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ÍNDICE 1. Noções de Lógica. .............................................................................................................................................................................01 2. Diagramas Lógicos: conjuntos e elementos. .........................................................................................................................02 3. Lógica da Argumentação. .............................................................................................................................................................04 4. Tipos de Raciocínio. ........................................................................................................................................................................05 5. Proposições Lógicas Simples e Compostas. ..........................................................................................................................07 6. Conectivos Lógicos. .........................................................................................................................................................................09 7. Elementos de Teoria dos Conjuntos ..........................................................................................................................................10 8. Resolução de Problemas com Frações, Conjuntos, Porcentagens e Sequências com Números, Figuras, Palavras. .....................................................................................................................................................................................................16 9. Estatística Descritiva e Análise Exploratória de Dados: gráficos, diagramas, tabelas, medidas descritivas (posição, dispersão, assimetria e curtose). .................................................................................................................................24 10. Técnicas de Amostragem: amostragem aleatória simples, estratificada, sistemática e por conglomerados. 10.1 Tamanho amostral. ......................................................................................................................................................................41 11. Análise Combinatória: arranjos simples e com repetição, permutações simples e com repetição e combi- nações simples. Princípio da Casa dos Pombos; Identificação do Espaço Amostral e Evento de Experimentos Aleatórios. .................................................................................................................................................................................................49 12. Proporcionalidade; Razão e proporção; 12.1 Grandezas Direta e Inversamente Proporcionais; 12.2 Regra de Três Simples e Composta; 12.3 Porcentagens; 12.4 Juros Simples e Compostos. ........................................................55 13. Funções: Conceito de Função. 13.1 Função de Variável Real e seu Gráfico no Plano Cartesiano. 13.2 Es- tudo das Funções de 1º e 2º graus. 13.3 Funções Crescentes e Decrescentes, Máximos e Mínimos de uma Função. .......................................................................................................................................................................................................59 1 Raciocínio Lógico-Matemático 1. NOÇÕES DE LÓGICA. CONCEITO DE LÓGICA Lógica é a ciência das leis ideais do pensamento e a arte de aplicá-los à pesquisa e à demonstração da verdade. Diz-se que a lógica é uma ciência porque constitui um sistema de conhecimentos certos, baseados em princípios universais. Formulando as leis ideais do bem pensar, a lógica se apresenta como ciência normativa, uma vez que seu objeto não é definir o que é, mas o que deve ser, isto é, as normas do pensamento correto. A lógica é também uma arte porque, ao mesmo tempo que define os princípios universais do pensamento, estabelece as regras práticas para o conhecimento da verdade (1). EXTENSÃO E COMPREENSÃO DOS CONCEITOS Ao examinarmos um conceito, em termos lógicos, devemos considerar a sua extensão e a sua compreensão. Vejamos, por exemplo, o conceito homem. A extensão desse conceito refere-se a todo o conjunto de indivíduos aos quais se possa aplicar a designação homem. A compreensão do conceito homem refere-se ao conjunto de qualidades que um indivíduo deve possuir para ser designado pelo termo homem: animal, vertebrado, mamífero, bípede, racional. Esta última qualidade é aquela que efetivamente distingue o homem dentre os demais seres vivos (2). JUÍZO E O RACIOCÍNIO Entende-se por juízo qualquer tipo de afirmação ou negação entre duas ideias ou dois conceitos. Ao afirmarmos, por exemplo, que “este livro é de filosofia”, acabamos de formular um juízo. O enunciado verbal de um juízo é denominado proposição ou premissa. Raciocínio - é o processo mental que consiste em coordenar dois ou mais juízos antecedentes, em busca de um juízo novo, denominado conclusão ou inferência. Vejamos um exemplo típico de raciocínio: 1ª) premissa - o ser humano é racional; 2ª) premissa - você é um ser humano; conclusão - logo, você é racional. O enunciado de um raciocínio através da linguagem falada ou escrita é chamado de argumento. Argumentar significa, portanto, expressar verbalmente um raciocínio (2). SILOGISMO Silogismo é o raciocínio composto de três proposições, dispostas de tal maneira que a terceira, chamada conclusão, deriva logicamente das duas primeiras, chamadas premissas. Todo silogismo regular contém, portanto, três proposições nas quais três termos são comparados, dois a dois. Exemplo: toda a virtude é louvável; ora, a caridade é uma virtude; logo, a caridade é louvável (1). SOFISMA Sofisma é um raciocínio falso que se apresenta com aparência de verdadeiro. Todo erro provém de um raciocínio ilegítimo, portanto, de um sofisma. O erro pode derivar de duas espécies de causas: das palavras que o exprimem ou das ideias que o constituem. No primeiro, os sofismas de palavras ou verbais; no segundo, os sofismas de ideias ou intelectuais. Exemplo de sofisma verbal: usar mesma palavra com duplo sentido; tomar a figura pela realidade. Exemplo de sofisma intelectual: tomar por essencial o que é apenas acidental; tomar por causa um simples antecedente ou mera circunstância acidental (3). LÓGICA Lógica - do grego logos significa “palavra”, “expressão”, “pensamento”, “conceito”, “discurso”, “razão”. Para Aristóteles, a lógica é a “ciência da demonstração”; Maritain a define como a “arte que nos faz proceder, com ordem, facilmente e sem erro, no ato próprio da razão”; para Liard é “a ciência das formas do pensamento”. Poderíamos ainda acrescentar: “É a ciência das leis do pensamento e a arte de aplicá-las corretamente na procura e demonstração da verdade. A filosofia, no correr dos séculos, sempre se preocupou com o conhecimento, formulando a esse respeito várias questões: Qual a origem do conhecimento? Qual a sua essência? Quais os tipos de conhecimentos? Qual o critério da verdade? É possível o conhecimento? À lógica não interessa nenhuma dessas perguntas, mas apenas dar as regras do pensamento correto. A lógica é, portanto, uma disciplina propedêutica. Aristóteles é considerado, com razão, o fundador da lógica. Foi ele, realmente, o primeiro a investigar, cientificamente, as leis do pensamento. Suas pesquisas lógicas foram reunidas, sob o nome de Organon, por Diógenes Laércio. As leis do pensamento formuladas por Aristóteles se caracterizam pelo rigor e pela exatidão. Por isso, foram adotadas pelos pensadores antigos e medievais e, ainda hoje, são admitidas por muitos filósofos. O objetivo primacial da lógica é, portanto, o estudo da inteligência sob o ponto de vista de seu uso no conhecimento. É ela que fornece ao filósofo o instrumento e a técnica necessária para a investigação segura da verdade. Mas, para conseguirmos atingir a verdade, é preciso raciocinarmos com exatidão e partirmos de dados exatos, a fim de quedos dados. Exemplos de estatísticas descritivas são a média, o desvio padrão e a mediana. O que são as Medidas de Centralidade na Estatística Descritiva? As Medidas de Centralidade são os procedimentos gráficos apresentados até agora no blog. Sua função é basicamente ajudar a visualizar a forma da distribuição 8 Fonte: www.mundoeducacao.bol.uol.com.br/www.somatematica.com.br/ www.todamateria.com.br/www.sempreamathematicarcommusica.blogspot. com/www. matematicabasica.net 23 Raciocínio Lógico-Matemático que a quantidade de valores corresponde a um número par. Nesse caso, definimos a Mediana como sendo a Mé- dia dos dois valores centrais: (550 + 600)/2 → 1150/2 = 575 Vale destacar: Observe que se a lâmpada que sobre- viveu 2000 dias tivesse sobrevivido 3950 dias, o valor da mediana não se alteraria. Por outro lado, a média aritmé- tica aumentaria. Não ser afetada por valores extremos é uma vantagem da mediana em relação à média. Quando a distribuição dos dados é simétrica, os valores da média e da mediana praticamente coincidem. Mas, quando a distribuição é assimétrica, a média é “puxada” na direção da assimetria. Quase sempre, quando olhamos uma média, faze- mos algum julgamento de valor. Por exemplo: se lemos no jornal qual é a renda média de uma determinada co- munidade, somos tentados a avaliar como é a situação econômica dessa comunidade. No entanto, o valor da média pode ser alto e, mesmo assim, a situação social ser muito ruim. Basta que poucos ganhem muito e mui- tos ganhem pouco. A mediana, por outro lado, não é influenciada por esses valores extremos e, nesse caso, refletirá melhor a condição econômica da comunidade. Por isso que, em qualquer estudo, é interessante re- portar as duas medidas de centralidade. O que é Moda na estatística descritiva? A Moda de uma distribuição é o valor que ocorre com mais frequência ou o valor que corresponde ao in- tervalo de classe com a maior frequência. Assim a moda, da mesma forma que a Mediana, não é afetada por va- lores extremos. Uma distribuição de frequência que apresenta ape- nas uma moda é chamada de unimodal. Já se a distri- buição apresenta dois pontos de alta concentração, ela é chamada de bimodal. Distribuições bimodais ou mul- timodais podem indicar que na realidade a distribuição de frequência se refere a duas populações cujas medidas foram misturadas. Por exemplo, suponha que um lote de caixas de lei- te longa vida passa por um processo de amostragem e em cada caixa da amostra é medido o volume envasado. Se o lote é formado pela produção de duas máquinas de envase que estão calibradas em valores diferentes, é possível que o histograma apresente duas modas: uma para cada valor de calibração. O que são os Percentis (ou Quartis)? Se o número de dados observados é grande, é in- teressante calcular algumas outras medidas de posição. Essas medidas são uma extensão do conceito de media- na. Suponha que estamos conduzindo um experimen- to com animais. Eles recebem uma droga e medimos o tempo de vida (em dias) após a ingestão dessa droga. Poderíamos fazer a seguinte pergunta: em quanto tem- po 50% dos animais ainda estão vivos? Obviamente esse valor será a mediana. Por outro lado, poderíamos estar interessados em saber qual é o tempo em que 75%, ou 25%, dos animais estão vivos. Esses valores são chamados de Quartis da distribuição (pois dividem a distribuição em quartas par- tes) e são representados por Q1 (1º quartil – 25%) e Q3 (3º quartil – 75%). O segundo quartil, Q2, que correspon- de a 50%, é a mediana. das medidas, como é o caso do histograma. O próximo passo na análise é quantificar alguns aspectos importan- tes da distribuição. Duas medidas são amplamente utili- zadas: uma para localizar a posição central e outra para quantificar a variabilidade ou dispersão da distribuição. A medida de posição central é um valor represen- tativo da distribuição em torno do qual as outras medi- das se distribuem. Duas medidas são as mais utilizadas: a média aritmética e a mediana. O que é uma Média Aritmética na Estatística Des- critiva? A média aritmética de um conjunto de n valores é obtida somando-se todas as medidas e dividindo a soma por n. Representamos cada valor individual por uma letra (x, y, z, etc.), seguida por um sub-índice, ou seja, repre- sentamos os n valores da amostra por x1, x2, x3, …, xn, na qual x1 é a primeira observação, x2 é a segunda e assim por diante. Então, escrevemos: Considere S um símbolo matemático do qual se lê “somatório” de xi, para i variando de 1 a n, que é equiva- lente a x1 + x2 + x3 +…+xn. Confira um exemplo: Em um grupo de cinco pessoas, com idades de 19, 23, 25, 28 e 29 anos, qual é a Média Aritmética de suas idades? Primeiramente, é preciso somar suas idades: 19 + 23 + 25 + 28 + 29 = 124 Em seguida, divide-se essa soma pelo número de “fontes de dados” (ou pessoas, se preferir). Veja: (19 + 23 +25 +28 + 29)/ 5 → 124/5 = 24,8 Dessa forma, obtemos que a Média Aritmética (ou simplesmente Média) da idade desse grupo é de 24,8 anos. Percebe que não é uma conta difícil de fazer? O que é a Mediana na Estatística Descritiva? A Mediana é uma medida alternativa à Média Arit- mética e sua função é representar o centro da distribui- ção, muito usada em estatística descritiva. A mediana de um conjunto de medidas (x1, x2, x3, …, xn) é um valor M tal que pelo menos 50% das medidas são menores ou iguais a M e pelo menos 50% das medidas são maiores ou iguais a M. Em outras palavras, 50% das medidas fi- cam abaixo da mediana e 50% acima desse valor. Confira um exemplo: Uma mulher, durante seu período reprodutivo, deu à luz 5 crianças. Os pesos dos recém-nascidos foram, res- pectivamente: 9.2, 6.4, 10.5, 8.1 e 7.8. Calcule a mediana dos pesos. Os valores, ordenados do menor para o maior, são: 6.4 7.8 8.1 9.2 10.5. Portanto, a mediana é 8.1 kg. Agora veja outro exemplo, um pouco diferente: Os dados abaixo são tempos de vida (em dias) de 8 lâmpadas: 500 550 550 550 600 700 750 2000 Note que temos dois valores que satisfazem a con- dição de ser mediana, o quarto (550) e o quinto (600), já 24 Raciocínio Lógico-Matemático Esse conceito pode ser estendido um pouco mais e, em lugar de 25%, 50% e 75%, poderíamos querer calcu- lar percentis (5%,10%, 90%, etc.). Seja p um número qualquer entre 0 e 1. O 1100×p-é- simo percentil é um valor tal que, depois de as medidas terem sido ordenadas, pelo menos 100×p% das medi- das são menores ou iguais a esse valor. E pelo menos 100×(1-p)% das medidas são maiores ou iguais a esse valor. Exemplo: O ganho de peso, em gramas, de 9 ratos submetidos a uma dieta são dados a seguir: 93.9 105.8 106.5 116.6 125.0 128.3 132.1 136.7 152.4 Como calcular o primeiro e o terceiro quartis? Cálculo de Q1: Q1 corresponde a 25%. Então, p = 0.25 . O número de observações menores ou iguais a Q1 é 0.25 × 9 = 2.25. O número de observações maiores ou iguais a Q1 é (1-0.25) × 9 → 0.75 × 9 = 6.75 Em outras palavras, pelo menos 3 observações têm que ser menores ou iguais a Q1 e pelo menos 7 observa- ções têm que ser maiores ou iguais a Q1. A medida 106.5 satisfaz esses requerimentos. Portanto, Q1 = 106.5. Cálculo de Q3: Argumentos semelhantes mostram que Q3 = 132.1. Temos também que Q2 = 125.0, que é a Mediana. Exemplo: Calcular os quartis e os percentis 5%, 10%, 90% e 95% para a amostra de valor de venda de um produto em 95 pontos de venda amostrados apresentado acima. 75% Q3 45.3 5% 35.2 50% Q2 42.2 10% 37.0 25% Q1 39.5 90% 47.0 Média 42.4 95% 50.2 Análise exploratória É perceptível que ao longo das últimas quatro décadas, a estatística se tornou mais popular do que nunca. Em alguns países, como Estados Unidos e Suécia, a estatística está presente em praticamente tudo. Tudo mesmo. Qualquer assunto é motivo de análise. Descobrir que a Suécia tem o maior número de McDonald’s por pessoa da Europa; ou mesmo, que existe 1 milhão de barcos na Suécia (1 barco acada 9 pessoas) são informações simples geradas por análise exploratória, e que fazem parte do cotidiano das pessoas que moram nesses países. Analisar dados nem sempre precisa ser algo complexo e de difícil entendimento. Estamos aqui justamente para falar de uma parte da estatística que não precisa necessariamente de uma fundamentação matemática rigorosa. Vamos falar da parte, onde fazemos tipo uma “sondagem” dos dados. É como se você fosse fazer o primeiro contato com a informação disponível. Olhar tudo de uma forma geral; sem questionar muito. Estamos na fase da observação. É a fase de “namoro dos dados”. É nessa hora que você identifica os comportamentos médios e discrepantes; compara esses comportamentos; investiga a interdependência entre as variáveis; procura e identifica tendências. É a partir do conjunto de dados inicial, que você aplica os recursos computacionais e define o que de fato é essencial, e o que é lixo. Sim, as bases de dados possuem muito lixo! De forma análoga, é como se você fosse procurar um (a) pretendente, observasse a pessoa e fizesse uma análise descritiva apontando os detalhes mais marcantes (o que é aceitável ou não para o seu padrão): qual a altura da pessoa, cor dos olhos, tipo de cabelo, cor da pele, alto ou baixo, magro ou gordo; e por aí vai. É como se você resumisse rapidamente e de forma eficiente, toda a informação contida nos dados (ou no que você está observando). Esse é o início das análises que permitirão você tomar decisões de forma mais consciente e assertiva. “Em suma, as técnicas da análise exploratória de dados nos ajudam a extrair informações relevantes de um conjunto de dados” De maneira geral, não abra mão de utilizar as técnicas da análise exploratória. Não economize. Use tudo que for adequado na sua análise. Você pode aplicar, por exemplo: - Histogramas - Polígonos - Ramo-e-folhas - Box Plot - Gráficos de simetria - Diagrama de pontos A partir daí você pode encontrar parâmetros para cada uma das variáveis, como média, mediana, moda, percentis, quartis, mínimo, máximo, amplitude, desvio- padrão, variância, coeficiente de variação. Embora muitos profissionais “desprezem” essas técnicas, acreditamos que elas deveriam fazer parte de toda e qualquer análise que vocês façam. Se você já faz, aprimore. Se não, inclua em seus trabalhos. “Vire os dados do avesso”; olhe por todos os ângulos. Representação Gráfica Os gráficos são uma forma de apresentação visual dos dados. Normalmente, contém menos informações que as tabelas, mas são de mais fácil leitura. O tipo de gráfico depende da variável em questão Gráficos de Linhas Usado para ilustrar uma série temporal. Produção de Petróleo Bruto no Brasil de 1976 a 1980 (x 1000 m³) Gráfico de linhas comparativas População Urbana do Brasil por Região de 1940 a 1980 (x 1000) 25 Raciocínio Lógico-Matemático b) Colunas Sobrepostas (gráfico comparativo) População Urbana do Brasil por Região de 1940 a 1980 (x 1000) Gráfico de Barras As regras usadas para o gráfico de barras são iguais as usadas para o gráfico de colunas. População Urbana do Brasil em 1980 (x 1000) Assim como os gráficos de Colunas podem ser construídos gráficos de barras comparativas. Gráficos circulares ou de Setores (Pie Charts) Representação gráfica da frequência relativa (percentagem) de cada categoria da variável. Este gráfico é utilizado para variáveis nominais e ordinais. É uma opção ao gráfico de barras quando se pretende dar ênfase à comparação das percentagens de cada categoria. A construção do gráfico de setores segue uma regra de 3 simples, onde as frequências de cada classe correspondem ao ângulo que se deseja representar em relação a frequência total que representa o total de 360°. Características: - A área do gráfico equivale à totalidade de casos (360° = 100%); - Cada “fatia” representa a percentagem de cada categoria População Urbana e Rural do Brasil em 1980 (x 1000) Gráficos de colunas ou barras Representação gráfica da distribuição de frequências. Este gráfico é utilizado para variáveis nominais e ordinais. Características: - todas as barras devem ter a mesma largura - devem existir espaços entre as barras Gráfico de Colunas Usado para ilustrar qualquer tipo de série. População Urbana do Brasil em 1980 (x 1000) As larguras das barras que deverão ser todas iguais podendo ser adotado qualquer dimensão, desde que seja conveniente e desde que não se superponham. O número no topo de cada barra pode ou não omitido, se forem conservados, a escala vertical pode ser omitida. Gráfico de colunas comparativas a) Colunas Justapostas (gráfico comparativo) População Urbana do Brasil por Região de 1940 a 1980 (x 1000) 26 Raciocínio Lógico-Matemático Gráfico Pictorial - Pictograma Tem por objetivo despertar a atenção do público em geral, muito desses gráficos apresentam grande dose de originalidade e de habilidade na arte de apresentação dos dados. Evolução da matricula no Ensino Superior no Brasil de 1968 a 1994 (x 1000) Exemplos de pictogramas Evolução da frota nacional de carros à álcool de 1979 a 1987 Os métodos mais eficientes para deixar de fumar segundo 30.000 fumantes entrevistados no Canadá Gráfico Polar É o tipo de gráfico ideal para representar séries temporais cíclicas, ou seja, toda a série que apresenta uma determinada periodicidade. Como construir um gráfico polar 1) Traça-se uma circunferência de raio arbitrário (preferencialmente, a um raio de comprimento proporcional a média dos valores da série); 2) Constrói-se uma semi-reta (de preferência horizontal) partindo do ponto 0 (pólo) e com uma escala (eixo polar); 3) Divide-se a circunferência em tantos arcos forem as unidades temporais; 4) Traça -se semi-retas a partir do ponto 0 (pólo) passando pelos pontos de divisão; 5) Marca-se os valores correspondentes da variável, iniciando pela semi-reta horizontal (eixo polar); 6) Ligam-se os pontos encontrados com segmentos de reta; 7) Para fechar o polígono obtido, emprega-se uma linha interrompida. Cartograma É a representação de uma carta geográfica. Este tipo de gráfico é empregado quando o objetivo é o de figurar os dados estatísticos diretamente relacionados com as áreas geográficas ou políticas Dados absolutos (população) – usa-se pontos proporcionais aos dados. Dados relativos (densidade) – usa-se hachaduras. Exemplo: 27 Raciocínio Lógico-Matemático Gráficos utilizados para a análise de uma distribuição de frequência. Histograma Polígono de Frequências Altura em centímetros de 160 alunos do Curso de Administração da UFSM – 1990 28 Raciocínio Lógico-Matemático Ogivas Altura em centímetros de 160 alunos do Curso de Administração da UFSM – 1990 Gráfico em segmentos de reta vertical É utilizado para representar uma distribuição de frequência pontual, onde os segmentos de reta são proporcionais às respectivas frequências absolutas. Como se interpreta um histograma? A representação gráfica da distribuição da variável, por histogramas. Este gráfico é utilizado para variáveis contínuas. Características: - Cada barra representa a frequência do intervalo respectivo; - Os intervalos devem ter a mesma amplitude; - As barras devem estar todas juntas. 