 – 7,4 = |0,3| 6,8 – 7,4 = |0,6| 8,0 – 7,4 = |0,6| 08/11/2022 11 Variância A variância é uma medida de dispersão que pode ser calculada pelas equações relacionadas a seguir. Etapa 1: calcule a média. Etapa 2: calcule o somatório dos desvios ao quadrado. Etapa 3: calcule a variância. Exemplo 1 Dado o seguinte conjunto de dados: 9, 7, 5, 3, 1, calcule a variância. 08/11/2022 12 Exemplo 1 9 – 5 = 4 7 – 5 = 2 5 – 5 = 0 3 – 5 = -2 1 – 5 = -4 Dado o seguinte conjunto de dados: 9, 7, 5, 3, 1, calcule a variância. Um grupo de alunos realizou 10 coletas de solos em determinada área para analisar os níveis de ph. Calcule a variância, após evidenciados os seguintes resultados: Exemplo 2 08/11/2022 13 Um grupo de alunos realizou 10 coletas de solos em determinada área para analisar os níveis de ph. Calcule a variância, após evidenciados os seguintes resultados: Exemplo 2 7,0 – 7,4 = -0,4 8,2 – 7,4 = 0,8 7,4 – 7,4 = 0,0 6,9 – 7,4 = -0,5 7,5 – 7,4 = 0,1 7,7 – 7,4 = 0,3 7,4 – 7,4 = 0,0 7,1 – 7,4 = -0,3 6,8 – 7,4 = -0,6 8,0 – 7,4 = 0,6 (-0,4)^2 = 0,16 (0,8)^2 = 0,64 (0,0)^2 = 0,00 (-0,5)^2 = 0,25 (0,1)^2 = 0,01 (0,3)^2 = 0,09 (0,0)^2 = 0,00 (-0,3)^2 = 0,09 (-0,6)^2 = 0,36 (0,6)^2 = 0,36 = 1,96 Desvio padrão É uma das medidas mais úteis para calcular a variação de um grupo de dados em relação à média. Mostra a “dispersão” dos dados em relação à média. Um baixo desvio padrão indica que os dados tendem a estar próximos da média. Um desvio padrão alto indica que os dados estão espalhados por uma gama de valores. A vantagem do desvio padrão sobre a variância é que este permite uma interpretação direta da variação do grupo, pois o mesmo é expresso na mesma unidade de medida em que estão expressas as variáveis amostradas. 08/11/2022 14 Desvio padrão O desvio padrão é calculado a partir da raiz quadrada da variância, podendo ser representado pelas seguinte fórmula: Etapa 1: calcule a média. Etapa 2: calcule a variância. Etapa 3: calcule a raiz quadrada da variância. Exemplo 1 Dado o seguinte conjunto de dados: 3, 7, 4, 5 e 1, calcule o desvio padrão. 08/11/2022 15 Exemplo 1 3 – 4 = -1 7 – 4 = 3 4 – 4 = 0 5 – 4 = 1 1 – 4 = -3 Dado o seguinte conjunto de dados: 3, 7, 4, 5 e 1, calcule a variância. Exemplo 1 Dado o seguinte conjunto de dados: 3, 7, 4, 5 e 1, calcule a variância. Dp = ∑ 𝑥𝑖 − 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑛 − 1 Dp = 𝑣𝑎𝑟𝑖â𝑛𝑐𝑖𝑎 Dp = 5 08/11/2022 16 Um grupo de alunos realizou 10 coletas de solos em determinada área para analisar os níveis de ph. Calcule o desvio padrão, após evidenciados os seguintes resultados: Exemplo 2 Um grupo de alunos realizou 10 coletas de solos em determinada área para analisar os níveis de ph. Calcule o desvio padrão, após evidenciados os seguintesresultados: Exemplo 2 7,0 – 7,4 = -0,4 8,2 – 7,4 = 0,8 7,4 – 7,4 = 0,0 6,9 – 7,4 = -0,5 7,5 – 7,4 = 0,1 7,7 – 7,4 = 0,3 7,4 – 7,4 = 0,0 7,1 – 7,4 = -0,3 6,8 – 7,4 = -0,6 8,0 – 7,4 = 0,6 (-0,4)^2 = 0,16 (0,8)^2 = 0,64 (0,0)^2 = 0,00 (-0,5)^2 = 0,25 (0,1)^2 = 0,01 (0,3)^2 = 0,09 (0,0)^2 = 0,00 (-0,3)^2 = 0,09 (-0,6)^2 = 0,36 (0,6)^2 = 0,36 = 1,96 08/11/2022 17 Exemplo 2 Dp = ∑ 𝑥𝑖 − 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑛 − 1 Dp = 𝑣𝑎𝑟𝑖â𝑛𝑐𝑖𝑎 Dp = 2,2 Um grupo de alunos realizou 10 coletas de solos em determinada área para analisar os níveis de ph. Calcule o desvio padrão, após evidenciados os seguintes resultados: Exemplo 3 As análises dos níveis de colesterol HDL no sangue de cinco pacientes foram de 65, 59, 47, 30 e 64. Determinar: a) A amplitude total b) O desvio médio c) A variância d) O desvio padrão 08/11/2022 18 Amplitude total 1. Organizar os dados em ordem crescente: 30, 47, 59, 64, 65 2. Calcular a diferença entre os valores extremos. At = Vmax – Vmin At = 65 – 30 At = 35 Desvio