29 Raciocínio Lógico-Matemático Os histogramas também mostram o grau de dispersão da variável. Veja a figura 4.6. O histograma à esquerda mostra pouca dispersão, mas o histograma à direita mostra grande dispersão. 30 Raciocínio Lógico-Matemático Diagramas Em estatística descritiva, diagrama de caixa, diagrama de extremos e quartis, boxplot ou box plot é uma ferramenta gráfica para representar a variação de dados observados de uma variável numérica por meio de quartis (ver figura 1, onde o eixo horizontal representa a variável). O boxplot tem uma reta (whisker ou fio de bigode) que estende–se verticalmente ou horizontalmente a partir da caixa, indicando a variabilidade fora do quartil superior e do quartil inferior. Os valoresatípicos ou outliers (valores discrepantes) podem ser plotados como pontos individuais. O boxplot não é paramétrico, apresentando a variação em amostras de uma população estatística sem fazer qualquer suposição da distribuição estatística subjacente. Os espaços entre as diferentes partes da caixa indicam o grau de dispersão, a obliquidade nos dados e os outliers. O boxplot também permite estimar visualmente vários {\displaystyle L-}estimadores como amplitude interquartil, midhinge, range, mid-range, e trimean. Em resumo, o boxplot identifica onde estão localizados 50% dos valores mais prováveis, a mediana e os valores extremos. Temos ainda o diagrama circular Para construir um diagrama circular ou gráfico de pizza, repartimos um disco em setores circulares correspondentes às porcentagens de cada valor (calculadas multiplicando-se a frequência relativa por 100). Este tipo de gráfico adapta- se muito bem para as variáveis qualitativas nominais. 31 Raciocínio Lógico-Matemático Podemos também usar a Tabela de Frequências para organizar e resumir a informação contida em dados. Quando coletamos os dados para uma pesquisa, as observações realizadas são chamadas de dados brutos. Um exemplo de dados brutos corresponde ao percentual dos trabalhadores que contribuem com o Instituto Nacional de Seguro Social (INSS) em 20 cidades de uma determinada região do Brasil no ano de 2008 (dados simulados pelo autor a partir de um caso real). Os dados são apresentados na Tabela 1 na forma em que foram coletados, por esse motivo são denominados dados brutos. Geralmente, esse tipo de dado traz pouca ou nenhuma informação ao leitor, sendo necessário organizá-lo, com o intuito de aumentar sua capacidade de informação. Com base nessa tabela, podemos observar que a simples organização dos dados em um rol*aumenta muito o nível de informação destes. Na Tabela 2, você pode verificar ainda que o menor percentual foi 41% e o maior 60%, o que nos fornece uma amplitude total* da ordem de 19%. Outra informação que podemos obter dos dados por meio da Tabela 2 (organizada em rol crescente) é que nas cidades avaliadas, o valor 50, correspondente à percentagem de trabalhadores que contribuem para o INSS, ocorre com maior frequência, ou seja, é o que mais se repete. Com base nessa nossa discussão, reflita: como organizar os dados de uma variável quantitativa contínua de forma mais eficiente, na qual se possa apresentar uma quantidade maior de informações? A resposta a essa pergunta será apresentada na próxima seção. Fique atento e, em caso de dúvidas, lembre-se de que você não está sozinho, basta solicitar o auxílio de seu tutor. Distribuição De Frequências De Uma Variável Quantitativa Contínua Uma maneira de organizar os dados de uma variável quantitativa contínua, de modo que você melhor possa representa-la, é por meio de uma tabela de distribuição de frequências, que corresponde a uma tabela em que são apresentadas as frequências de cada uma das classes. Distribuindo os dados observados em classes* e contando o número de observações contidas em cada classe, obtemos a frequência de classe. Sendo que a disposição tabular dos dados agrupados em classes, juntamente com as frequências correspondentes, é o que denominamos de distribuição de frequência. Sendo assim, para identificarmos uma classe, devemos conhecer os valores dos limites inferior e superior da classe que delimitam o intervalo de classe. Vamos relembrar rapidamente como é essa classificação dos intervalos: - Intervalos abertos: os limites da classe (inferior e superior) não pertencem a mesma. - Intervalos fechados: os limites da classe (superior e inferior) pertencem à classe em questão. - Intervalos mistos: um dos limites pertence à classe e o outro não. Você pode utilizar qualquer um deles. Porém, os intervalos mais utilizados e que usaremos como padrão na resolução dos problemas, é o intervalo misto, o qual é apresentado da seguinte forma: (o 43,5 está incluído e o 48,5 não está incluído no intervalo) Esses valores de 43,5 e 48,5 foram escolhidos aleatoriamente, somente para demonstrar o formato do intervalo. Para você entender melhor, acompanhe o exemplo a seguir, a partir dos dados da porcentagem de trabalhadores que contribuem com o INSS. Com esses dados iremos construir uma distribuição de frequência e, ao longo desse exemplo, identificar, também, os conceitos presentes nessa distribuição. Para darmos início a esse entendimento, é importante, antes, considerarmos que existem diversos critérios para a construção das classes das distribuições de frequências apresentados na literatura. No nosso caso, utilizaremos os critérios apresentados a seguir. Para elaborar uma distribuição de frequência, é necessário, inicialmente, determinar o número de classes (k) em que os dados serão agrupados. Por questões de ordem prática e estética, sugerimos utilizar de 5 a 20 classes. O número de classes (k) a ser utilizado, pode ser calculado em função do número de observações (n), conforme é mostrado para você a seguir: 32 Raciocínio Lógico-Matemático Considerando que nessa pesquisa n = 20 consumidores; temos, então, o número de classes definido por e, como o número de classes é inteiro, usaremos 5 classes. O arredondamento utilizado nesse material é o padrão de algarismos significativos (como foi aprendido no segundo grau). O número de classes pode também ser definido de uma forma arbitrária, sem o uso dessa regra. Após determinarmos o número de classes (k) em que os dados serão agrupados, determinamos a amplitude do intervalo de classe (c). E, para calcularmos a amplitude do intervalo de classe, vamos, primeiramente, calcular a amplitude total dos dados (A), que corresponde à diferença entre o maior valor observado e o menor valor observado. No nosso caso (usando dados da Tabela 2), teremos A = 60 – 41 =19%. Com base nesse valor da amplitude total (A) calculado, iremos obter a amplitude do intervalo de classe (c), como é mostrado a seguir: Onde: c = amplitude de classe; A= amplitude total; e k = número de classes. Substituindo os valores já encontrados nessa expressão e considerando o caso do exemplo que estamos resolvendo, teremos: Mas atenção: existem outros procedimentos para a determinação da amplitude do intervalo de classe que podem ser encontrados na literatura. Conhecida a amplitude de classes, você deve determinar os intervalos de classe. O limite inferior e superior das classes deve ser escolhido de modo que o menor valor observado esteja localizado no ponto médio (PM) da primeira classe. O ponto médio da classe corresponde à soma dos limites inferior e superior dividido por dois. Partindo desse raciocínio, o limite inferior da primeira classe será: No nosso caso, substituindo os valores que você encontrou anteriormente, teremos: Definindo, então, o limite inferior da primeira classe basta, para você obter as classes da nossa distribuição, somar a amplitude do intervalo de classe (c = 5) a cada limite inferior. Assim, você terá: Com base nesse cálculo, você pode obter uma organização dos dados conforme mostra a Tabela 3, a seguir: Tabela 3: Distribuição de frequências do percentual dos trabalhadores que contribuem com o INSS em 20 cidades de uma determinada região do Brasil no ano de 2008 Na Tabela 3 aparece uma nova denominação chamada “frequência”, em que abaixo dela há uma coluna repleta de interrogações (?). Vamos aprender a calcular valores no lugar dessas interrogações. Podemos obter frequências chamadas de frequência absoluta (fa), frequência relativa (fr) e frequência acumulada. A frequência absoluta (fa) corresponde ao número de observações que temos em uma determinada classe ou em um determinado atributo de uma variável qualitativa. A frequência relativa (fr) corresponde à proporção do número de observações em uma determinada classe em relação ao total de observações que temos. Essa frequência podeser expressa em termos porcentuais. Para isso, basta multiplicar a frequência relativa obtida por 100. O cálculo da frequência relativa é obtido por meio da seguinte expressão: Sendo: 33 Raciocínio Lógico-Matemático Já o valor da frequência acumulada relativa da segunda classe (0,35) é dado pela soma da frequência relativa da primeira classe (0,15) e da frequência relativa da segunda classe (0,20), dando um valor acumulado para a segunda classe de 0,35. Distribuição de Frequências de uma Variável Qualitativa Quando você trabalha com variáveis qualitativas, os atributos são as variações nominativas da variável. A construção da tabela consiste em contar as ocorrências dos níveis de cada atributo. O resultado da contagem define a frequência absoluta do atributo. Para podermos entender isso, tomemos como exemplo uma pesquisa na qual se procurou avaliar as frequências de cada gênero (homem ou mulher) de uma determinada cidade, que considera os serviços prestados pela prefeitura como satisfatórios, em uma amostra de 50 pessoas. Esses resultados são apresentados na Tabela 6. Distribuição de Frequências de uma Variável Quantitativa Discreta Tomando-se como exemplo o caso de uma variável aleatória discreta (v.a), realizou-se uma pesquisa durante 30 dias em um determinado mês com relação ao número de reclamações (N.R.) no setor de tributos de uma prefeitura considerada como modelo de gestão em tributos. Os resultados encontrados você pode acompanhar na Tabela 7, a seguir: Dispondo esses dados em um rol (crescente) temos: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 5 5 Apresentando os dados na forma de distribuição de frequência, você consegue sintetizar as informações contidas neles, além de facilitar sua visualização. Considerando essa discussão, elaboramos a Tabela 4, que traz as frequências (fa e fr) relacionadas à variável analisada. Para calcularmos a primeira proporção de 0,15, precisamos dividir a frequência da primeira classe (3) pelo total de observações (20). De forma similar, é calculada as proporções das outras classes. Então, como ficaria a interpretação da distribuição de frequências? Se considerarmos ainda a Tabela 4, podemos dizer que a porcentagem de trabalhadores que contribuem com o INSS entre 43,5% e 58,5%, dos 20 municípios avaliados em questão, está concentrada nas classes segunda, terceira e quarta, decrescendo em direção às classes do início e fim da tabela. A apresentação dos dados em forma de distribuição de frequência facilita o cálculo manual de várias medidas estatísticas de interesse e facilita, também, a apresentação gráfica dos dados. Além das frequências absolutas e relativas, muitas vezes podemos estar interessados na quantidade de observações que existe acima ou abaixo de um determinado ponto na distribuição. Dessa forma, você poderá trabalhar com a frequência acumulada, como sugere a Tabela 5, que apresenta as frequências acumuladas da percentagem de trabalhadores que contribuem com o INSS nas 20 cidades avaliadas. A frequência acumulada corresponde à soma da frequência de uma classe às frequências de todas as classes abaixo dela. A frequência acumulada apresentada na Tabela 5 pode ser obtida da seguinte forma: abaixo do limite superior da primeira classe (43,5), temos três pessoas presentes nela, como vimos na Tabela 3 da distribuição de frequências absoluta. Quando consideramos a segunda classe (43,5 | 48,5), a frequência acumulada corresponde ao número de pessoas que temos abaixo do limite superior dessa classe (48,5), ou seja, as quatro cidades da segunda classe mais as três cidades da primeira classe, totalizando sete cidades abaixo de 48,5%. Para as outras classes, o raciocínio é semelhante. 34 Raciocínio Lógico-Matemático Podemos apresentar, a seguir, esses dados em uma distribuição de frequências. Nesse caso, não é necessário definir intervalos de classes porque a variação dos valores é pequena (varia de 0 a 5) e a variável é discreta. Quando a variável é discreta, mas você tem uma quantidade muito grande de valores que ocorrem na amostra, então, você irá trabalhar com uma distribuição de frequências em classes. Na Tabela 8, você pode visualizar a distribuição de frequências do número de reclamações. Os cálculos das frequências absoluta e relativa são obtidos de forma semelhantes ao que foi visto anteriormente. Observe que esses valores da variável discreta correspondem a cada uma das classes. Medidas Descritivas Tem por objetivo descrever um conjunto de dados de forma organizada e compacta que possibilita a visualização do conjunto estudado por meio de suas estatísticas, o que não significa que estes cálculos e conclusões possam ser levados para a população. Podemos classificar as medidas de posição conforme o esquema abaixo: Medidas de Posição Representativas (Médias) São medidas descritivas que tem por finalidade representar um conjunto de dados. a) Média Aritmética: Amostral ; Populacional (m) Dados Não Tabelados Dados Tabelados com Valores Ponderados Média Aritmética Ponderada (Xw ), (onde Wi é o peso) Distribuição de frequências - Média Aritmética Características da Média Aritmética Simples 1a) A Média Aritmética Simples deverá estar entre o menor e o maior valor observado, 2a) A soma algébrica dos desvios calculados entre os valores observados e a média aritmética é igual a zero; desvios 3a) Somando-se ou subtraindo-se todos os valores (Xi) da série por uma constante “k” , a nova média aritmética será igual a média original somada ou subtraída por esta constante “k”. 4a) Multiplicando-se ou dividindo-se todos os valores (Xi) da série por uma constante , a nova média aritmética será igual a média original multiplicada ou dividida por esta constante “k”. 35 Raciocínio Lógico-Matemático Separatrizes (Mediana, Quartis, Decis e Centis ou Percentis) São medidas de posição que divide o conjunto de dados em partes proporcionais, quando os mesmos são ordenados. a) Dados não tabelados Antes de determinarmos as separatrizes devemos em primeiro lugar encontrar a posição da mesma. - Se o número de elementos for par ou ímpar, as separatrizes seguem a seguinte ordem: Dados Tabelados b) Distribuição de frequências pontual: segue a mesma regra usada para dados não tabelados c) Distribuição de frequências intervalar onde: Emprego da mediana 1) Quando se deseja obter um ponto que divide a distribuição em partes iguais; 2) Há valores extremos que afetam de uma maneira acentuada a média; 3) A variável em estudo é salário. Dominantes - Moda (Mo) É definida como sendo a observação de maior frequência. a) Dados não tabelados Acima de 3 modas usamos o termo multimodal. b) Média Geométrica: (Xg): A aplicação da média geométrica deve ser feita, quando os valores do conjunto de dados considerado se comportam segundo uma progressão geométrica (P.G.) ou dela se aproximam. Dados Não Tabelados Dados tabelados Usando um artifício matemático, pode-se usar para calcular a média geométrica a seguinte fórmula: c) Média Harmônica (Xh) É usada para dados inversamente proporcionais. Ex.: Velocidade Média, Preço de Custo Médio Emprego da média 1) Deseja-se obter a medida de posição que possui a maior estabilidade; 2) Houver necessidade de um tratamento algébrico ulterior. Dados Não Tabelados Dados Tabelados Deve-se observar esta propriedade entre as médias 36 Raciocínio Lógico-Matemático Dados Tabelados a) Distribuição de frequências pontual - Moda Bruta b) Distribuição de frequências intervalar - Moda de Czuber (Moc): O processo para determinar a moda usado por Czuber leva em consideração as frequências anteriores e posteriores à classe modal. onde: - Moda de King (Mok): O processo proposto por King considera a influência existente das classes anterior e posterior sobre a classe modal. A inconveniência deste processo é justamente não levar em consideração a frequência máxima. - Moda de Pearson(Mop): O processo usado por Pearson pressupõe que a distribuição seja aproximadamente simétrica, na qual a média aritmética e a mediana são levadas em consideração. Um distribuição é considerada simétrica quando . Emprego da moda 1) Quando se deseja obter uma medida rápida e aproximada de posição; 2) Quando a medida de posição deve ser o valor mais típico da distribuição. Posição relativa da média, mediana e moda Quando uma distribuição é simétrica, as três medidas coincidem. Porém, a assimetria torna-as diferentes e essa diferença é tanto maior quanto maior é a assimetria. Assim, em uma distribuição temos: Medidas de Variabilidade ou Dispersão Visam descrever os dados no sentido de informar o grau de dispersão ou afastamento dos valores observados em torno de um valor central representativo chamado média. Informa se um conjunto de dados é homogêneo (pouca variabilidade) ou heterogêneo (muita variabilidade). As medidas de dispersão podem ser: Para estudarmos as medidas de variabilidade para dados não tabelados usaremos um exemplo prático. Supomos que uma empresa esteja querendo contratar um funcionário, e no final da concorrência sobraram dois candidatos para uma única vaga. Então foi dado 4 tarefas para cada um, onde as mesmas tiveram como registro o tempo (em minutos) de execução. - Análise Gráfica - Medidas de dispersão Absoluta: - Desvio Extremo ou Amplitude de Variação (H): É a diferença entre o maior e o menor valor de um conjunto de dados 37 Raciocínio Lógico-Matemático (n - 1) é usado como um fator de correção, onde devemos considerar a variância amostral como uma estimativa da variância populacional. - Propriedades da Variância 1ª) Somando-se ou subtraindo-se uma constante k a cada valor observado a variância não será alterada; 2ª) Multiplicando-se ou dividindo-se por uma constante k cada valor observado a variância ficará multiplicada ou dividida pelo quadrado dessa constante. Outra forma de calcular o desvio padrão O desvio padrão mede bem a dispersão de um conjunto de dados, mas é difícil de calcular. Então, você pode obter o desvio padrão através da seguinte relação: Onde R é a amplitude e o valor de d2, que depende do tamanho da amostra, é encontrado na tabela a seguir. Este método de calcular o desvio padrão fornece boas estimativas para amostras de pequeno tamanho (n=4, 5 ou 6), mas perde a eficiência se n>10. De qualquer forma, é essa relação entre a amplitude e o desvio padrão de uma amostra que permite fazer gráficos de controle X -R. TABELA 1: - Fatores para construir um gráfico de controle Medidas de Dispersão Relativa É a medida de variabilidade que em geral é expressa em porcentagem, e tem por função determinar o grau de concentração dos dados em torno da média, geralmente utilizada para se fazer a comparação entre dois conjuntos de dados em termos percentuais, esta comparação revelará o quanto os dados estão próximos ou distantes da média do conjunto de dados. - Variância Relativa - Coeficiente de Variação de Pearson Momentos, assimetria e curtose As medidas de assimetria e curtose complementam as medidas de posição e de dispersão no sentido de proporcionar uma descrição e compreensão mais Para dados não tabelados Para dados tabelados - Desvio Quadrático ou Variância: Para dados não tabelados: Para dados tabelados - Desvio Padrão: Para dados não tabelados: Para dados tabelados 38 Raciocínio Lógico-Matemático completa das distribuições de frequências. Estas distribuições não diferem apenas quanto ao valor médio e à variabilidade, mas também quanto a sua forma (assimetria e curtose). Para estudar as medidas de assimetria e curtose, é necessário o conhecimento de certas quantidades, conhecidas como momentos. Momentos São medidas descritivas de caráter mais geral e dão origem às demais medidas descritivas, como as de tendência central, dispersão, assimetria e curtose. Conforme a potência considerada tem-se a ordem ou o grau do momento calculado. - Momentos simples ou centrados na origem (mr) O momento simples de ordem “r” é definido como: onde: r é um número inteiro positivo; m0 = 1; m1 = média aritmética. - Momentos centrados na média (Mr) O momento de ordem “r” centrado na média, é definido como: Onde: M0 = 1; M1 = 0; M2 = variância . - Momentos abstratos São definidos da seguinte forma: onde: s = desvio padrão. Assimetria Uma distribuição de valores sempre poderá ser representada por uma curva (gráfico). Essa curva, conforme a distribuição, pode apresentar várias formas. Se considerarmos o valor da moda da distribuição como ponto de referência, vemos que esse ponto sempre corresponde ao valor de ordenada máxima, dando-nos o ponto mais alto da curva representativa da distribuição considerada, logo a curva será analisada quanto à sua assimetria. - Distribuição Simétrica: É aquela que apresenta a e os quartis Q1 e Q3 equidistantes do Q2. - Distribuição Assimétrica Podemos medir a assimetria de uma distribuição, calculando os coeficientes de assimetria. Sendo o mais utilizado o Coeficiente de Assimetria de Pearson. Quando não tivermos condições de calcularmos o desvio padrão podemos usar a seguinte fórmula: - Coeficiente momento de assimetria : É o terceiro momento abstrato. O campo de variação do coeficiente de assimetria é: - Intensidade da assimetria: 39 Raciocínio Lógico-Matemático 10. TÉCNICAS DE AMOSTRAGEM: AMOSTRA- GEM ALEATÓRIA SIMPLES, ESTRATIFICADA, SISTEMÁTICA E POR CONGLOMERADOS. 10.1 TAMANHO AMOSTRAL. A amostragem é o processo de selecionar um grupo de indivíduos de uma população, a fim de estudar e ca- racterizar a população total. A ideia é bastante simples. Imagine que você quer saber uma informação sobre um universo ou popula- ção, por exemplo, qual a porcentagem de fumantes no México. Uma maneira de obter essa informação é entrar em contato com todos os habitantes do México (122 mi- lhões de pessoas) e perguntar se são fumantes. A outra maneira é selecionar um subconjunto de indivíduos (por exemplo, 1.000 pessoas) e perguntar se eles fumam. O grupo de 1.000 pessoas formam uma amostra e a maneira como eu seleciono este grupo é chamado de amostragem. No trecho anterior, introduzimos dois termos-chave nessa série de posts: • Universo ou população: O número total de pessoas que desejam estudar ou caracterizar. No exemplo acima, é a população do México, mas podemos pensar em todos os tipos de universos, mais gerais e mais específicos. Por exemplo, se eu quero saber quantos cigarros os mexicanos fumam, o universo, neste caso, seria “fumantes de México”. • Amostra: O grupo de indivíduos do universo selecionados para o estudo, geralmente através de um questionário. Por quê a amostragem funciona? A amostragem é útil, pois permite acompanhar um processo inverso que chamamos de generalização. Para conhecer um universo, o que fazemos é: (1) Extrair uma amostra do mesmo, (2) Medir um dado ou opinião, (3) Projetar no universo o resultado observado na amostra. Esta projeção ou extrapolação recebe o nome de gene- ralização dos resultados. A generalização dos resultados pode apresentar algumas discrepâncias. Suponhamos que temos uma amostra aleatória de 1.000 pessoas, onde 25% da amos- tra fuma. A simples lógica nos diz que de 1.000 mexi- canos entrevistados, 25% são fumantes. Se analisarmos 112 milhões de mexicanos, o número de fumantes de- veria representar a mesma porcentagem de 25%. No entanto, deve-se tomar muito cuidado, pois através do acaso, poderíamos ter selecionados mais ou menos pes- soas fumantes para representar a amostra. É muito co- mum encontrar resultados diferentes na amostra (25,2% de fumantes, por exemplo). Ou seja, a generalização dos resultados de uma amostra permite que o universo acei- te alguns erros, conforme ilustra a figura abaixo: Curtose Já apreciamos as medidas de tendência central, de dispersão e de assimetria. Falta somente examinarmos mais uma das medidasde uso comum em Estatística, para se positivarem as características de uma distribuição de valores: são as chamadas Medidas de Curtose ou de Achatamento, que nos mostra até que ponto a curva representativa de uma distribuição é a mais aguda ou a mais achatada do que uma curva normal, de altura média. - Curva Mesocúrtica (Normal): É considerada a curva padrão. - Curva Leptocúrtica: É uma curva mais alta do que a normal. Apresenta o topo relativamente alto, significando que os valores se acham mais agrupados em torno da moda. - Curva Platicúrtica: É uma curva mais baixa do que a normal. Apresenta o topo achatado, significando que várias classes apresentam frequências quase iguais. - Coeficiente de Curtose Coeficiente momento de curtose : Corresponde ao momento abstrato de quarta ordem. Onde: M4 = momento centrado de quarta ordem. Interpretação:9 9 Fonte: www.fm2s.com.br/www.oestatistico.com.br/www.each.usp.br/www. inf.ufsc.br/www.pt.wikipedia.org/www.cesadufs.com.br/www.professores.uff.br/ www.wiki.icmc.usp.br 40 Raciocínio Lógico-Matemático Felizmente, o erro cometido pela generalização de resultados pode ser limitado através de estatísticas. Para isso, usamos dois parâmetros: a margem de erro (di- ferença máxima entre os dados observados na minha amostra e os dados reais do universo) e o nível de con- fiança (nível de certeza sobre os dados reais que está dentro da margem de erro). Por exemplo, no caso dos fumantes mexicanos, se selecionamos uma amostra de 471 indivíduos e pergun- tamos se eles fumam, o resultado obtido será uma mar- gem de erro máxima de + 5% com um nível de confiança de 97%. Esta forma de expressar os resultados é correta quando se utiliza a amostragem. O tamanho da amostra Qual o tamanho da amostra que eu preciso para es- tudar um universo? Depende do tamanho do universo e do nível de erro que você está disposto a aceitar. Quan- to mais alta for a precisão, maior será a amostra necessá- ria. Se você quiser ter absoluta certeza no resultado, até a última casa decimal, a amostra precisar ser tão grande quanto o universo. Mas o tamanho da amostra tem uma propriedade fundamental que explica o porquê a amostragem utiliza diversas áreas do conhecimento. Esta propriedade pode ser resumida da seguinte forma: a medida que estuda- mos universos maiores, o tamanho da amostra cada vez mais representa uma porcentagem menor desse univer- so. Suponhamos que queremos fazer uma pesquisa para encontrar uma porcentagem (% de pessoas que fumam) com uma margem de erro de 5% e uma mar- gem de confiança de 95%. Se o universo estudado en- globar 100 pessoas, a amostra teria 79,5 indivíduos (ou seja, 79,5% do universo, que representa uma parte muito importante de todo o universo). Se o universo fosse de 1.000 pessoas, a minha amostra seria de 277,7 pessoas (27,7% do universo). E se o meu universo fosse 100.000, a amostra necessária seria de 382,7 pessoas (3,83% do universo). Portanto, à medida que o universo for maior, a amos- tra deve crescer de forma desproporcional, com a ten- dência de estagnar, cada vez mais representando uma porcentagem menor do universo. Na verdade, a partir de um certo tamanho do universo (cerca de 100.000 indiví- duos), o tamanho da amostra não cresce mais, conforme observamos no exemplo abaixo: Tamanho da amostra necessária para obter nível de erro em 5% e nível de confiança em 95% Os dados acima ilustram que não importa quão grande é o tamanho do universo, por exemplo, com 385 pessoas é possível estudar todos os dados com o mes- mo nível de erro (margem de 5% e 95% de confiança). Por esta razão, a amostragem é tão poderosa: podemos afirmar dados altamente precisos de um grande número de indivíduos através de uma pequena parte do todo. Em contrapartida, a amostragem não funciona mui- to bem em pequenos universos. Se eu tiver uma clas- se de 10 alunos, a opinião de cada um é fundamental para compreender a opinião global, não pode deixar de lado nenhum indivíduo. Para não apresentar falhas neste caso, é preciso considerar o universo de 10 indivíduos e examinar todos. Vantagens e inconvenientes da amostragem: Vantagens: - Necessita estudar menos indivíduos e apresenta menos recursos (tempo e dinheiro); - A manipulação de dados é muito mais simples. Se uma amostra de 1.000 pessoas é suficiente, para que eu preciso analisar um arquivo com milhões de registros? Inconvenientes: - Existe um erro controlado no resultado, devido a própria natureza da amostragem e a necessidade de generalizar os resultados; Há um risco de má seleção da amostra. Por exemplo, se eu não selecionar os indivíduos de forma aleatória, meus resultados podem ser seriamente afetados. A amostra aleatória simples: definição e alternativas A teoria de amostragem baseia-se no conceito da amostra aleatória simples. É aquela amostra que sele- ciona indivíduos do universo de forma completamente aleatória. Sendo assim, todos os indivíduos devem ter a idêntica probabilidade (sem ser nula) de serem selecio- nados na amostra. Uma coisa é a teoria e a outra é a prática. Apenas em ambientes muito controlados é possível fazer com que as amostras sejam aleatórias. Além disso, quando temos universos compostos por grupos homogêneos (entre si) de pessoas, podemos aproveitar esse grupo para melho- rar a qualidade da minha amostra (ou reduzir o tamanho dela). Amostragem probabilística: Amostra estratifica- da Agora vamos explorar a amostra estratificada. 41 Raciocínio Lógico-Matemático Se usamos a amostra estratificada proporcional, a amostra deverá obter camadas que obtenham as mes- mas proporções observadas na população. Se queremos criar uma amostra de 1.000 indivíduos, os estratos preci- sam ter este tamanho: Estrato População Proporção Amostra 1 42,4M 41,0% 410 2 37,6M 36,3% 363 3 23,5M 22,7% 227 (2) Amostra estratificada uniforme Para definir uma amostra uniforme, é necessário atribuir o mesmo tamanho de amostra para todas as camadas, independentemente do peso dos estratos da população. Continuando com o exemplo acima, a amos- tragem estratificada uniforme definiria a seguinte amos- tra por estrato: Estrato População Proporção Amostra 1 42,4M 41,0% 334 2 37,6M 36,3% 333 3 23,5M 22,7% 333 Esta técnica favorece os estratos que têm menor peso na população, equivalendo a importância dos es- tratos mais relevantes. Globalmente, reduz a eficiência da nossa amostra (resultados menos precisos), mas em troca, permite estudar características de cada camada de forma mais eficiente. No nosso exemplo, se emitirmos uma declaração específica sobre a população do estrato 3 (mais de 44 anos), podemos fazê-lo com menor erro de amostragem. (3) Amostra estratificada ótima (a respeito do desvio-padrão) Neste caso, o tamanho das camadas da amostra não será proporcional com a população. Por outro lado, o tamanho das camadas é definido em proporção com o desvio-padrão das variáveis estudadas. Isto é, se obtêm camadas maiores dos estratos com maior variabilidade interna para representar melhor o total da amostra nos grupos populacionais mais difíceis de estudar. Eficiência dos diferentes tipos de amostras estra- tificadas As perguntas inevitáveis são: Quando devemos usar a estratificação? Que tipo de estratificação é mais con- veniente? - A amostra estratificada proporcional produz um erro amostral menor ou igual a amostra aleatória simples, é mais precisa. A igualdade ocorre quando as médias ou as proporções que estamos analisando são iguais em todos os níveis dos estratos. Portanto, a estratificação produz mais benefícios quanto mais diferentes as camadas são. - A amostragem estratificada ótima é sempre igual ou mais precisa que a amostra estratificada proporcional. Ambos os métodos são igualmente precisos quando os desvios-padrão são iguais dentro de cada camada, neste caso ambos os métodos são completamente equivalentes. A estratificação ótima produz mais benefícios quando maior for o número de Estatécnica pertence a família de amostras proba- bilísticas e consiste em dividir toda a população ou o “objeto de estudo” em diferentes subgrupos ou estratos diferentes, de maneira que um indivíduo pode fazer parte apenas de um único estrato ou camada. Após as camadas serem definidas, para criar uma amostra, se- lecionam-se indivíduos utilizando qualquer técnica de amostragem em cada um dos estratos de forma separa- da. Por exemplo, se usamos a amostra aleatória simples em cada estrato, estamos falando de amosta aleatória estratificada (M.A.E. que veremos mais para frente). Po- demos usar outras técnicas de amostragem em cada es- trato (amostra sistemática, aleatória, com reposição, etc). As camadas ou estratos são grupos homogêneos de indivíduos, que por sua vez, são heterogêneos entre di- ferentes grupos. Por exemplo, se num estudo esperamos encontrar um comportamento diferente entre homens e mulheres, é conveniente definir duas camadas, uma para cada gênero. Se a seleção desses estratos for cor- reta, encontraremos: (1) os homens devem se compor- tar de forma muito semelhante entre si, (2) as mulheres devem se comportar de forma muito parecida entre si e (3) homens e mulheres devem mostrar comportamentos diferentes entre si. Se a condição comentada anteriormente é cumprida de forma correta (estratos internamente homogêneos e heterogêneos entre si), o uso da amostragem aleatória estratificada reduz o erro amostral, melhorando a preci- são dos resultados ao realizar um estudo sobre a amos- tra. É relativamente habitual definir os estratos de acor- do com algumas variáveis características da população, tais como: idade, sexo, classe social ou região geográfica. Essas variáveis permitem dividir facilmente a amostra em grupos mutuamente exclusivos e frequentes, permitem discriminar comportamentos diferentes dentro da popu- lação. Tipos de amostra estratificada Dependendo do tamanho atribuído as camadas, es- tamos falamos sobre os diferentes tipos de amostragem estratificada. Também é costume falar sobre diferentes formas de definir as camadas da amostra. (1) Amostra estratificada proporcional Quando selecionamos uma característica dos indiví- duos para definir camadas, frequentemente o tamanho resultante das subpopulações do universo são diferen- tes. Por exemplo, queremos estudar a % da população fumante no México e estipulamos que a idade pode ser um bom critério para a estratificação (ou seja, existem diferenças significativas de fumantes de acordo com a idade). Definimos três camadas: menores de 20 anos, 20 a 44 e superiores a 44 anos. É de se esperar que, ao dividir a população mexi- cana, essas 3 camadas não resultam em grupos de ta- manhos iguais. Na verdade, se olharmos para os dados oficiais, obtemos: * Estrato 1 - População mexicana menor de 19 anos: 42,4 milhões (41,0%) * Estrato 2 - População mexicana de 20 a 44 anos: 37,6 milhões (36,3%) * Estrato 3 - População mexicana maior de 44 anos: 23,5 milhões (22,7%) 42 Raciocínio Lógico-Matemático diferenças entre cada grupo, situação que podemos reduzir o tamanho da amostra dos grupos mais homogêneos para beneficiar os mais heterogêneos. Em contrapartida, é um método complexo que exige ter muita informação antes de se obter a amostra estudada, algo que normalmente não temos. Tamanhos de amostras necessárias para cada técnica Vemos que a estratificação pode proporcionar benefícios. Se essas técnicas podem ser usadas para estimar as médias de forma mais precisa (p.e.média de cigarros consumidos pelos fumantes do México) ou proporções (p.e. pro- porção da população do México que fuma), também podem permitir reduzir o tamanho da amostra necessária para alcançar uma estimação com um nível de erro determinado. A seguinte tabela resume o tamanho da amostra para cada técnica, em função do erro máximo que estamos dispostos a aceitar e as características do próprio universo, que consideraremos um tamanho infinito (se fosse finito, teríamos que aplicar um fator de correção): Para interpretar o quadro, é necessário saber: - L é o número de camadas que dividimos a amostra e h é um índice que se refere a um estrato concreto. Ou seja, h pode variar entre 1 a L estratos. - p é a proporção que buscamos no total da população (p.e. % de fumantes). (1-p) é a proporção da amostra complementar, que não cumpre o critério buscado (não fumantes). Do mesmo modo, ph é a proporção dentro de cada uma das camadas. - σ2 é a variável do dado que buscamos (no caso de estimar as médias) que tem o total da população. σh 2 é a variável dentro de cada camada. - e é a margem de erro aceita. - Wh é o peso que o estrato/camada tem na amostra (tamanho do estrato a respeito do total da amostra). Se falamos sobre amostra estratificada proporcional, cada Wh é igual a proporção que esta camada representa na população. Se falamos da amostra estratificada ótima, cada Wh se calcula em função da dispersão dentro de cada camada. É possível demonstrar a partir das fórmulas anteriores que os diferentes métodos de estratificação só reduzem o tamanho da amostra se os valores de p e σ variam entre camadas. Do contrário, todas as expressões são equivalen- tes. Vejamos um exemplo: expressão do tamanho da amostra necessário para estimular uma média mediante a uma amostra estratificada ótima e consideramos que todas as variáveis das camadas são iguais (σh=σ) e o tamanho das camadas são idênticas (Wh=1/L), o resultado que obtemos é: 43 Raciocínio Lógico-Matemático Amostra probabilística: Amostra sistemática Anteriormente, quando a informática não estava tão desenvolvida, a amostra sistemática era muito popular. An- tigamente existia inúmeros problemas que quebravam a cabeça dos pesquisadores: selecionar de forma aleatória dentro de uma amostra. A medida que os computadores facilitaram esta tarefa de gerar números aleatórios, essa dificuldade desapareceu. Esta técnica continua sendo utilizada para selecionar indivíduos a longo prazo. Por exemplo, para estudar a satis- fação de um serviço, podemos eleger sistematicamente e perguntar a 1 de cada N clientes que nos visitam. Nessas circunstancias onde pode existir diferentes variáveis entre os indivíduos em diferentes períodos de tempo, a amostra sistemática pode ser mais precisa que a amostra aleatória pura. Em que consiste a amostra sistemática? É uma técnica dentro da categoria de amostragem probabilística – que requer certo controle do marco amostral entre os indivíduos selecionados junto com a probabilidade que sejam selecionados – consiste em escolher um in- divíduo inicialmente de forma aleatória entre a população e, posteriormente, selecionar para amostra cada enésimo indivíduo disponível no marco amostral. A amostra sistemática é um processo muito simples e que só requer a seleção de um indivíduo aleatório. O restan- te é um processo rápido e simples. Os resultados obtidos são representativos da população, de forma similar a amostra aleatória simples, sempre quando não exista nenhum fator intrínseco na forma que os indivíduos estão listados e que se reproduzam certas características populacionais em cada número especifico de indivíduos. Esse sucesso realmente é pouco frequente. O processo De forma concreta, o processo que seguiríamos numa amostra sistemática seria: 1- Elaborar uma lista ordenada dos N indivíduos da população (marco amostral). 