médio 65 – 53 = |12| 59 – 53 = |6| 47 – 53 = |6| 30 – 53 = |23| 64 – 53 = |11| 08/11/2022 19 Variância 65 – 53 = 12 59 – 53 = 06 47 – 53 = -06 30 – 53 = -23 64 – 53 = 11 Desvio padrão Dp = ∑ 𝑥𝑖 − 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑛 − 1 Dp = 𝑣𝑎𝑟𝑖â𝑛𝑐𝑖𝑎 Dp = 216,5 4,7 08/11/2022 20 Exercícios resolvidos Amplitude total Na tabela seguinte encontram-se os pesos de 40 pacotes (em gramas) de bolachas saídos de uma linha de produção. Sabendo que a variação máxima definida pelo cliente é de ± 2 gramas, calcule a amplitude total e indique se o lote será aprovado ou não. 302 301 298 300 300 300 302 304 298 301 298 300 303 299 299 299 300 300 300 300 301 301 302 299 303 298 298 299 301 302 299 300 299 304 298 302 300 303 298 301 08/11/2022 21 Amplitude total 298 298 298 298 298 298 298 299 299 299 299 299 299 299 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 301 301 301 301 301 301 302 302 302 302 302 303 303 303 304 304 At = Vmax – Vmin At = 304 – 298 At = 6 gramas Não será aprovado! Desvio médio A resistência é uma característica importante para analisar materiais pré-fabricados. Cada um dos oito elementos de placas pré-fabricadas de concreto foi submetido a um teste de tensão e a largura máxima (mm) das trincas resultantes foi registrada no seguinte quadro. Calcule o desvio médio. 08/11/2022 22 Desvio médio 0,794 – 1,403 = |0,609| 3,870 – 1,403 = |2,467| 0,483 – 1,403 = |0,920| 0,924 – 1,403 = |0,479| 2,230 – 1,403 = |0,827| 1,038 – 1,403 = |0,365| 1,285 – 1,403 = |0,118| 0,598 – 1,403 = |0,805| Um farmacêutico comprou um material específico de dois diferentes fornecedores. Para comparar o nível de impurezas presentes nas compras feitas aos dois fornecedores, o farmacêutico mediu a porcentagem de impurezas presentes em cada um dos grupos, conforme valores a seguir: Qual das compras apresenta maior uniformidade nas impurezas? Variância e Desvio padrão 08/11/2022 23 Variância e Desvio padrão Variância 1,8 – 1,6 = 0,2 2,5 – 1,6 = 0,9 1,5 – 1,6 = -0,1 1,2 – 1,6 = -0,4 1,0 – 1,6 = -0,6 (0,2)^2 = 0,04 (0,9)^2 = 0,81 (-0,1)^2 = 0,01 (-0,4)^2 = 0,16 (-0,6)^2 = 0,36 = 1,38 Fornecedor A 1,6 – 1,8 = -0,2 2,5 – 1,8 = 0,7 1,2 – 1,8 = -0,6 2,3 – 1,8 = 0,5 1,5 – 1,8 = -0,3 (-0,2)^2 = 0,04 (0,7)^2 = 0,49 (-0,6)^2 = 0,36 (0,5)^2 = 0,25 (-0,3)^2 = 0,09 = 1,23 Fornecedor B 08/11/2022 24 Desvio padrão Dp = 𝑣𝑎𝑟𝑖â𝑛𝑐𝑖𝑎 Dp = 0,345 Fornecedor A Fornecedor B Dp = 𝑣𝑎𝑟𝑖â𝑛𝑐𝑖𝑎 Dp = 0,308 Qual das compras apresenta maior uniformidade nas impurezas? Exemplo final Observe o seguinte exemplo. Calcule a amplitude total, o desvio médio, a variância e o desvio padrão das amostras e indique qual delas apresenta a maior variabilidade. Amostra 1 16 15 15 15 14 15 15 15 Amostra 2 16 13 18 10 19 12 15 17 Amostra 3 16 6 20 8 26 8 10 26 08/11/2022 25 ALVES, V. dos S. Estatística aplicada. Cuiabá: Ed. UFMT, 2013. 168 p. BRUNI, A. L. Estatística aplicada à gestão empresarial. 4. ed. São Paulo: Atlas, 2013. 398 p. COSTA, P. R. Estatística. 3. ed. Santa Maria: Universidade Federal de Santa Maria, Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, e-Tec Brasil, 2010. 95 p. FONSECA, S. C. C. Fundamentos de Estatística. Cuiabá: Ed. UFMT, 2015. 92 p. FREUND, J. E.; DOERING, C. I. Estatística aplicada: economia, administração e contabilidade. 11. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 535 p. MARTINS, G. de A.; DOMINGUES, O. Estatística geral e aplicada: utilizando a planilha Excel e o SPSS. 6. ed. São Paulo: Atlas, 2019. 360 p. McCLAVE, J. T.; BENSON, G. P. SINCICH, T. Estatística para Administração e Economia. 10. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2009. 888 p. VIEIRA, S. Estatística básica. São Paulo: Cengage Learning, 2012. 176 p. Bibliografias consultadas Medidas de dispersão