2- Dividir o marco amostral em N fragmentos, onde N é o tamanho da amostra que desejamos. O tamanho desses fragmentos será: K=N/n 3- Número de início: obtemos um número aleatório inteiro A, menor ou igual ao intervalo. Este número cor- responderá ao primeiro sujeito que iremos selecionar para a amostra dentro do primeiro fragmento que dividimos a população. 4- Seleção dos N-1 indivíduos restantes: Selecionamos os seguintes indivíduos a partir do indivíduo elegido aleatoriamente, mediante uma sucessão aritmética, selecionando aos indivíduos do resto do fragmento que dividimos a amostra, onde está o sujeito inicial.Selecionaremos os indivíduos: A, A + K, A + 2K, A + 3K, ...., A + (n-1)K Exemplo Suponhamos um marco amostral de 5.000 indivíduos e desejamos obter uma amostra com 100 deles. Em primeiro lugar, dividimos o marco amostral em 100 fragmentos de 50 indivíduos. Selecionamos um número aleatório entre 1 e 50 para extrair o primeiro indivíduo de forma aleatória: por exemplo o número 24. A partir deste indivíduo, está definida como será extraída a amostra, com intervalos de 50 unidades, conforme a equação: 24, 74, 124, 174, …, 4.974 Propriedades da amostra sistemática As principais vantagens são: - Obtém boas propriedades de representatividade, similar a amostragem aleatória simples, porém de forma mais rápida e simples, evitando a necessidade de gerar tantos números aleatórios como indivíduos na amostra. - Pode garantir uma seleção perfeitamente equivalente a população. Isto pode ser uma utilidade se os grupos dentro dos universos se distinguem, evitando a necessidade de usar camadas/estratos. Se existe diferentes variáveis entre os indivíduos dos fragmentos, essa amostra pode ser melhor que a aleatória. Logo vamos demonstrar. Como desvantagem, só existe a possibilidade que a ordem dos candidatos listados na amostra tenha algum tipo de periodicidade oculta que coincida com o intervalo escolhido para gerar a amostra sistemática. Neste caso, podemos gerar uma amostra duvidosa. 44 Raciocínio Lógico-Matemático Eficiência da amostra sistemática A amostra sistemática foi idealizada para aperfeiçoar as propriedades da amostra aleatória simples, porém o grau melhora de acordo com as propriedades do univer- so estudado. Para entender as propriedades de amostragem, de- vemos: Se prestamos atenção no intervalo ou coeficiente de elevação de acordo com o tamanho da amostra que necessitamos, só há um elemento aleatório dentro do processo de amostragem: a unidade inicial que selecio- namos do primeiro bloco de indivíduos. O resto continua fixo. Quer dizer que: só temos K possibilidades de obter amostras diferentes, e para obter a amostra é só escolher K de amostras disponíveis. É possível demonstrar que quanto maior a variação dentro das K possibilidades de amostras, mais precisão ganhamos usando a amostragem sistemática em relação a amostragem simples. A amostra sistemática é mais precisa que a aleató- ria simples quando a variabilidade dentro das possíveis amostras é superior a variabilidade dentro das unidades da população. A precisão da amostra sistemática coinci- de com a aleatória simples quando ambas variabilidades coincidem, ou seja, quando os elementos da população são totalmente aleatórios. Amostra probabilística: Amostra por conglome- rados A amostra por conglomerados é uma técnica que explora existência de grupos (clusters) na população. Esses grupos representam adequadamente a população total em relação a característica que queremos medir. Em outras palavras, estes grupos contêm variabilidade da população inteira. Se isso acontecer, você pode sele- cionar apenas alguns desses conglomerados para reali- zar o estudo, conforme ilustra a figura. Podemos ver esta técnica a partir de outro ponto de vista. Enquanto todas as técnicas de amostragem estu- dadas até agora as unidades da amostra coincidem com os indivíduos a serem estudados, na amostra por con- glomerados, a unidades de amostra são grupos do estu- do, o que pode ser muito benéfico em relação ao custo de amostragem em si. Em troca, é comum obter uma menor precisão ao utilizar esta técnica, causada pela fal- ta de heterogeneidade dentro dos conglomerados. O processo da amostra O primeiro passo para aplicar essa técnica consiste em definir os aglomerados. Trata-se de identificar uma característica que permita dividir a população em gru- pos distintos (não sobrepostos) e exaustivos (todos os indivíduos devem estar em um grupo), de modo que os grupos não diferem em relação ao que queremos medir. Uma vez que tenhamos definido esses agrupamentos, basta selecionar aleatoriamente alguns deles para estu- do. Um critério bastante habitual para definir os con- glomerados são os clusters geográficos. Por exemplo, se queremos estudar qual a proporção de argentinos que fumam, podemos dividir o total da população em pro- víncias e selecionar algumas delas para estudo. Se não temos um parâmetro para a % de fumantes, que poderia variar de uma província a outra, esta solução vai permitir uma concentração de amostragem em uma única área geográfica. Se o estudo for realizado através de entre- vistas pessoais, esta técnica representaria uma economia significativa nos custos de viagem. Uma vez definido os conglomerados, o próximo passo é selecionar os grupos para realizar o estudo, por amostragem aleatória simples ou amostragem sistemá- tica. Por último, uma vez que selecionados os conglo- merados, podemos pesquisar a todos os indivíduos que formam parte dos mesmos grupos, ou aplicar uma ou- tra técnica de amostragem dentro do cluster, como por exemplo, realizar uma amostragem aleatória simples ou sistemática. Se optarmos por essa possibilidade, esta- mos falando de uma amostra de duas etapas ou bietá- pica: a primeira etapa é a seleção do conglomerado e a segunda é a dos indivíduos dentro do cluster. Se em vez disso, estudarmos todos os indivíduos conglomerados, estaremos realizando uma amostragem por conglome- rados unietápica. Amostra estratificada e amostra por conglome- rados A essência da amostra por conglomerados lembra um pouco a amostragem estratificada. Em ambos os ca- sos nós dividimos a população em grupos. No entanto, os princípios posteriores das duas técnicas são opostos. A amostragem estratificada é particularmente ade- quada quando os grupos (camadas) são internamente homogêneos e muito diferentes. Nesse caso, devemos garantir que temos representantes em nossa amostra que vêm de todos os estratos. Por outro lado, a amostra- gem por conglomerados é adequada quando os grupos que formam a população são muito semelhantes entre si, por isso não há grande diferença entre estudar indiví- duos em um grupo ou de outro. É por isso que, embo- ra ambas as técnicas dividem a população (estratos ou aglomerados), o processo de seleção dos indivíduos é radicalmente diferente. Benefícios da amostra por conglomerados - A principal vantagem desta técnica é a parte operacional: selecionar um conglomerado costuma ser mais fácil e mais barato do que fazer uma amostra aleatória ou sistemática. Usar clusters geográficos podem representar uma economia significativa no deslocamento. 45 Raciocínio Lógico-Matemático - A principal desvantagem é o risco dos clusters não serem realmente homogêneos entre eles. No exemplo citado anteriormente, poderia acontecer de em uma das províncias ser mais propensas o número de fumantes por ser uma área mais urbana ou outras razões culturais. Como podemos comparar esta técnica com as demais? Normalmente essa relação poderá ser representada pelo coeficiente de correlação entre os conglomera- dos (δ), definido como o coeficiente de correlação linear entre todos os pares de valores das variáveis do estudo, medidos através das unidades dos conglomerados e es- tendido a todos os grupos. Em síntese, este coeficiente é uma medida de homogeneidade dentro de clusters. Quanto menor o coeficiente de homogeneidade en- tre conglomerados δ, maior eficiência terá a amostra- gem por conglomerados. Vale lembrar que o ideal é que os conglomerados sejam heterogêneos como a amostra total, de modo que a seleção de um conglomerado nos forneça a mesma informação que a seleção dos indiví- duos da população aleatória total. Comparando a amostra aleatória simples com a amostragem por conglomerados, se δ =0 , podemos afirmar que os métodos são equivalentes. Esta condição implica que os clusters são tão heterogêneos como a população total. O pior caso seria δ=+1, e o caso mais favorável seria δ=-1/(M-1), onde M é o tamanho do conglomerado. No entanto, δ normalmenteserá sempre maior do que 0, pois um conglomerado sempre tem alguma semelhança uns com os outros. Outra forma de ver o impacto deste problema é calcular o tamanho da amostra necessário para obter a mesma precisão de amostragem aleatória simples. Seria a expressão seguinte: nc = na (1 + (M-1) δ) Onde nc é o tamanho da amostra por conglomerado e na é o tamanho da amostra necessária para a amostra- gem aleatória simples. Portanto, (1+(M-1) δ é a variação do tamanho da amostra necessária devido ao uso de aglomerados. Normalmente, este será um incremento. Este fator é conhecido como efeito de desenho. Amostragem não probabilística: Amostra por conveniência A amostragem não probabilística. Vale recordar que este tipo de amostragem é utilizado quando não temos acesso a lista completa dos indivíduos que formam a população (marco amostral), portando não sabemos a probabilidade que cada indivíduo ser selecionado para a amostra. A principal consequência dessa falta de infor- mação é que não podemos generalizar resultados com precisão estatística. Amostra por conveniência Esta técnica é muito comum e consiste em selecio- nar uma amostra da população que seja acessível. Ou seja, os indivíduos empregados nessa pesquisa são se- lecionados porque eles estão prontamente disponíveis, não porque eles foram selecionados por meio de um critério estatístico. Geralmente essa conveniência repre- senta uma maior facilidade operacional e baixo custo de amostragem, porém tem como consequência a incapa- cidade de fazer afirmações gerais com rigor estatístico sobre a população. Por exemplo, suponhamos que você quer saber a opinião de estudantes universitários chilenos sobre política. Para realizar uma amostra probabilística, seria necessário ter acesso a todos os estudantes universitá- rios chilenos, selecionar um grupo aleatório e realizar a pesquisa. Já para realizar uma amostra por conveniência, poderíamos abordar três universidades próximas, sim- plesmente porque representam o local onde a popula- ção da pesquisa “reside” e perguntar a alguns estudan- tes do período matutino que concordam em participar. As limitações desse tipo de amostragem são óbvias. Analisando o exemplo anterior, poderia ocorrer que as universidades tenham diferentes estratos sociais e pon- tos de vista políticos. Além disso, se eu selecionar 3 estu- dantes no período da manhã, pode ser que eles tenham opiniões distintas dos estudantes do período vespertino e noturno. Isso significa que os resultados de uma amostra por conveniência são totalmente irrelevantes e não diz nada da população? Não exatamente. Temos boas razões para acreditar que a amostra por conveniência não irá intro- duzir viés em relação à população total, os resultados que eu obtenho podem ser uma boa imagem do univer- so estudado. Se temos boas razões para acreditar que a seleção por conveniência não irá introduzir viés em relação à po- pulação total, os resultados obtidos podem ser uma boa imagem do universo estudado. O problema é não saber exatamente o quão boa é a imagem: não é possível usar ferramentas estatísticas como a margem de erro e o nível de confiança para medir a precisão dos resultados. Os leitores do estudo precisarão confiar nos critérios da seleção feita pelo pesquisador. Vantagens e inconvenientes A principal vantagem da amostra por conveniência é... sua conveniência! Simples, econômica, rápida. Nos pode oferecer informações valiosas em inúmeras cir- cunstâncias, especialmente quando não existem razões fundamentais que diferenciem os indivíduos acessíveis que formam o total da população. O principal inconveniente, a falta de representati- vidade, impossibilita a realização de declarações sobre os resultados sem correr nenhum risco devido ao critério de amostra aplicado. No pior dos casos, a minha amostra por conveniência pode representar um desvio sistemáti- co em relação à população total, produzindo resultados distorcidos. Amostragem não probabilística: Amostra por quotas O post de hoje é dedicado a técnica de amostragem conhecida como: amostra por quotas. Essa técnica é fre- quentemente usada em pesquisas online através de pai- néis. Podemos encontra a amostragem por quotas como a versão não probabilística da amostra estratificada. Essa amostra é composta por três fases: 1- Segmentação Em primeiro lugar, dividimos a população do estudo em grupos de forma exaustiva (todos os indivíduos estão em um grupo) mutuamente exclusivos (um indivíduo só pode estar em um único grupo), semelhante à divisão em camadas usadas na amostragem estratificada. Nor- malmente, esta segmentação é feita através de alguma variável sócio-demográfica, como: sexo, idade, classe so- cial ou região. 46 Raciocínio Lógico-Matemático 2- Definindo o tamanho das quotas Estabelecemos a meta de indivíduos a serem en- trevistados para cada um desses grupos. Normalmente definimos estes objetivos de forma proporcional ao ta- manho do grupo populacional. Por exemplo, se nós de- finimos segmentos por sexo numa população em que há 60% das mulheres e 40% homens, e queremos obter uma amostra de 1.000 pessoas, definimos uma meta de 600 mulheres e 400 homens. Estes objetivos são conhe- cidos como quotas. Neste exemplo, teríamos uma quota de gênero de 600 mulheres e 400 homens. Em algumas ocasiões, se definem quotas não proporcionais à popu- lação, para poder aprofundar a análise de um grupo es- pecífico. 3 - Seleção de participantes e comprovação de quotas Para finalizar, buscam-se por participantes para co- brir todas as quotas definidas. Este ponto é onde nos afastamos da amostra probabilística: Na amostragem por quotas é permitido que a seleção de indivíduos não seja aleatória, ou seja, os indivíduos podem ser selecio- nados através da amostra por conveniência. Por exem- plo, em um estudo no qual nós definimos uma quota de 100 pessoas com menos de 25 anos e 100 pessoas com idades entre 25 anos ou mais, caso não conseguimos atingir 100% da quota prometida, poderíamos sair nas ruas e abordar pessoas, entrevistando aquelas que cum- prem as idades restantes para fechar a quota referente a nossa meta. De acordo com a descrição acima, a diferença en- tre a amostra estratificada e amostra por quotas está na forma como selecionamos os participantes. Na amostra estratificada, disponibilizamos de uma lista de possíveis entrevistados, todos com uma certa probabilidade (co- nhecida) de serem selecionados. Na amostra por quotas não. A medida que vou obtendo candidatos para fazer parte da amostra, comprovo se são válidos para o meu estudo (ou seja, ele pode fazer parte dos participantes ou exceder as quotas). Quando, eventualmente, eu descarto um participante (preciso de 100 mulheres, e já temos 101 mulheres), falamos que este indivíduo foi descartado por quota-full. Seleção de variáveis “Quais variáveis eu devo escolher numa amostra- gem por quotas? Como segmento a população?” Esta pergunta é um fator chave para esta técnica. O uso de quotas precisa garantir que a amostra seja o mais representativa possível dentro do universo estudado. Quando definimos quotas de sexo e idade em uma amostra, independente do método de seleção de indivíduos, garantimos que a amostra apresentará pro- porções idênticas do universo quanto ao sexo e a idade. Para definir as variáveis, precisamos definir quotas que cumpram duas condições: (1) A população pode ser alterada devido ao processo de seleção não aleatório que aplicamos, (2) Pode influenciar no dado que quere- mos medir. Vamos analisar os critérios citados anteriormente através de um exemplo concreto: uma amostra obtida através de um painel online. Suponhamos que quere- mos medir a % de fumantes de uma população extraída a partir de um painel online. Quais variáveis devemos definir por quotas? Inicialmente, aquelas variáveis que parecem distor- cidas numa seleção amostral de um painel online a res- peito da população: por exemplo, a idade (geralmente os painéisonline apresentam uma maior proporção de jovens na população) e classe social (os painéis têm di- ficuldades em atrair as pessoas de classes mais baixas, especialmente na América Latina). Podemos definir as quotas por região. Normalmen- te os painéis online não são segmentados para uma de- terminada região, mas estão acessíveis a partir de qual- quer local. O interessante é analisar as diferenças regio- nais a partir das diferenças socioeconômicas. Se a região que queremos estudar não apresenta grandes diferenças socioeconômicas, não terá nenhum benefício usar uma quota deste tipo. Se atendemos ao segundo critério (quotas que po- dem afetar o resultado medido) , podemos optar por adicionar uma quota por sexo: normalmente o hábito de fumar varia entre homens e mulheres e, ao menos que trabalhemos com um painel em garanta que a com- posição dos sexos é perfeita em comparação com a po- pulação, é aconselhável verificar esta quota também. Amostra por quotas e representatividade A utilização de quotas em uma amostragem não probabilística não nos permitirá transformá-la em pro- babilística. Não é possível calcular a margem de erro e nível de confiança dos resultados. Ou seja, o uso de quotas não permite medir a precisão dos resultados. Que significa usar ou não usar quotas? A amostra por conveniência é equivalente a amostra por quotas? A resposta é NÃO! O uso de quotas oferece certos controles aos vie- ses que podem ocorrer pelo método de seleção usado, nos garante que em uma série de variáveis-chave, vamos reproduzir a composição da população em nossa amos- tra. O problema é que, embora seja uma prática muito comum entre os pesquisadores, não podemos afirmar a representatividade da amostra. As quotas melhoram a representatividade, mas não sabemos quanto. A amostra por quotas é um dos métodos de amos- tragem mais populares e, praticamente, o único méto- do viável quando realizamos pesquisas online (exceto quando temos um painel probabilístico). Usar quotas é um sistema efetivo e econômico de obter amostras que proporcionam informação relevante. Vantagens e inconvenientes A principal vantagem da amostra por quotas é que ela oferece resultados extremamente úteis a um custo baixo e, se as variáveis foram escolhidas de forma corre- ta, os resultados serão totalmente confiáveis. Este método apresenta dois inconvenientes: (1) a im- possibilidade de limitar o erro neste tipo de amostragem e (2) evitar o risco de uma parte significativa do estudo. Por exemplo, se num estudo eleitoral não existia uma quota por regiões, provavelmente irá existir tendências de voto diferentes em algumas regiões, distorcendo for- temente os resultados globais do estudo. Amostragem não probabilística: Amostra por bola de neve A amostra por bola de neve é uma técnica de amos- tragem não probabilística onde os indivíduos seleciona- dos para serem estudados convidam novos participantes da sua rede de amigos e conhecidos. O nome de “bola de 47 Raciocínio Lógico-Matemático A respeito dos inconvenientes: - Falta de controle sobre como se constitui a amostra, já que está nas mãos dos próprios respondentes e seu critério para selecionar os indivíduos. - Como toda técnica não probabilística, a bola de neve não garante a representatividade, nem permite saber o grau de precisão. - Esta técnica é especialmente sensível aos vieses de amostragem. Dado que os participantes são obtidos pelo convite de outros indivíduos, eles compartilham certas características do estudo. O único inconveniente é que amostra não será suficientemente diversa. - Tamanho da amostra incontrolada: a técnica não permite determinar com precisão o tamanho da amostra que vamos obter. Outras considerações Sem dúvida, o principal problema da bola de neve é o risco dos “vieses da comunidade”: acessamos a um subgrupo de indivíduos dentro do nosso target e o re- crutamento de novos membros não consegue sair desse subgrupo. O único remédio contra esse mal é fazer uma boa seleção inicial de indivíduos, que nos garante que qualquer subgrupo existente seja acessível na rede de contatos dos indivíduos iniciais. Vale destacar que essa técnica, muitas vezes, é a única técnica possível quando nos dirigimos a grupos pequenos onde não é possível ter um quadro amostral. Muitos pesquisadores estão trabalhando para aperfei- çoar a técnica para corrigir os seus vieses. Especifica- mente, uma das técnicas mais promissoras é conhecida como Respondent Driven Sampling. Trata-se de um sis- tema que corrige mediante a um modelo matemático alguns possíveis vieses na seleção dos indivíduos.10 11. ANÁLISE COMBINATÓRIA: ARRANJOS SIMPLES E COM REPETIÇÃO, PERMUTAÇÕES SIMPLES E COM REPETIÇÃO E COMBINAÇÕES SIMPLES. PRINCÍPIO DA CASA DOS POMBOS; IDENTIFICAÇÃO DO ESPAÇO AMOSTRAL E EVENTO DE EXPERIMENTOS ALEATÓRIOS A análise combinatória é a área da Matemática res- ponsável pela análise das possibilidades e das combina- ções. É um conjunto de procedimentos que possibilita a construção de grupos, formados por um número finito de elementos de um conjunto sob certas circunstâncias. Análise combinatória: probabilidade, permuta- ção e combinação A análise combinatória ou combinatória pode te ajudar a fazer essa conta, já que trata da quantificação das possibilidades de combinações para determinados eventos. Quando há um conjunto de elementos distintos em um determinado local, é possível misturá-los das mais variadas formas e chegar a diversos resultados. Para conseguir projetar os possíveis resultados, a análise combinatória pode ser uma forma simples de realizar essa tarefa. 10 Fonte: www.netquest.com neve” provem justamente dessa ideia: do mesmo modo que uma bola de neve rola ladeira a baixo, cada vez mais ela aumenta seu tamanho. O mesmo ocorre com a essa técnica amostral, ela vai crescendo à medida que os indi- víduos selecionados convidam novos participantes. A bola de neve é usada com frequência para acessar a populações de baixa incidências e indivíduos de di- fícil acesso por parte do pesquisador. Quando você deseja estudar um grupo específico (por exemplo, colecionadores de selos), pode ser muito mais eficaz obter uma amostra através de conhecidos e amigos dos colecionadores, do que uma seleção pura- mente aleatória, onde um grande número de indivíduos pode ser descartado. Supostamente, é provável que um colecionador de selos conheça outros colecionadores de selos, o que torna esta técnica uma maneira eficaz para acessar a pessoas que poderiam ser inacessíveis para o pesquisador. Portanto, a técnica de bola de neve funciona muito bem quando queremos agrupar indivíduos e favorecer seu contato social. É mais comum do que parece. Ob- viamente, colecionadores, profissionais ou praticantes de algum esporte específico podem cumprir com essa premissa, mas também se aplica a outros grupos, como pacientes com uma doença rara, por exemplo, como suas circunstâncias pessoais fazem com que entrem em contato com outras pessoas com a mesma característica (no consultório do médico, em associações, etc). Processo O processo de criação de uma amostra por bola de neve se fundamenta em usar a rede social dos indiví- duos iniciais para ter acesso ao coletivo. Podemos dividir esse processo nos seguintes passos: 1. Definir um programa de participação, onde os indivíduos convidam outros membros. 2. Identificar grupos ou organizações que podem fornecer acesso a alguns indivíduos iniciais que cumpram com a característica do estudo. 3. Após obter os contatos iniciais, precisamos pedir sua participação. Esta parte seria similar a uma técnica de amostra convencional, porém destinada a obter um tamanho de amostra reduzida. 4. Posterior a primeira entrevista, solicitamos aos participantes o acesso aos outros convidados. 5. Assegurar a diversidade dos contatos através da seleção adequada dos indivíduos iniciais e promover que a recomendação não se limite apenas a contatos próximos. Tipos de amostrao espírito não caia em contradição consigo mesmo ou com os objetos, afirmando-os diferente do que, na realidade, são. Daí as várias divisões da lógica. Assim sendo, a extensão e compreensão do conceito, o juízo e o raciocínio, o argumento, o silogismo e o sofisma são estudados dentro do tema lógica. O silogismo, que é um raciocínio composto de três proposições, dispostos de tal maneira que a terceira, chamada conclusão, deriva logicamente das duas primeiras chamadas premissas, tem lugar de destaque. É que todos os argumentos começam com uma afirmação caminhando depois por etapas até chegar à conclusão. UMA CLASSIFICAÇÃO DA LÓGICA Alguns autores dividem o estudo da Lógica em: - LÓGICA INDUTIVA: útil no estudo da teoria da probabilidade (não será abordada neste roteiro). e - LÓGICA DEDUTIVA: que pode ser dividida em: 2 Raciocínio Lógico-Matemático - Lógica Clássica- Considerada como o núcleo da ló- gica dedutiva. É o que chamamos hoje de CÁLCULO DE PREDICADOS DE 1a ORDEM com ou sem igualdade e de alguns de seus subsistemas. Três Princípios (entre outros) regem a Lógica Clássi- ca: da IDENTIDADE, da CONTRADIÇÃO e do TERCEIRO EXCLUÍDO os quais serão abordados mais adiante. - Lógicas Complementares Da Clássica: Complemen- tam de algum modo a lógica clássica estendendo o seu domínio. Exemplos: lógicas modal, deôntica, epistêmica, etc. - Lógicas Não - Clássicas: Assim caracterizadas por derrogarem algum ou alguns dos princípios da lógica clássica. Exemplos: paracompletas e intuicionistas (der- rogam o princípio do terceiro excluído); paraconsisten- tes (derrogam o princípio da contradição); não-aléticas (derrogam o terceiro excluído e o da contradição); não- -reflexivas (derrogam o princípio da identidade); proba- bilísticas, polivalentes, fuzzy-logic, etc...1 2. DIAGRAMAS LÓGICOS: CONJUNTOS E ELEMENTOS. Os diagramas são utilizados como uma representação gráfica de proposições relacionadas a uma questão de raciocínio lógico. Os diagramas lógicos são estruturas que auxiliam na solução dos problemas que envolvem a matéria de raciocínio lógico. Para melhor entender os diagramas lógicos é necessário primeiro aprender algumas regras da teoria dos conjuntos. Um conjunto é um determinado número de elementos que possuem uma ou mais características em comum, sendo que, tais características, definem ou distinguem os conjuntos uns dos outros. Exemplos: 1- conjunto de números ímpares – é formado por infinitos elementos – 1, 3, 5, 7… 2- conjunto das vogais – é formado por finitos elementos – a-e-i-o-u. 3- conjunto de números primos – é formado infinitos elementos – 2, 3, 5, 7… Existem três formas de representar um conjunto. São elas: Extensão – escreve-se os elementos entre chaves. Exemplo: {a e i o u}. Compreensão – escreve-se a característica que define o conjunto. Exemplo: conjunto de números primos de 1 a 10. Diagrama de Venn – Coloca-se os elementos dentro de uma figura fechada (um círculo). Exemplo: 1 Fonte: www.sergiobiagigregorio.com.br/www.pucsp.br No diagrama de Venn a ordem dos elementos não tem relevância e os elementos devem aparecer uma única vez. Os conjuntos podem ser classificados de acordo com a quantidade de elementos que possuem: - Conjunto finito – possui um limite de elementos, como por exemplo, o conjunto de vogais. - Conjunto infinito – possui um número infinito de elementos, por exemplo, o conjunto dos números. - Conjunto unitário – possui um único elemento. - Conjunto vazio – não possui nenhum elemento. Observação: o conjunto que possui apenas o número 0 é um conjunto unitário e não vazio. - Conjunto universo – é o conjunto que possui todos os elementos de uma situação, como por exemplo, o conjunto dos dias da semana. Estes são os diagramas lógicos estudados pelo raciocínio lógico. Esses elementos podem ser demonstrados da seguinte forma: - Extensão: Os elementos são separados por chaves; {1,2,3,4...} - Compreensão: Escreve-se a caraterística em questão do conjunto mencionado. Diagrama de Venn: Os elementos são inseridos em uma figura fechada e aparecem apenas uma vez. Todo A é B: Nesse caso o conjunto A é um subconjunto do B, sendo que A está contido em B. Nenhum A é B: Nesse caso os dois conjuntos não tem elementos comuns. Algum A é B: Esse diagrama representa a situação em que pelo menos um elemento de A é comum ao elemento de B. Inclusão Todo, toda, todos, todas. Interseção Algum, alguns, alguma, algumas. Ex: Todos brasileiros são bons motoristas Negação lógica: Algum brasileiro não é bom motorista. 3 Raciocínio Lógico-Matemático - Retire essas 10 pessoas do número fornecido pelo enunciado para aquelas que não sabiam do sistema=60 - O resultado é 135, pois ao somarmos 60+85- 10=135. 3) Dados do enunciado: - O grupo tem 120 empresas; - Como ele disse que 19 empresas não se encaixam nesses grupos, pode-se concluir que pelo menos 101 empresas se encaixam em algum desses itens; • São 20 exportadoras dentre as empresas do nordeste: 20-x; • 19 empresas são familiares: 19-x; • Das empresas familiares 21 são exportadoras: 21-x; Sabendo-se que o Nordeste tem 57 elementos, o azul 48 e o verde 44 pode-se criar um diagrama como no exemplo abaixo: (18+x+19-x+x+20-x) +8+x+21-x+3+x=101 57+8+x+21-x+3+x=101 x+89=101 x=12 4) Observe o seguinte diagrama. De acordo com o diagrama, pode-se afirmar que Disjunção Nenhum A é B. Ex: Algum brasileiro não é bom motorista. Negação lógica: Nenhum brasileiro é bom motorista. Para melhor compreensão... 1) (VUNESP/TJM-SP – Analista de Sistemas (Judiciário) Neste grupo de pessoas, usar só chapéu ou só relógio, nem pensar. Tampouco usar óculos, chapéu e relógio ao mesmo tempo. Quinze pessoas usam óculos e chapéu ao mesmo tempo. Usam chapéu e relógio, simultaneamente, o mesmo número de pessoas que usam apenas os óculos. Uma pessoa usa óculos e relógio ao mesmo tempo. Esse grupo é formado por 40 pessoas e essas informações são suficientes para afirmar que nesse grupo o número de pessoas que usam óculos é a) 20 b) 22 c) 24 d) 26 e) 28 Solução: São 40 acessórios, mas há apenas informações de 16 deles. Sobram 24. Como o número de pessoas que usa apenas óculos é o mesmo que usa chapéu e relógio, 12 pessoas utilizam chapéu e óculos e a outra metade apenas óculos. Resumindo: - Óculos e Chapéu= 15 - Chapéu e Relógio=12 - Só óculos=12 - Óculos e Relógio=1 Total= 40 -Quantos usam óculos: 15+12+1=28 2) Uma pesquisa de rua feita no centro de Vitória constatou que, das pessoas entrevistadas, 60 não sabiam que a polícia civil do Espírito Santo possui delegacia com sistema online para registro ou denúncia de certos tipos de ocorrência e 85 não sabiam que uma denúncia caluniosa pode levar o denunciante à prisão por 2 a 8 anos, além do pagamento de multa. A partir dessas informações, julgue o item seguinte. Considerando-se que também foi constatado que 10 dos entrevistados não sabiam do canal de comunicação online nem das penalidades cabíveis a denúncias caluniosas, é correto concluir que 135 pessoas não tinham conhecimento de pelo menos uma dessas questões. Certo Errado Solução: - Pessoas que não sabiam do sistema e nem das penalidades=10 4 Raciocínio Lógico-Matemático a) todos os músicos são felizes. b) não há cantores que são músicos e felizes. c) os cantores que não são músicos são felizes. d) os felizes que não são músicos não são cantores. e) qualquer músico feliz é cantor. Solução: -Como pode ser visto no diagrama, parte dos felizes não são músicos nem cantores.2 3. LÓGICA DA ARGUMENTAÇÃO. A Lógica de Argumentação pode ser entendida como o estudo criterioso da correção de um raciocínio. Leia o que diz um dos grandes teóricos da lógica, Cezar Mortari, em seu livro “Introdução à Lógica”: A Lógica não procura dizer como as pessoas raciocinam (mesmo porque elas “raciocinam errado”, muitas vezes). Mas se interessa primeiramente pela questão de se aquelas coisas que sabemos ou em que acreditamos – o pontobola de neve Basicamente podemos identificar dois tipos de amostra por bola de neve: 1. Amostra lineal: Cada indivíduo participante deve recomendar outro indivíduo, de forma que a amostra cresça num ritmo linear. 2. Amostra exponencial: Cada indivíduo precisa convidar dois ou mais indivíduos a participar da amostra. Dessa forma, quanto mais gente participar do estudo, mais pessoas serão adicionadas. Vantagens e inconvenientes As principais vantagens dessa técnica são: - Realizar amostra populações de difícil acesso. - É um processo econômico e simples. - Requer planejamento e poucos recursos humanos: os próprios entrevistados fazem a mão de obra. 48 Raciocínio Lógico-Matemático Ela pode ser usada de formas diferentes e para va- riados tipos de análise. Iremos entender melhor como funcionam os arranjos, permutações e também as com- binações e conhecer as diferenças entre eles. Princípio fundamental da contagem O princípio fundamental da contagem é a parte ini- cial do estudo da análise combinatória e indica de forma simplificada o total de possíveis combinações quando é possível multiplicar o número de opções de acordo com todas as opções apresentadas. Um exemplo prático pode ser feito analisando a quantidade de pratos diferentes que podem ser com- binados quando existe a opção de 2 entradas, 3 pratos principais, 3 sobremesas e 5 tipos diferentes de bebida. Para chegar ao resultado de possibilidades de com- binação desses elementos, basta multiplicar todos os números das opções: 2 x 3 x 3 x 5 = 90. Resumindo, é possível ter 90 combinações diferentes de refeição com as opções que foram apresentadas. Análise combinatória e probabilidade A probabilidade estuda os experimentos aleató- rios, ou seja, trata-se de eventos que têm um resultado imprevisível. Como exemplos práticos desses eventos imprevisíveis, é possível citar o cara e coroa com uma moeda, o lançamento de dados com faces numéricas e o sorteio de bolas em uma urna durante o jogo de bingo. O espaço amostral define o conjunto de todos os possíveis resultados desse experimento específico. Por isso, é essencial saber qual é o experimento que será fei- to e a quantidade para determinar o espaço amostral. Dentro do espaço amostral, é possível analisar a quantidade de eventos que podem acontecer. A proba- bilidade é um tema bastante interligado à análise com- binatória. Tipos de análise combinatória A análise combinatória ou combinatória tem três tipos básicos para agrupar os elementos e todos eles precisam utilizar o fatorial, um número que pertença aos naturais e seja maior ou igual a dois. Vamos estudar a seguir os arranjos, combinações e permutações. Arranjos Nos arranjos, os agrupamentos são feitos depen- dendo da ordem e natureza dos elementos. Eles podem ser com repetição e sem repetição. Arranjo com repetição Se você tem 5 algarismos, de 1 a 5, e quer descobrir quantos números com dois algarismos podem ser for- mados, a fórmula de arranjo com repetição é a seguinte: Arranjo sem repetição Se você organiza uma corrida com 20 atletas e vai premiar os 5 primeiros, é preciso criar um arranjo sem repetição. Para isso, a fórmula é a seguinte: Permutação A permutação pode ser explicada como alocar n ele- mentos em n espaços e contar todas as sequências orde- nadas possíveis que podem ser formadas. As permutações são um tipo específico de arranjos, quando: - Não há repetição; - O número de elementos a serem tomados para compor o resultado é igual ao número de elementos no conjunto. Em outras palavras, as permutações são os arranjos de n elementos tomados n a n. Portanto: Combinação As combinações são como arranjos, porém, a ordem dos elementos que compõem um resultado não impor- ta, ou seja, um resultado ABC é considerado igual a um resultado ACB. Neste caso, fala-se das combinações de n elementos tomados k a k, e esta quantidade é calculada da seguinte forma: Análise combinatória: fórmulas Para facilitar o seu entendimento sobre as diferentes fórmulas de análise combinatória, veja o resumo com as principais informações de cada uma delas:11 11 Fonte: www.uel.br/www.grupomadretereza.com.br/www.somatemati- ca.com.br/www.stoodi.com.br/ 49 Raciocínio Lógico-Matemático Como vimos acima, os tipos de análises combinatórias são os arranjos, combinações e permutações, então veja- mos mais detalhadamente sobre eles agora. Os três principais tipos de agrupamentos são arranjos, permutações e combinações. Cada um deles pode ser simples ou com elementos repetidos. Neste tópico, estudaremos os agrupamentos simples. Porém, antes de estudá-los, aprenderemos a seguir o conceito de fatorial. Fatorial de um número O fatorial de um número natural n, representado por n!, é o produto de todos os inteiros positivos menores ou iguais a n. n! = n.(n-1).(n-2)...3.2.1 Definições especiais 0!=1 1!=1 Exemplos 1) Calcule o valor da expressão 100!+101! 99! 2) Calcule a equação (x+1)! = 56. (x -1)! Resposta: x = 7, pois, não existe fatorial de um número negativo. 50 Raciocínio Lógico-Matemático 3) Quatro times de futebol (ê Santos, São Paulo e Flamengo) disputam o torneio dos campeões do mundo. Quan- tas são as possibilidades para os três primeiros lugares? R. Existem 4 possibilidades para o 1º lugar, sobrando 3 possiblidades para o 2º lugar e 2 possibilidades para o 3º lugar 4.3.2 = 24 possibilidades. Arranjo simples Arranjo simples de n elementos tomados p a p, onde n>=1 e p é um número natural, é qualquer ordenação de p elementos dentre os n elementos, em que cada maneira de tomar os elementos se diferenciam pela ordem e natureza dos elementos. A fórmula para cálculo de arranjo simples é dada por: Continuação dos exemplos 5) Quantos números de 3 algarismos distintos podemos formar com os algarismos do sistema decimal (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9) sem os repetir, de modo que: a) COMECEM COM 1 R: O número pode possuir três algarismos, sendo que para o primeiro existe apenas 1 possibilidade (1) e para os outros dois ainda existem 9 números disponíveis: b) COMECEM COM 2 E TERMINEM COM 5 R. Para o primeiro algarismo existe apenas 1 possibilidae (2), e para o terceiro também existe apenas 1 possibilida- de (5). Para o segundo ainda existem 8 possibilidades: c) SEJAM DIVISIVEIS POR 5. R. Para um número ser divisível por 5, ele deve terminar com 0 ou com 5. Primeiramente vamos calcular o número de divisíveis por 5 que terminam com 0: Para o terceiro algarismo existe apenas 1 possiblidade (0), e para os dois primeiros ainda existem 9 números disponíveis. Portanto o número de divisíveis por 5 que terminam com 0 é: Agora calculamos quantos divisíveis por 5 terminam com 5: para o terceiro algarismo existe apenas uma possi- bilidade (5). Para o primeiro algarismo existem ainda 8 possibilidades, pois o número não pode começar com 0 (senão seria um número de 2 algarismos). E para o segundo algarismo também existem 8 possibilidades (o segundo algarismo pode ser 0) Resposta: O número de divisíveis por 5 é 72 + 64 = 136 números 51 Raciocínio Lógico-Matemático 6) Quantos são os números compreendidos entre 2000 e 3000 formados por algarismos distintos escolhidos entre 1,2,3,4,5,6,7,8 e 9? R. O número deve ter quatro algarismos (pois está entre 2000 e 3000). Para o primeiro algarismo existe apenas uma possibilidade (2), e para os outros três ainda existem 8 números disponíveis, então: Permutação simples É um caso particular de arranjo simples. É o tipo de agrupamento ordenado onde entram todos os elementos. Continuação dos exemplos 7) Quantos números de 5 algarismos distintos podem ser formados por 1,2,3,5 e 8? 8) Quantos anagramas da palavra EDITORA: a) COMEÇAM POR A: Para a primeira letra existe apenas uma possibilidade (A), e para as outras 6 letras existem 6 possibilidades. Então o total é: b) COMEÇAM POR A e terminam com E. Para a primeira letra existe 1 possibilidade (A), e para última também só existe 1 (E),e para as outras 5 letras existem 5 possibilidades. Então o total é : 8) Calcule de quantas maneiras podem ser dispostas 4 damas e 4 cavalheiros, numa fila, de forma que não fiquem juntos dois cavalheiros e duas damas. R. Existem duas maneiras de fazer isso: C –D –C- D- C- D- C- D ou D – C- D- C- D- C- D- C Colocando um cavalheiro na primeira posição temos como número total de maneiras: Colocando uma dama na primeira posição temos também: Portanto o total é 576 + 576 = 1152 maneiras. Combinação simples É o tipo de agrupamento em que um grupo difere do outro apenas pela natureza dos elementos componentes. Continuação dos exemplos 9) Resolver a equação 52 Raciocínio Lógico-Matemático Resposta: m = 5. Obs.: m =1 não é a resposta porque não pode haver 10) Com 10 espécies de frutas, quantos tipos de salada, contendo 6 espécies diferentes podem ser feitas? 11) Numa reunião com 7 rapazes e 6 moças, quantas comissões podemos formar com 3 rapazes e 4 moças? O resultado é o produto Princípio Casa dos Pombos O princípio do pombal ou princípio da casa dos pombos é a afirmação de que se n pombos devem ser postos em m casas, e se n > m, então pelo menos uma casa irá conter mais de um pombo. Matematicamente falando, isto quer dizer que se o número de elementos de um conjunto finito A é maior do que o número de elementos de um outro conjunto B, então uma função de A em B não pode ser injetiva. É também conhecido como teorema de Dirichlet ou princípio das gavetas de Dirichlet, pois supõe-se que o primeiro relato deste princípio tenha sido feito por Dirichlet em 1834, com o nome de Schubfachprinzip (“princípio das gavetas”). O princípio do pombal é um exemplo de um argumento de calcular que pode ser aplicado a muitos problemas formais, incluindo aqueles que envolvem um conjunto infinito. Embora se trate de uma evidência extremamente elementar, o princípio é útil para resolver problemas que, pelo menos à primeira vista, não são imediatos. Para aplicá-lo, devemos identificar, na situação dada, quem faz o papel dos objetos e quem faz o papel das gavetas. Exemplo 1 • Quantas pessoas são necessárias para que possa garantir que há pelo menos duas delas fazendo aniversário no mesmo mês? Resposta: 13 pessoas. Pelo princípio da casa dos pombos se houver mais pessoas (13) do que meses (12) é certo que pelo menos duas pessoas terão nascido no mesmo mês. 53 Raciocínio Lógico-Matemático Exemplo 2 • Todos os pontos de um plano são pintados de amarelo ou verde. Prove que podemos encontrar dois pontos de mesma cor que distam exatamente um metro: Solução: Basta imaginarmos um triângulo equiláte- ro de lado igual a um metro. Como são duas cores (ca- sas) e três pontos (pombos),pelo PCP (princípio da casa dos pombos) teremos dois de mesma cor. Embora este princípio seja uma observação trivial, pode ser usado para demonstrar resultados possivel- mente inesperados. Por exemplo, em qualquer grande cidade (digamos com mais de 1 milhão de habitantes) existem pessoas com o mesmo número de fios de cabelo. Demonstração: Tipicamente uma pessoa tem cerca de 150 mil fios de cabelo. É razoável supor que ninguém tem mais de 1.000.000 de fios de cabelo em sua cabeça. Se há mais habitantes do que o número máximo de fios de cabelo, necessariamente pelo menos duas pessoas terão precisamente o mesmo número de fios de cabelo. Generalizações do princípio Uma versão generalizada declara que, se “n” objetos distintos para ser alocados à “m” recipientes, então pelo menos um recipiente deve conter não menos que [n/m] {\displaystyle \lceil n/m\rceil } objetos, onde {\displaysty- le \lceil x\rceil }[x] denota o menor inteiro igual ou supe- rior a x (a função tecto). Uma generalização probabilística do princípio da casa dos pombos define que se “n” pombos são coloca- dos aleatoriamente em “m” casas com uma probabilida- de uniforme 1/m, então pelo menos uma casa de pom- bos terá mais de um pombo com probabilidade: {\displaystyle 1-{\frac {m!}{(m-n)!\;m^{n}}}=1-{\frac {m^{\underline {n}}}{m^{n}}},\!} onde {\displaystyle m^{\underline {n}}} é um fa- torial decrescente até n. Para n = 0 e para n = 1 (e m > 0), que provavelmente é zero; em outras palavras, se tem apenas um pombo, então não deve haver conflitos. Para n > m (mais pombos do que casa de pombos) é um, neste caso coincide com o princípio de casa dos pom- bos normal. Mas mesmo que o número de pombos não exceda o número de casa de pombos (n ≤ m), devido a natureza da atribuição aleatória das casas aos pombos existe uma chance substancial que um confronto ocorra muitas vezes. Por exemplo, se 2 pombos são colocados aleatoriamente em 4 casas de pombos, há uma chance de 25% que pelo menos uma casa de pombo ter mais do que um pombo, para 5 pombos e 10 casas, a proba- bilidade é de 69,76%; e para 10 pombos em 20 casas a probabilidade é de 93,45%. Identificação do espaço amostral e evento de ex- perimentos aleatórios Espaço amostral: para cada experimento aleatório E, define-se espaço amostral S o conjunto de todos os possíveis resultados desse experimento. Exemplos: Jogar um dado e observar o número da face de cima. Então; S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} Jogar duas moedas e observar o resultado. Então: S = {(cara, cara), (cara, coroa),(coroa, cara),(- coroa, coroa)} Observe que o conjunto S pode ser finito ou infinito. Evento: é um conjunto de resultados do experimen- to, em termos de conjuntos, é um subconjunto S. em particular, S e Φ (conjunto vazio) são eventos. S é dito o evento certo e Φ o evento impossível. Se usarmos as operações com conjuntos, podemos formar novos eventos: a) A ∩ B → evento que ocorre se A e B ocorrem; b) A ∪ B → evento que ocorre se A ou B ocorrem; c) Ā → é o evento que ocorre se A não ocorre. Exemplo: Considere o experimento: jogar duas moe- das e observar os resultados: S = {(c, c), (c, k), (k, c), (k, k)} Evento A: ocorrer faces iguais. Logo A = {(c, c), (k, k)} Eventos mutuamente exclusivos Eventos mutuamente exclusivos são aqueles que não podem ocorrer simultaneamente. Portanto dois eventos A e B são mutuamente exclusivos se AB = Φ Exemplo: Considere o experimento: jogar um dado e observar o resultado. S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} Sejam os eventos: A = ocorrer número par e B = ocorrer números ímpar. Logo: A = {2, 4, 6}, B = {1, 3, 5} A e B são considerados mutuamente exclusivos pois A ∩ B = Φ Experimentos aleatórios Entendemos por experimento aleatório os fenômenos que, quando repetidos inúmeras vezes em processos semelhantes, possuem resultados imprevisíveis. O lançamento de um dado e de uma moeda são considerados exemplos de experimentos aleatórios, no caso dos dados podemos ter seis resultados diferentes {1, 2, 3, 4, 5, 6} e no lançamento da moeda, dois {cara, coroa}. Do mesmo modo, se considerarmos uma urna com 50 bolas numeradas de 1 a 50, ao retirarmos uma bola não saberemos dizer qual o número sorteado. Essas situações envolvem resultados impossíveis de prever. Podemos relacionar esse tipo de experimento com situações cotidianas, por exemplo, não há como prever a vida útil de todos os aparelhos eletrônicos de um lote, pois isso dependerá das condições de uso impostas pelas pessoas que adquirirem o produto. Outro exemplo que demonstra a característica de um experimento aleatório são as previsões do tempo. Os experimentos aleatórios produzem possíveis resultados que são denominados espaços amostrais. O espaço amostral possui subconjuntos denominados eventos. Como já citado anteriormente, temos que o número possível de elementos no lançamento de um dado é o seu espaço amostral, isto é, {1, 2, 3, 4, 5, 6} e os subconjuntos, os possíveis eventos são {(1), (2), (3), (4), (5), (6)}. No caso da moeda, o espaço amostral são os dois possíveis resultados {cara e coroa} e os eventos são {(cara), (coroa)}. As cartas também são ótimos exemplos utilizados nos estudos probabilísticos. Temos que o espaço amostral das cartas é constituído de 52 cartas, onde podemos tervários eventos, dependendo da característica escolhida. Veja: 54 Raciocínio Lógico-Matemático 26 cartas vermelhas e 26 cartas pretas. 13 cartas de ouro, 13 cartas de copas, 13 cartas de espadas e 13 cartas de paus.12 12. PROPORCIONALIDADE; RAZÃO E PROPOR- ÇÃO; 12.1 GRANDEZAS DIRETA E INVERSA- MENTE PROPORCIONAIS; 12.2 REGRA DE TRÊS SIMPLES E COMPOSTA; 12.3 PORCENTAGENS; 12.4 JUROS SIMPLES E COMPOSTOS. Proporcionalidade A proporcionalidade estabelece uma relação entre as grandezas e grandeza é tudo aquilo que pode ser me- dido ou contado. No cotidiano existem muitos exemplos dessa rela- ção, como ao dirigir um carro, o tempo que se leva para efetuar o percurso depende da velocidade empregada, ou seja, tempo e velocidade são grandezas proporcio- nais. O que é proporcionalidade? Uma proporção representa a igualdade entre duas razões, sendo que uma razão corresponde ao quociente de dois números. Veja como representá-la a seguir. Lê-se: a está para b assim como c está para d. Acima, vemos que a, b, c e d são os termos de uma proporção, que possui as seguintes propriedades: - Propriedade fundamental: - Propriedade da soma: - Propriedade da subtração: Exemplo de proporcionalidade: Pedro e Ana são ir- mãos e perceberam que a soma das suas idades é igual a idade do pai, que é 60 anos. Se a idade de Pedro está para a de Ana assim como 4 está para 2, qual a idade de cada um deles? Solução: Primeiramente, montamos a proporção utilizando P para idade de Pedro e A para idade de Ana. Sabendo que P + A = 60, aplicamos a propriedade da soma e encontramos a idade de Ana. Aplicando a propriedade fundamental das propor- ções, calculamos a idade de Pedro. Descobrimos que Ana tem 20 anos e Pedro tem 40 anos. 12 Fonte: https://pt.wikipedia.org/ https://www.infoescola.com/ Texto ori- ginalmente publicado em https://www.infoescola.com/matemati Proporcionalidades: direta e inversa Quando estabelecemos a relação entre duas gran- dezas, a variação de uma grandeza provoca uma mu- dança na outra grandeza na mesma proporção. Ocorre então uma proporcionalidade direta ou inversa. Grandezas diretamente proporcionais Duas grandezas são diretamente proporcionais quando a variação ocorre sempre na mesma razão. Exemplo: Uma indústria tem instalado um medidor de nível, que a cada 5 minutos marca a altura de água no reservatório. Observe a variação da altura de água ao longo do tempo. Tempo (min) Altura (cm) 10 12 15 18 20 24 Observe que essas grandezas são diretamente pro- porcionais e possuem variação linear, ou seja, o aumento de uma implica no aumento da outra. A constante de proporcionalidade (k) estabelece uma razão entre os números das duas colunas da se- guinte forma: Genericamente, podemos dizer que a constante para grandezas diretamente proporcionais é dada por x/y = k. Grandezas inversamente proporcionais Duas grandezas são inversamente proporcionais quando uma grandeza varia na razão inversa da outra. Exemplo: João está treinando para uma prova de corrida e, por isso, decidiu verificar a velocidade que ele deveria correr para alcançar a linha de chegada no me- nor tempo possível. Observe o tempo que ele levou em diferentes velocidades. Velocidade (m/s) Tempo (s) 20 60 40 30 60 20 Observe que as grandezas variam inversamente, ou seja, o aumento de uma implica na diminuição da outra na mesma proporção. Veja como é dada a constante de proporcionalida- de (k) entre as grandezas das duas colunas: Genericamente, podemos dizer que a constante para grandezas inversamente proporcionais é encontrada uti- lizando a fórmula x . y = k. Razão e Proporção Na matemática, a razão estabelece uma compara- ção entre duas grandezas, sendo o coeficiente entre dois números. Já a proporção é determinada pela igualdade entre duas razões, ou ainda, quando duas razões possuem o mesmo resultado. Note que a razão está relacionada com a operação da divisão. Vale lembrar que duas grandezas são propor- cionais quando formam uma proporção. Ainda que não tenhamos consciência disso, utiliza- mos cotidianamente os conceitos de razão e proporção. Para preparar uma receita, por exemplo, utilizamos cer- tas medidas proporcionais entre os ingredientes. 55 Raciocínio Lógico-Matemático Atenção! Para você encontrar a razão entre duas grandezas, as unidades de medida terão de ser as mesmas. Exemplos A partir das grandezas A e B temos: Razão: ou A : B, onde b≠0 Proporção: , onde todos os coeficientes são ≠0 Exemplo 1 Qual a razão entre 40 e 20? Lembre-se que numa fração, o numerador é o nú- mero acima e o denominador, o de baixo. Se o denominador for igual a 100, temos uma razão do tipo porcentagem, também chamada de razão cen- tesimal. Além disso, nas razões, o coeficiente que está locali- zado acima é chamado de antecedente (A), enquanto o de baixo é chamado de consequente (B). Exemplo 2 Qual o valor de x na proporção abaixo? 3 . 12 = x x = 36 Assim, quando temos três valores conhecidos, po- demos descobrir o quarto, também chamado de “quarta proporcional”. Na proporção, os elementos são denominados de termos. A primeira fração é formada pelos primeiros ter- mos (A/B), enquanto a segunda são os segundos termos (C/D). Nos problemas onde a resolução é feita através da regra de três, utilizamos o cálculo da proporção para en- contrar o valor procurado. Propriedades da Proporção 1. O produto dos meios é igual ao produto dos ex- tremos, por exemplo: Logo: A·D = B·C Essa propriedade é denominada de multiplicação cruzada. 2. É possível trocar os extremos e os meios de lugar, por exemplo: é equivalente Logo, D. A = C . B Grandezas proporcionais As grandezas proporcionais têm seus valores au- mentados ou diminuídos em uma relação que pode ser classificada como proporcionalidade direta ou inversa. O que são grandezas proporcionais? Uma grandeza é definida como algo que pode ser medido ou calculado, seja velocidade, área ou volume de um material, e é útil para comparar com outras me- didas, muitas vezes de mesma unidade, representando uma razão. A proporção é uma relação de igualdade entre ra- zões e, assim, apresenta a comparação de duas grande- zas em diferentes situações. A igualdade entre a, b, c e d é lida da seguinte forma: a está para b, assim como c está para d. A relação entre as grandezas pode ocorrer de ma- neira diretamente ou inversamente proporcional. Como funcionam as grandezas diretamente e in- versamente proporcionais? Quando a variação de uma grandeza faz com que a outra varie na mesma proporção, temos uma proporcio- nalidade direta. A proporcionalidade inversa é observada quando a mudança em uma grandeza produz uma alte- ração oposta na outra. Proporcionalidade direta Duas grandezas são diretamente proporcionais quando a variação de uma implica na variação da outra na mesma proporção, ou seja, duplicando uma delas, a outra também duplica; reduzindo pela metade, a outra também reduz na mesma quantidade... e assim por dian- te. Graficamente a variação diretamente proporcional de uma grandeza em relação à outra forma uma reta que passa pela origem, pois temos y = k.x, sendo k uma constante. Gráfico de y proporcional a x 56 Raciocínio Lógico-Matemático Exemplo de proporcionalidade direta Uma impressora, por exemplo, tem a capacidade de imprimir 10 páginas por minuto. Se dobrarmos o tem- po, dobramos a quantidade de páginas impressas. Da mesma forma, se pararmos a impressora na metade de um minuto, teremos a metade do número de impressões esperadas. Agora, veremos com números a relação entre as duas grandezas. Em uma gráfica são feitas impressões de livros es- colares. Em 2 horas, são realizadas 40 impressões. Em 3 horas, a mesma máquina produz mais 60 impressões, em 4 horas, 80 impressões, e, em 5 horas, 100 impressões. Tempo (horas) 2 3 4 5 Impressões (número) 40 60 80 100 A constante de proporcionalidade entre as grande- zas é encontrada pela razão entre o tempo de trabalho da máquina e o número de cópiasrealizadas. O quociente dessa sequência (1/20) recebe o nome de constante de proporcionalidade (k). O tempo de trabalho (2, 3, 4 e 5) é diretamente pro- porcional ao número de cópias (40, 60, 80 e 100), pois ao dobrar o tempo de trabalho o número de cópias tam- bém dobra. Cálculo de grandeza diretamente proporcional com regra de três. Para calcular um valor desconhecido entre grande- zas diretamente proporcionais, podemos usar a Regra de Três. No exemplo anterior da gráfica, em 5 horas, quantos livros serão impressos? 2 horas imprimem 40 livros 5 horas imprimem x livros ↑ mais horas de trabalho = ↑ mais livros impressos (grandezas diretas) Usando a propriedade fundamental das proporções, temos: Como havíamos visto na tabela, em 5 h, 100 livros são impressos. Proporcionalidade inversa Duas grandezas são inversamente proporcionais quando o aumento de uma implica na redução da ou- tra, ou seja, dobrando uma grandeza, a correspondente reduz pela metade; triplicando uma grandeza, a outra reduz para terça parte... e assim por diante. Graficamente a variação inversamente proporcional de uma grandeza em relação à outra forma uma hipér- bole, pois temos y = k/x, sendo k uma constante. Gráfico de y inversamente proporcional a x Exemplo de proporção inversa Quando se aumenta a velocidade, o tempo para concluir um percurso é menor. Da mesma forma, ao di- minuir a velocidade mais tempo será necessário para fa- zer o mesmo trajeto. Confira a seguir uma aplicação de relação entre es- sas grandezas. João decidiu contar o tempo que levava indo de casa à escola de bicicleta com diferentes velocidades. Obser- ve a sequência registrada. Tempo (min) 2 4 5 1 Velocidade (m/s) 30 15 12 60 Podemos fazer a seguinte relação com os números das sequências: Escrevendo como igualdade de razões, temos: Nesse exemplo, a sequência de tempo (2, 4, 5 e 1) é inversamente proporcional à velocidade média pedalan- do (30, 15, 12 e 60) e a constante de proporcionalidade (k) entre essas grandezas é 60. Observe que quando um número de uma sequên- cia dobra, o número da sequência correspondente reduz pela metade. Cálculo de grandeza inversamente proporcional com regra de três. No exemplo do João indo de casa à escola de bici- cleta. ↑ maior velocidade = ↓ menor tempo (grandezas in- versas) Andando a 30 m/s João demora 2 min para chegar à escola. Se andar a 12 m/s, quanto tempo ele levará para completar o percurso? Escrevendo as proporções Como se trata de grandezas inversas, devemos in- verter uma razão. Utilizando a propriedade fundamental das propor- ções, multiplicamos cruzado. Como vimos na tabela do exemplo, se João diminuir a velocidade para 12 m/s, ele aumentará o tempo para 5 min. Regra de Três Simples e Composta A regra de três é um processo matemático para a resolução de muitos problemas que envolvem duas ou mais grandezas diretamente ou inversamente pro- porcionais. Nesse sentido, na regra de três simples, é necessá- rio que três valores sejam apresentados, para que assim, descubra o quarto valor. Em outras palavras, a regra de três permite descobrir um valor não identificado, por meio de outros três. A regra de três composta, por sua vez, permite des- cobrir um valor a partir de três ou mais valores conhe- cidos. Grandezas Diretamente Proporcionais Duas grandezas são diretamente proporcionais quando, o aumento de uma implica no aumento da ou- tra na mesma proporção. 57 Raciocínio Lógico-Matemático Podemos substituir o valor de J, na fórmula acima e encontrar a seguinte expressão para o montante: A fórmula que encontramos é uma função afim, des- ta forma, o valor do montante cresce linearmente em função do tempo. Exemplo Se o capital de R$ 1 000,00 rende mensalmente R$ 25,00, qual é a taxa anual de juros no sistema de juros simples? Solução Primeiro, vamos identificar cada grandeza indicada no problema. C = R$ 1 000,00 J = R$ 25,00 t = 1 mês i = ? Agora que fizemos a identificação de todas as gran- dezas, podemos substituir na fórmula dos juros: Entretanto, observe que essa taxa é mensal, pois usamos o período de 1 mês. Para encontrar a taxa anual precisamos multiplicar esse valor por 12, assim temos: i = 2,5.12= 30% ao ano Fórmula de juros compostos O montante capitalizado a juros compostos é en- contrado aplicando a seguinte fórmula: Sendo, M: montante C: capital i: taxa de juros t: período de tempo Diferente dos juros simples, neste tipo de capitaliza- ção, a fórmula para o cálculo do montante envolve uma variação exponencial. Daí se explica que o valor final au- mente consideravelmente para períodos maiores. Exemplo Calcule o montante produzido por R$ 2 000,00 apli- cado à taxa de 4% ao trimestre, após um ano, no sistema de juros compostos. Solução Identificando as informações dadas, temos: C = 2 000 i = 4% ou 0,04 ao trimestre t = 1 ano = 4 trimestres M = ? Substituindo esses valores na fórmula de juros com- postos, temos: Observação: o resultado será tão melhor aproxima- do quanto o número de casas decimais utilizadas na po- tência. Portanto, ao final de um ano o montante será igual a R$ 2 339,71. Porcentagem A Porcentagem ou Percentagem representa uma razão cujo denominador é igual a 100 e indica uma com- paração de uma parte com o todo. O símbolo % é usado para designar a porcentagem. Um valor em porcentagem, pode ainda ser expresso na forma de fração centesimal (denominador igual a 100) ou como um número decimal. Grandezas Inversamente Proporcionais Duas grandezas são inversamente proporcionais quando, o aumento de uma implica na redução da ou- tra. Juros Simples e Compostos Os juros simples e compostos são cálculos efetua- dos com o objetivo de corrigir os valores envolvidos nas transações financeiras, isto é, a correção que se faz ao emprestar ou aplicar uma determinada quantia durante um período de tempo. O valor pago ou resgatado dependerá da taxa co- brada pela operação e do período que o dinheiro ficará emprestado ou aplicado. Quanto maior a taxa e o tem- po, maior será este valor. Diferença entre juros simples e compostos Nos juros simples a correção é aplicada a cada perío- do e considera apenas o valor inicial. Nos juros compos- tos a correção é feita em cima de valores já corrigidos. Por isso, os juros compostos também são chamados de juros sobre juros, ou seja, o valor é corrigido sobre um valor que já foi corrigido. Sendo assim, para períodos maiores de aplicação ou empréstimo a correção por juros compostos fará com que o valor final a ser recebido ou pago seja maior que o valor obtido com juros simples. Diferença entre juros simples e compostos com o passar do tempo. A maioria das operações financeiras utiliza a corre- ção pelo sistema de juros compostos. Os juros simples se restringem as operações de curto período. Fórmula de juros simples Os juros simples são calculados aplicando a seguinte fórmula: Sendo, J: juros C: valor inicial da transação, chamado em matemáti- ca financeira de capital i: taxa de juros (valor normalmente expresso em por- centagem) t: período da transação Podemos ainda calcular o valor total que será resga- tado (no caso de uma aplicação) ou o valor a ser quita- do (no caso de um empréstimo) ao final de um período predeterminado. Esse valor, chamado de montante, é igual a soma do capital com os juros, ou seja: 58 Raciocínio Lógico-Matemático Exemplo: Para facilitar o entendimento, veja a tabela abaixo: Porcentagem Razão Centesimal Número Decimal 1% 1/100 0,01 5% 5/100 0,05 10% 10/100 0,1 120% 120/100 1,2 250% 250/100 2,5 Como Calcular a Porcentagem? Podemos utilizar diversas formas para calcular a por- centagem. Abaixo apresentamos três formas distintas: - regra de três - transformação da porcentagem em fração com denominador igual a 100 - transformação da porcentagem em número decimal Devemos escolher a forma mais adequada conforme o problema que queremos resolver. Exemplo 1: Calcule 30% de 90 Para usar a regra de três no problema, vamoscon- siderar que 90 corresponde ao todo, ou seja, 100%. O valor que queremos encontrar chamaremos x. A regra de três será expressa como: Para resolver usando frações, primeiro temos que transformar a porcentagem em uma fração com deno- minador igual a 100: Podemos ainda transformar a porcentagem em nú- mero decimal: 30% = 0,3 0,3 . 90 = 27 O resultado é o mesmo nas três formas, ou seja, 30% de 90 corresponde a 27. Exemplo 2: 90 corresponde a 30% de qual valor? Note que nesse exemplo, já conhecemos o resultado da porcentagem e queremos conhecer o valor que cor- responde ao todo (100%). Usando a regra de três, temos: Podemos ainda resolver o problema trans- formando a porcentagem em número decimal: 30% = 0,3 Então é só resolver a seguinte equação: Assim, 30% de 300 é igual a 90. 3) 90 corresponde a quanto por cento de 360? Podemos resolver esse problema escrevendo na for- ma de fração: Ou ainda, podemos resolver usando regra de três: Desta forma, 90 corresponde a 25% de 360.13 13. FUNÇÕES. 13.1 CONCEITO DE FUNÇÃO; 13.2 FUNÇÃO DE VARIÁVEL REAL E SEU GRÁFICO NO PLANO CARTESIANO; 13.2 ESTUDO DAS FUNÇÕES DO 1º E 2º GRAUS; 13.3 FUNÇÕES CRESCENTES E DECRESCENTES, MÁXIMOS E MÍNIMOS DE UMA FUNÇÃO; Função Na Matemática, função corresponde a uma associa- ção dos elementos de dois conjuntos, ou seja, a função indica como os elementos estão relacionados. Por exemplo, uma função de A em B significa as- sociar cada elemento pertencente ao conjunto A a um único elemento que compõe o conjunto B, sendo assim, um valor de A não pode estar ligado a dois valores de B. Notação para função: f: A → B (lê-se: f de A em B). Representação das funções Em uma função f: A → B o conjunto A é chamado de domínio (D) e o conjunto B recebe o nome de contrado- mínio (CD). Um elemento de B relacionado a um elemento de A recebe o nome de imagem pela função. Agrupando todas as imagens de B temos um conjunto imagem, que é um subconjunto do contradomínio. Exemplo: observe os conjuntos A = {1, 2, 3, 4} e B = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}, com a função que determina a rela- ção entre os elementos f: A → B é x → 2x. Sendo assim, f(x) = 2x e cada x do conjunto A é transformado em 2x no conjunto B. 13 Fonte: https://www.todamateria.com.br/ 59 Raciocínio Lógico-Matemático Exemplo: Para a função acima: - O domínio é {-1, 1, 2, 4} - O contradomínio é {2, 3, 5, 7} - O conjunto imagem é {2, 3, 5, 7} Função inversa A função inversa é um tipo de função bijetora, por isso é sobrejetora e injetora ao mesmo tempo. Através desse tipo de função é possível criar novas funções ao inverter os elementos. Função composta A função composta é um tipo de função matemática que combina duas ou mais variáveis. Duas funções, f e g, podem ser representadas como função composta por: fog (x) = f(g(x)) gof (x) = g(f(x)) Função modular A função modular associa elementos em módulos e seus números são sempre positivos. Função afim A função afim, também chamada de função do 1º grau, apresenta uma taxa de crescimento e um termo constante. f(x) = ax + b a: coeficiente angular b: coeficiente linear Função linear A função linear é um caso particular da função afim, sendo definida como f(x) = ax. Quando o valor do coeficiente (a) que acompanha o x da função for igual a 1, a função linear é uma função identidade. Função quadrática A função quadrática é também chamada de função do 2º grau. f(x) = ax2+ bx + c, sendo a ≠ 0 a, b e c: coeficientes da função polinomial de grau 2. Função logarítmica A função logarítmica de base a é representada por f(x) = loga x, sendo a real positivo e a ≠ 1. Ao invertermos a função logarítmica passamos a ter uma função exponencial. Função exponencial A função exponencial apresenta uma variável no ex- poente e a base é sempre maior que zero e diferente de um. f(x) = ax, sendo a > 0 e a ≠ 0 Note que o conjunto de A {1, 2, 3, 4} são as entradas, “multiplicar por 2” é a função e os valores de B {2, 4, 6, 8}, que se ligam aos elementos de A, são os valores de saída. Portanto, para essa função: - O domínio é {1, 2, 3, 4} - O contradomínio é {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} - O conjunto imagem é {2, 4, 6, 8} Tipos de funções As funções recebem classificações de acordo com suas propriedades. Confira a seguir os principais tipos. Função sobrejetora Na função sobrejetora o contradomínio é igual ao conjunto imagem. Portanto, todo elemento de B é ima- gem de pelo menos um elemento de A. Notação: f: A → B, ocorre a Im(f) = B Exemplo: Para a função acima: - O domínio é {-4, -2, 2, 3} - O contradomínio é {12, 4, 6} - O conjunto imagem é {12, 4, 6} Função injetora Na função injetora todos os elementos de A pos- suem correspondentes distintos em B e nenhum dos elementos de A compartilham de uma mesma imagem em B. Entretanto, podem existir elementos em B que não estejam relacionados a nenhum elemento de A. Exemplo: Para a função acima: - O domínio é {0, 3, 5} - O contradomínio é {1, 2, 5, 8} - O conjunto imagem é {1, 5, 8} Função bijetora Na função biejtora os conjuntos apresentam o mes- mo número de elementos relacionados. Essa função recebe esse nome por ser ao mesmo tempo injetora e sobrejetora. 60 Raciocínio Lógico-Matemático Função polinomial A função polinomial é definida por expressões polinomiais. f(x) = an . xn + an – 1 . xn – 1 + ...+a2 . x2 + a1 . x + a0 an, an-1, ... , a2, a1, a0: números complexos n: número inteiro x: variável complexa Funções trigonométricas As funções trigonométricas estão relacionadas com as voltas no ciclo trigonométrico, como: Função Seno: f(x) = sen x Função Cosseno:f(x) = cos x Função Tangente: f(x) = tg x Gráfico de uma função A maneira como um elemento y se relaciona com um elemento x é expressa por meio de um gráfico, que nos dá a ideia do comportamento da função. Cada ponto no gráfico é dado por um par ordenado de x e y, onde x é o valor de entrada e y é o resultado da relação definida pela função, ou seja, x → função → y. Para construir um gráfico, cada elemento x da função deve ser inserido no eixo horizontal (abcissas) e os elemen- tos y são posicionados no eixo vertical (ordenadas). Confira alguns exemplos de gráficos de funções. Variáveis e Funções Podemos designar função como uma relação entre dois conjuntos, representada por uma lei de formação, que associa os valores de x e y. De acordo com a lei de formação, cada valor de y depende do valor de x, essa relação de dependência é a principal característica de uma função. O estudo das funções exige conhecimentos básicos, que aju- dam na interpretação de situações problemas e desenvolvimento de cálculos. Conjunto dos números reais Envolve os números racionais (inteiros e fracionários) e os números irracionais. Exemplos: –3, 2/3, –9/2, √2, π, √5, 1, 0, 3, 2/5. Valor absoluto ou módulo O módulo de um número real x é definido por |x| = 0, se o número x = 0, |x| = x se positivo e |–x| = x se x negativo. Exemplos: |2| = |–2| = 2 |4 – 5| = |5 – 4| = 1 |x – b| = b – x, se b > x |x – b| = x – b, se x > b 61 Raciocínio Lógico-Matemático Escala numérica real Consiste em uma reta onde são representados por meio de pontos os números reais. Um número somente é re- presentado por um único ponto e vice-versa. Os números positivos e negativos são representados em lados opostos, em relação ao referencial 0 (zero). A distância entre os pontos numéricos e o 0 é determinada pelo módulo do número. A direita do 0 estão situados todos os números em ordem crescente e a esquerda do 0, todos os números em ordem decrescente. Variável É um símbolo representativo (incógnita) capaz de representar o número de um conjunto real. O conjunto destaca- do é o campo ou domínio da incógnita. Veja os exemplos: x é um produto na prateleira de um supermercado. O domínio de x pode ser o conjunto dos inteiros 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ..... 15. x é um dia do mês de janeiro. O domínio é representado pelos números 1, 2, 3, 4, 5, 6, ..., 31. x é a quantidade (em litros) de combustível de umtanque de automóvel que pode ser usado, cuja capacidade é de 60 litros. O domínio será 0 ≤ x ≤ 60. Constante Refere-se a uma determinada quantidade a qual o valor permanece inalterado num determinado problema. O domínio de uma constante é meramente um número. Função de uma variável Dizemos que uma variável y é função de outra variável x, quando y = f(x), isto é, cada valor do domínio x corres- ponde a um ou mais valores em y. Exemplos: A área do círculo é uma função do seu raio. A área do quadrado é uma função do seu lado. Caso haja necessidade de representar num mesmo problema várias funções de x, usamos símbolos diferentes, tais como f(x), h(x), g(x), p(x), e etc. Exemplos de funções e resoluções a) Dada a função f(x) = x² – 2, determinar f(0), f(2), f(–3), f(1/2). f(0) = 0² – 2 → f(0) = 0 – 2 → f(0) = – 2 f(2) = 2² – 2 → f(2) = 4 – 2 → f(2) = 2 f(–3) = (–3)² – 2 → f(–3) = 9 – 2 → f(–3) = 7 f(1/2) = (1/2)² – 2 → f(1/2) = 1/4 – 2 → f(1/2) = –7/4 Construção do gráfico cartesiano de uma função Para construir o gráfico de uma função f, basta atribuir valores do domínio à variável x e, usando a sentença ma- temática que define a função, calcular os correspondentes valores da variável y. Vamos construir o gráfico da função definida por y=x/2. Escolhemos alguns valores para o domínio, como por exemplo D={2,4,6,8}. Agora calculamos os respectivos valores de y. Assim temos: x=2 y=2/2 = 1 x=4 y=4/2 = 2 x=6 y=6/2 = 3 x=8 y=8/2 = 4 Então, montamos a seguinte tabela: Identificamos os pontos encontrados no plano cartesiano: 62 Raciocínio Lógico-Matemático O gráfico da função será uma reta que passará pelos quatro pontos encontrados. Basta traçar a reta, e o gráfico estará construído. Obs: para desenhar o gráfico de uma reta são necessários apenas dois pontos. No exemplo acima escolhemos 4 pontos, mas bastaria escolher dois elementos do domínio, encontrar suas imagens, e logo após traçar a reta que passa por esses 2 pontos. Função de 1º grau A formação de uma função do 1º grau é expressa da seguinte forma: y = ax + b, onde a e b são números reais e a é diferente de 0. Consideremos x e y duas variáveis, sendo uma dependente da outra, isto é, para cada valor atribuído a x corres- ponde um valor para y. Definimos essa dependência como função, nesse caso, y está em função de x. O conjunto de valores conferidos a x deve ser chamado de domínio da função e os valores de y são a imagem da função. Toda função é definida por uma lei de formação, no caso de uma função do 1º grau a lei de formação será a se- guinte: y = ax + b, onde a e b são números reais e a ≠ 0. Esse tipo de função deve ser dos Reais para os Reais. A representação gráfica de uma função do 1º grau é uma reta. Analisando a lei de formação y = ax + b, notamos a dependência entre x e y, e identificamos dois números: a e b. Eles são os coeficientes da função, o valor de a indica se a função é crescente ou decrescente e o valor de b indica o ponto de intersecção da função com o eixo y no plano cartesiano. Observe: Função crescente Função decrescente Função crescente: à medida que os valores de x aumentam, os valores correspondentes em y também aumentam. Função decrescente: à medida que os valores de x aumentam, os valores correspondentes de y diminuem. Exemplos de funções do 1º grau y = 4x + 2, a = 4 e b = 2 y = 5x – 9, a = 5 e b = –9 y = – 2x + 10, a = – 2 e b = 10 y = 3x, a = 3 e b = 0 y = – 6x – 1, a = – 6 e b = – 1 y = – 7x + 7, a = –7 e b = 7 Raiz ou zero de uma função do 1º grau Para determinar a raiz ou o zero de uma função do 1º grau é preciso considerar y = 0. De acordo com gráfico, no instante em que y assume valor igual a zero, a reta intersecta o eixo x em um determinado ponto, determinando a raiz ou o zero da função. 63 Raciocínio Lógico-Matemático Vamos determinar a raiz das funções a seguir: y = 4x + 2 y = 0 4x + 2 = 0 4x = –2 x = –2/4 x = –1/2 A reta representada pela função y = 4x + 2 intersecta o eixo x no seguinte valor: –1/2 y = – 2x + 10 y = 0 – 2x + 10 = 0 – 2x = – 10 (–1) 2x = 10 x = 10/2 x = 5 A reta representada pela função y = – 2x + 10 inter- secta o eixo x no seguinte valor: 5 y = – 7x + 7 y = 0 –7x + 7 = 0 –7x = –7 x = 1 A reta representada pela função y = –7x + 7 intersec- ta o eixo x no seguinte valor: 1 y = 3x y = 0 3x = 0 x = 0 A reta representada pela função y = 3x intersecta o eixo x no seguinte valor: 0 Função de 2º grau A função de segundo grau, também chamada de função quadrática ou função polinomial do 2° grau, é escrita como: f(x) = ax² + bx + c. Sendo os coeficientes “a, b e c” números reais e “a” diferente de 0 (zero). O grau da função é determinado de acordo com o maior expoente que a incógnita x assume. Ou seja, se em uma função a incógnita x não tiver nenhum expoente, ela é classificada como de primeiro grau, mas se ela tiver o número dois como maior expoente, ela é classificada como de segundo grau. Confira abaixo alguns tipos de funções polinomiais: • Função de primeiro grau: f(x) = ax + b. Exemplo: f(x) = 2x + 1; • Função de segundo grau: f(x) = ax² + bx+ c. Exemplo: f(x)= 4x² – 2x; • Função de terceiro grau: f(x) = ax³ + bx² + cx + d. Exemplo: f(x) 2x³ + x² + 2x + 1; A função de segundo grau é ordenada de forma decrescente em relação aos seus expoentes. Confira como acontece a organização dela: • f(x) = bx+ ax² + cx°: os expoentes que acompanham a incógnita x são respectivamente: 1, 2 e 0; • f(x) = ax² + bx + cxº=0: deve-se organizar de forma decrescente os valores dos expoentes que acompanham as incógnitas; • f(x) = ax² + bx + c = 0: sabendo que qualquer valor elevado ao expoente 0 (zero) é 1, temos cxº= c, logo 1 = c. Função de segundo grau completa e incompleta Uma função de segundo grau pode ser classificada como completa se todos os seus coeficientes (a, b e c) forem diferentes de 0 (zero). Exemplos: f(x) = 2x² + 2y+ 1 --> a = 2, b = 2 e c = 1 f(x) = x² + 4y+ 6 --> a = 1, b = 4 e c = 6 A função de segundo grau também pode ser classificada como incompleta se um dos coeficientes, b ou c, forem iguais a 0 (zero). Exemplos: f(x) = 2x² + 2 --> a = 2, b = 0 e c = 2 f(x) = 5x² --> a = 5, b = 0 e c = 0 Gráfico da função de segundo grau A representação gráfica da função de segundo grau é uma parábola. Se a > 0, a concavidade da parábola estará voltada para cima e se a 0. (Foto: Wikipédia) a 0, a função tem duas raízes reais distintas e a parábola intercepta o eixo x em dois pontos diferentes; • Se = 0, a função tem duas raízes reais iguais e a parábola é tangente ao eixo x; • Se 0, a parábola irá cortar o eixo Y acima da origem; Se c0, a partir do ponto de corte do eixoY a curvatura da parábola irá subir; Se b = 0, após o ponto de corte não haverá inclinações. Função crescente e decrescente A função crescente é aquela em que y aumenta toda vez que x é aumentado. A função decrescente é aquela em que y diminui toda vez que x é aumentado. O gráfico da função crescente está inclinado para cima, e o da função descrente está inclinado para baixo Funções são regras que ligam cada elemento de um conjunto a um único elemento de outro conjunto. Quando se trata de conjuntos numéricos, essas funções assemelham-se a equações que relacionam os elemen- tos de um conjunto a outro por meio de suas variáveis. Uma função é crescente quando, aumentando-se os valores atribuídos ao domínio, os valores do contrado- mínio ficam cada vez maiores; caso contrário, a função é decrescente. Para melhor compreender essas definições, veja al- guns exemplos. Observe: Funções crescentes Um exemplo de função crescente é a função y = 4x + 5. Para perceber isso, observe a tabela a seguir: Observe que o valor de x, a cada linha, é aumentado em uma unidade. Consequentemente, realizando-se os cálculos de y a partir da função dada, percebemos que, a cada linha, o valor dessa variável aumenta em quatro unidades. Assim, quando o valor de x aumenta, o valor de y também aumenta. Por essa razão, a função é crescente. Além disso, apenas observando o gráfico dessa função, é possível perceber que ela é crescente, pois, quanto mais à direita, mais alta a reta fica. Também é possível dizer que uma função é crescen- te quando, diminuindo-se os valores de x, os valores de y diminuem também. Exemplo: Mostre que a função y = 7x + 1 é crescente. Se x = 0 y = 7x + 1 = 7·0 + 1 = 1 Se x = 1 y = 7x + 1 = 7·1 + 1 = 8 Como o valor de y aumenta quando aumentamos o valor de x, a função é crescente. Observe que essa é uma função do primeiro grau, portanto, o seu gráfico é uma reta. Em uma mesma reta, é impossível haver intervalos crescentes e decres- centes. Se em um intervalo a reta for crescente, então, ela será em toda a sua extensão. Dessa maneira, basta observar em dois valores de x que y aumenta para garantir que toda a reta seja cres- cente. Função decrescente Uma função decrescente é aquela em que o valor da variável y diminui sempre que a variável x aumenta. Um exemplo de função decrescente é a seguinte: y = – 3x + 3. Para perceber isso, observe a tabela a seguir: 65 Raciocínio Lógico-Matemático Observe que, cada vez que o valor de x aumenta uma unidade, o valor de y diminui três unidades. Dessa maneira, essa função é decrescente. Além de observar os valores na tabela, também é possível definir se uma função do primeiro grau é cres- cente ou decrescente a partir da análise do seu gráfico. Observe o gráfico decrescente da função acima: Exemplo: Mostre que a função y = – x é decrescente. Para tanto, basta mostrar que, aumentando-se o va- lor de x, o valor de y diminui. Escolheremos, para isso, os valores x = 0 e x = 1. Observe: Se x = 0, y = – x = – 0 = 0 Se x = 1, y = – x = – 1 Observe que, aumentando-se uma unidade no valor de x, o valor de y cai uma unidade; logo, a função é de- crescente. Como identificar funções crescentes e decrescen- tes sem cálculos Existe uma maneira de dizer se uma função do pri- meiro grau é crescente ou decrescente sem fazer qual- quer cálculo. Para isso, basta observar o valor do coefi- ciente “a” da função. Esse coeficiente é proveniente da forma geral da função do primeiro grau: y = ax + b “a” é o número que multiplica a variável, e b é uma constante. A regra para identificar se funções do primei- ro grau são crescentes ou não é a seguinte: Se a > 0, a função é crescente; Se a 0. b) y = – x Decrescente, pois a = – 1 0. Quando uma função não é crescente nem decres- cente, ou seja, quando a = 0, ela é uma função constan- te. Sempre que aumentamos ou diminuímos o valor de x, y permanece constante. O gráfico de um exemplo de função constante é o seguinte: y = 2 Máximos e Mínimos de uma função De forma bem resumida, podemos dizer que os pon- tos de Máximos e Mínimos de uma função são os pontos de picos e de depressões da função. Veja o gráfico: Observando o gráfico podemos identificar que os pontos f(a) e f(b) são pontos de máximo local e f(0) é ponto de mínimo local. Ainda mais, podemos dizer que o ponto f(b) é um máximo absoluto e f(0) é ponto de mínimo absoluto, pois f(b) é o maior valor de f e f(0) é o menor valor de f : . Mas como encontrar estes pontos em uma função qualquer que não se conheça o gráfico? Observamos que nos pontos de máximos e de míni- mos de uma função com intervalos infinitos encontram- -se os pontos críticos (pontos de inflexão). Assim, quando derivamos e igualamos a zero, en- contram-se estes pontos, . Cuidado: nem todo ponto de inflexão é um ponto de máximo ou mínimo, sempre faça o estudo do sinal da função antes e depois dos pontos encontrados, pois o sinal deve mudar. Veja o exemplo da função para o domí- nio , na qual e onde en- contramos , porém esta função é monótona cres- cente (sempre crescente), não havendo troca de sinal em 0. Logo, não há pontos de máximos e de mínimos. Obs: quando temos uma função f continua em um intervalo fechado, [a,b], então tem-se pontos de máxi- mos ou mínimos locais em a e b, mas não necessaria- mente máximos ou mínimos absolutos.14 14 Fonte:https://mundoeducacao.uol.com.br/https://www.somatematica.com. br/https://www.dicasdecalculo.com.br/https://www.educamaisbrasil.com.br/ https://www.todamateria.com.br 66 Raciocínio Lógico-Matemático EXERCÍCIOS 01. (FUNDATEC/2019 - Prefeitura de Sapucaia do Sul/RS) Assinale a alternativa que apresenta um exemplo de tautologia. a) A prova está fácil. b) A prova está difícil. c) João estudou para a prova e Maria ficou feliz. d) João é alto ou João não é alto. e) Se Pedro estudou, então passou no concurso. 02. (FGV/2021 - FUNSAÚDE - CE) O advogado de uma empresa afirmou ao diretor que: “Todos os processos relativos à empresa X foram finalizados” Dias depois, o diretor foi informado que essa afirmação não era verdadeira. O diretor concluiu logicamente que a) nenhum processo da empresa X foi finalizado. b) somente um processo da empresa X não foi finalizado. c) pelo menos um processo da empresa X não foi finalizado. d) foi finalizado pelo menos um processo que não se refere à empresa X. e) todos os processos finalizados não se referiam à empresa X. 03. (CONSULPLAN/2018 - Câmara de Belo Horizonte/MG) Ônibus são incendiados em Belo Horizonte e na Região Metropolitana De acordo com a Polícia Militar, quatro coletivos fo- ram atacados. Em um dos incêndios, os bandidos deixa- ram um bilhete reivindicando melhorias em presídio da Grande BH. (Disponível em: https://g1.globo.com/mg/minas-ge- rais/noticia/onibus-sao-incendiados-em-belo-horizonte- -e-na-regiao-metropolitana.ghtml.) Há fumaça saindo do terminal de ônibus inter- municipais e vários carros do Corpo de Bombeiros indo naquela direção. Pode-se concluir, portanto, que há incêndio no citado terminal. Temos, portanto, um argumento a) dedutivo. b) indutivo forte. c) indutivo fraco. d) lógico dedutivo. 04. (AMEOSC/2019 - Prefeitura de São João do Oeste/SC) Uma criança possui um baú com bolas vermelhas, bolas amarelas e bolas azuis. Ela retira uma bola, observa a sua cor e, em seguida, a devolve para o baú. Tal procedimento é repetido três vezes. Pode-se dizer que o número de resultados possíveis, nas 3 extrações sucessivas, é de: a) 3. b) 9. c) 18. d) 27. 05. (MS CONCURSOS/2019 - Prefeitura de Sonora/MS) Os termos que completam a sequência a seguir são: a) 9 e 1. b) 9 e 0. c) 18 e 1. d) 18 e 0. 06. (IBADE/2020 – Prefeitura de Vila Velha - ES) Exemplos comuns de medidasde dispersão estatística são: I – média; II – mediana; III – variância; IV - desvio padrão; V - amplitude interquartil. Está(ão) correta(s): a) somente V b) somente V e IV. c) somente V, IV e III. d) somente V, IV, III e II. e) l, ll, lll, lV e V. 07. (CESPE / CEBRASPE/2020 - TJ-PA) Considerando que a inferência estatística é um processo que consiste na utilização de observações feitas em uma amostra com o objetivo de estimar as propriedades de uma população, assinale a opção correta. a) Na estatística inferencial, um parâmetro é um valor conhecido, extraído de uma amostra, utilizado para a estimação de uma grandeza populacional. b) Independentemente do tamanho da amostra, um estimador consistente sempre irá convergir para o verdadeiro valor da grandeza populacional. c) A amplitude de uma amostra definirá se a média amostral poderá ser um estimador de máxima verossimilhança da média populacional. d) Sendo â um estimador de máxima verossimilhança de um parâmetro a, então E e) Sendo a e b estimadores de um mesmo parâmetro cujas variâncias são simbolizadas por Var(a) e Var(b). Se Var(a) > Var(b), então é correto afirmar que a é um melhor estimador que b. 08. (CESPE/2017 – TCE/PE) Um estudo de acompanhamento ambiental considerou, para j = 1,2,..., 26, um modelo de regressão linear simples na forma: yj = a + bxj + ej, em que a e b são constantes reais, yj representa a variável resposta referente ao j-ésimo elemento da amostra, xj é a variável regressora correspondente, e ej denota o erro aleatório que segue distribuição normal com média nula e variância V. Aplicando-se, nesse estudo, o método dos mínimos quadrados ordinários, obteve- se a reta ajustada ŷj =1 + 2xj, para j = 1,2,..., 26. Considerando que a estimativa da variância V seja igual a 6 e que o coeficiente de explicação do modelo (R quadrado) seja igual a 0,64, julgue o próximo item. O desvio padrão amostral da variável regressora é igual a 1,6. ( ) Certo ( ) Errado 67 Raciocínio Lógico-Matemático 09. (CESPE/2017 – SEDF) Um levantamento estatístico, feito em determinada região do país, mostrou que jovens com idades entre 4 e 17 anos assistem à televisão, em média, durante 6 horas por dia. A tabela a seguir apresenta outras estatísticas produzidas por esse levantamento. Tendo como referência essas informações, julgue o seguinte item. O índice percentílico de curtose foi superior a 0,4, o que sugere que a distribuição dos tempos T seja lep- tocúrtica. ( ) Certo ( ) Errado 10. (CESPE/2017 – TCE/PE) Um estudo de acompanhamento ambiental considerou, para j = 1,2,..., 26, um modelo de regressão linear simples na forma: yj = a + bxj + ej, em que a e b são constantes reais, yj representa a variável resposta referente ao j-ésimo elemento da amostra, xj é a variável regressora correspondente, e ej denota o erro aleatório que segue distribuição normal com média nula e variância V. Aplicando-se, nesse estudo, o método dos mínimos quadrados ordinários, obteve- se a reta ajustada ŷj =1 + 2xj, para j = 1,2,..., 26. Considerando que a estimativa da variância V seja igual a 6 e que o coeficiente de explicação do modelo (R quadrado) seja igual a 0,64, julgue o próximo item. A correlação linear entre as variáveis x e y é igual a 0,5, pois a reta invertida proporcionada pelo método de mínimos quadrados ordinários é expressa por , para j = 1,2,...,26. ( ) Certo ( ) Errado 11. (CESPE/2017 – TCE/PE) Um estudo de acompanhamento ambiental considerou, para j = 1,2,..., 26, um modelo de regressão linear simples na forma: yj = a + bxj + ej, em que a e b são constantes reais, yj representa a variável resposta referente ao j-ésimo elemento da amostra, xj é a variável regressora correspondente, e ej denota o erro aleatório que segue distribuição normal com média nula e variância V. Aplicando-se, nesse estudo, o método dos mínimos quadrados ordinários, obteve- se a reta ajustada ŷj =1 + 2xj, para j = 1,2,..., 26. Considerando que a estimativa da variância V seja igual a 6 e que o coeficiente de explicação do modelo (R quadrado) seja igual a 0,64, julgue o próximo item. A razão , para cada j = 1,2...,26, é uma variável aleatória que segue distribuição normal com média nula e variância unitária. ( ) Certo ( ) Errado 12. (CESPE/2017 – SEDF) Um estudo estatístico será realizado para avaliar a condição socioambiental de estudantes do 5.º ano do ensino fundamental das escolas da rede pública do DF. A partir de uma lista que contempla todas as turmas do 5.º ano do ensino fundamental das escolas da rede pública do DF, serão selecionadas aleatoriamente 50 turmas. Em seguida, os entrevistadores aplicarão questionários para todos os estudantes matriculados nessas 50 turmas. Com base nessas informações, julgue o seguinte item. A técnica de amostragem a ser empregada nesse es- tudo deverá ser a da amostragem aleatória estratificada, em que cada turma constitui um estrato de estudantes do 5.º ano do ensino fundamental da rede pública do DF. ( ) Certo ( ) Errado 13. (CESPE/2017 – TCE/PE) Para avaliar se a pro- porção p de itens defeituosos enviados por um for- necedor estava acima do valor pactuado de 0,025, um analista, a partir de uma amostra aleatória de itens enviada por esse fornecedor, testou a hipótese nula H0: p ≤ 0,025 contra a hipótese alternativa H1: p > 0,025, utilizando nível de significância α = 1%. A respeito dessa situação hipotética, julgue o se- guinte item. Caso o P-valor do teste efetuado pelo analista seja igual a 0,005, é correto concluir que a afirmação propos- ta na hipótese nula seja verdadeira. ( ) Certo ( ) Errado 14. (Creative Group/2021 - Prefeitura de Jequitibá - MG) Quantos anagramas é possível fazer com a palavra JEQUITIBA a) 9! b) 9!/2! c) 2!/9! d) Nenhuma das alternativas 15. (Quadrix/2021 - CRP - MG) Assinale a alternativa correta. a) A negação de “Se é mineiro, então nasceu em Minas Gerais” é “Se não nasceu em Minas Gerais, então não é mineiro”. b) A negação de “Todo psicólogo é intelectual” é “Nenhum psicólogo é intelectual”. c) “Pão de queijo é gostoso!” é uma proposição. d) “Brasília é a capital de Minas Gerais” é uma proposição. e) As contradições são também denominadas proposições logicamente verdadeiras. GABARITO 01 D 02 C 03 B 04 D 05 A 06 C 07 D 08 CERTO 09 ERRADO 10 CERTO 11 ERRADO 12 ERRADO 13 ERRADO 14 B 15 D 68 Raciocínio Lógico-Matemático Anotações ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________de partida do processo – de fato constituem uma boa razão para aceitar a conclusão alcançada, isto é, se a conclusão é uma consequência daquilo que sabemos. Ou, em outras palavras, se a conclusão está adequadamente justificada em vista da informação disponível, se a conclusão pode ser afirmada a partir da informação que se tem. Cezar Mortari Podemos substituir a palavra “raciocínio” pela palavra “inferência”, ou seja, o ato de concluir algo a partir de duas ou mais informações conhecidas. A Lógica de Argumentação analisa a validade dos raciocínios e das inferências. Por exemplo, considere as seguintes informações: Todo padre é homem. José é padre. Logo, José é homem. A partir de duas “informações” (Todo padre é homem/José é padre) chegamos à conclusão de que José é homem. A Lógica de Argumentação verifica justamente se raciocínios assim são válidos. Com essa noção geral, vamos para os conceitos específicos, para que tudo fique mais claro e preciso. O que é proposição A partícula básica do estudo da Lógica de Argumentação é a proposição, que nada mais é que a expressão linguística que pode ser verdadeira ou falsa. Citando outro grande teórico da Lógica, Irving Copi, fica mais fácil compreender: As proposições são verdadeiras ou falsas, e nisto diferem das perguntas, ordens e exclamações. Só as proposições podem ser afirmadas ou negadas; uma pergunta pode ser respondida, uma ordem dada e uma exclamação proferida, mas nenhuma delas pode ser afirmada ou negada. Não é possível julgá-las como verdadeiras ou falsas. Irving Copi 2 Fonte: www.okconcursos.com.br/www.tudodeconcursosevestibulares.blogs- pot.com Retomando o nosso exemplo, podemos dizer que “Todo padre é homem” é uma proposição, assim como as duas outras afirmações – José é padre/Logo, José é homem. Eu tanto posso afirmar essas expressões como negá- las. (Alguns autores chamam as proposições de enunciado ou sentença. Mas o termo proposição é muito mais comum). O que é um argumento? Agora que sabemos o que é uma proposição, fica mais fácil entender o que é um argumento. Vou citar novamente Copi: Um argumento é qualquer grupo de proposições tal que se afirme ser uma delas derivada das outras, as quais são consideradas provas evidentes da verdade da primeira. Irving Copi Sim, o exemplo citado acima é um argumento. A proposição “José é homem” é derivada das proposições anteriores – Todo padre é homem/José é padre. Um argumento é dividido em algumas partes. Entenda melhor a seguir. Premissas e conclusões A conclusão de um argumento é a proposição encontrada ao final da análise das premissas, que são as proposições iniciais. Voltemos ao nosso exemplo: PREMISSA 1: Todo padre é homem. PREMISSA 2: José é padre. CONCLUSÃO: José é homem. Veja mais um exemplo para você fixar melhor o que são as premissas e as conclusões: PREMISSA 1: Nenhum boi bebe vinho. PREMISSA 2: Russo é um boi. CONCLUSÃO: Russo não bebe vinho. Compreendeu? Se você teve alguma dúvida até aqui deixe um comentário para que possamos sanar suas dificuldades. Verdade e Validade Quando estamos falando de Lógica de Argumentação não importa muito se as proposições são verdadeiras ou não. Considere o argumento a seguir: PREMISSA 1: Toda planta tem asas PREMISSA 2: A laranjeira é uma planta CONCLUSÃO: A laranjeira tem asas Esse é um argumento válido, mesmo que as proposições que o integram sejam falsas. Validade diz respeito à correção do raciocínio. Verdade diz respeito à correspondência entre o que se afirma e a realidade. Para a lógica, não importa se as proposições são verdadeiras ou falsas, quem estuda isso são as outras disciplinas. Na biologia, seria absurdo dizer que uma planta tem asas. A lógica não se preocupa com isso. O importante é que o raciocínio desenvolvido está correto. 5 Raciocínio Lógico-Matemático Argumento conjuntivo Agora vamos começar a conhecer alguns tipos de argumento. O primeiro deles é o argumento conjuntivo. Os argumentos conjuntivos são aqueles em que ocorre a conjunção “e” em alguma das premissas. Veja um exemplo: PREMISSA 1: Todo padre é homem e possui nível superior. PREMISSA 2: José é padre. CONCLUSÃO: José é homem e possui nível superior. A conjunção nos leva à ideia de intersecção. Ou seja, um ou mais elementos que faz parte de mais de um conjunto. Nesse caso, “padre” faz parte do conjunto dos homens e do conjunto do nível superior. Argumento disjuntivo Os argumentos disjuntivos são aqueles onde pelo menos uma das premissas possui uma disjunção “ou”. Veja o exemplo a seguir: PREMISSA 1: Todo padre é homem ou tem nível superior. PREMISSA 2: Padre José é homem. CONCLUSÃO: Padre José não tem nível superior. A disjunção traz a ideia de exclusividade de um elemento em relação a dois conjuntos. No nosso exemplo, quem é padre não pode ser, ao mesmo tempo homem e ter nível superior. Se for um dos dois, não é o outro. Argumento condicional Esse é um tipo de argumento bastante comum para ser analisado em provas de concursos. Caracteriza-se pela utilização da forma “Se… Então…”. Entenda melhor: PREMISSA 1: Se o Palmeiras é campeão, irei comemorar. PREMISSA 2: O Palmeiras é campeão. CONCLUSÃO: Irei comemorar. Esse tipo de argumento é bem autoexplicativo. A premissa impõe uma condição para que algo ocorra. Argumento bicondicional Nesse caso, a expressão que caracteriza o argumento é “se, e somente se…”. Veja um exemplo: PREMISSA 1: O padre reza a missa se, e somente se, for domingo. PREMISSA 2: O padre reza a missa. CONCLUSÃO: É domingo. Argumento Dedutivo Você já ouviu falar da diferença entre dedução e indução? Ter essa compreensão é bastante importante na Lógica de Argumentação. Primeiro, vamos conhecer o que é um argumento dedutivo. Ele ocorre quando partimos do geral para o particular. A conclusão do argumento está implícita nas premissas, como no nosso primeiro exemplo: PREMISSA 1: Todo padre é homem. PREMISSA 2: José é padre. CONCLUSÃO: José é homem. Argumento Indutivo Já no argumento indutivo ocorre o contrário, passamos do particular para o geral. Ou seja, a partir da observação de vários casos particulares chegamos a uma conclusão geral. Veja um exemplo: PREMISSA 1: Os padres do Hemisfério Norte são homens. PREMISSA 2: Os padres do Hemisfério Sul são homens. CONCLUSÃO: Todos os padres são homens. O que são falácias Provavelmente você já deve ter ouvido falar que alguém estava dizendo uma falácia. Você sabe o que isso significa? Sabia que isso tem muito a ver com Lógica de Argumentação? Falácia nada mais é que um argumento inválido. É quando alguém utiliza premissas que parecem sustentar a conclusão, mas que, após uma análise criteriosa percebe-se que a sustentação é inválida. A seguir, 4 tipos de falácias bastante comuns: Falácia do falso dilema Quando limitamos as opções de escolha a um dilema, escondendo as demais possibilidades existentes. Exemplo: ou vota no PSDB, ou vota no PT. Na verdade, é possível votar em qualquer outro partido político. Falácia do apelo à Ignorância É quando consideramos que algo é verdadeiro só porque não há provas de que é falso. Exemplo: existe vida após a morte. Nunca se provou o contrário! O fato de não ter sido provado o contrário não garante que há, de fato, vida após a morte. Falácia ad hominem É quando desconsideramos a verdade para atacar quem profere a verdade. Exemplo: João nunca jogou futebol, então não pode falar sobre as regras de uma partida. Mesmo não tendo jogado futebol, João pode saber as regras de uma partida. Falácia do apelo à autoridade Nesse caso, consideramos um argumento verdadeiro apenas porque determinada autoridade falou. Exemplo: Caetano Veloso disse que o violão tem cinco cordas. Como ele é um grande violonista, a afirmação é verdadeira. A autoridade de Caetano Veloso como violonista não torna verdadeira a afirmação. Tabela de Verdade Uma ferramenta bastante utilizada para verificar a validade de argumentos em provas de concursoé a chamada Tabela de Verdade. A Tabela de Verdade simula possibilidades de relações entre premissas nos diversos tipos de argumento, mostrando a conclusão que é obtida como resultado.3 4. TIPOS DE RACIOCÍNIO. Em lógica, pode-se distinguir três tipos de raciocínio lógico: dedução, indução e abdução. Em lógica, pode-se distinguir três tipos de raciocínio lógico: dedução, indução e abdução. Dada uma premis- sa, uma conclusão, e uma regra segundo a qual a pre- missa implica a conclusão, eles podem ser explicados da seguinte forma: 3 Fonte: www.segredosdeconcurso.com.br 6 Raciocínio Lógico-Matemático - Dedução corresponde a determinar a conclusão. Utiliza-se da regra e sua premissa para chegar a uma conclusão. Exemplo: “Quando chove, a grama fica molhada. Choveu hoje. Portanto, a grama está molhada.” É comum associar os matemáticos com este tipo de raciocínio. - Indução é determinar a regra. É aprender a regra a partir de diversos exemplos de como a conclusão segue da premissa. Exemplo: “A grama ficou molhada todas as vezes em que choveu. Então, se chover amanhã, a grama ficará molhada.” É comum associar os cientistas com este estilo de raciocínio. - Abdução significa determinar a premissa. Usa- se a conclusão e a regra para defender que a premissa poderia explicar a conclusão. Exemplo: “Quando chove, a grama fica molhada. A grama está molhada, então pode ter chovido.” Associa-se este tipo de raciocínio aos diagnosticistas e detetives. Raciocínio Dedutivo Raciocínio dedutivo significa usar um dado conjunto de informações para deduzir outras informações a par- tir da lógica. O raciocínio dedutivo pode ser usado para provar que essas novas informações são verdadeiras. Exemplo: Premissa principal: Todos os seres humanos são mortais. Premissa menor: Sócrates é humano. Conclusão: Sócrates é mortal. Combinando a regra geral “todos os seres humanos são mortais” (premissa principal) com a situação espe- cífica “Sócrates é humano” (premissa menor), pode-se concluir que “Sócrates é mortal”. Esse tipo específico de raciocínio - duas premissas gerando uma conclusão - é chamado de silogismo e normalmente é tema de testes de raciocínio dedutivo. Observe que o raciocínio dedutivo não fornece no- vas informações, apenas rearranja informações que já são conhecidas em novas afirmações ou verdades. En- tão, raciocínio dedutivo é “se isso for verdade, então isso também é verdade”. Raciocínio Indutivo O raciocínio indutivo visa encontrar padrões ou ten- dências e, em seguida, fazer uma generalização e extra- polar. Portanto, não se tem certeza de que uma conclu- são baseada no raciocínio indutivo é 100% verdadeira. Uma hipótese famosa é: “Todos os cisnes são brancos” Esta conclusão foi obtida após observar-se que den- tre uma grande quantidade de cisnes nenhum era negro. Consequentemente, assumiu-se que cisnes negros não existem. O raciocínio indutivo é, portanto, uma forma arriscada de raciocínio lógico, uma vez que a conclusão pode ser facilmente refutada bastando, nesse caso dos cisnes, encontrar um único cisne negro. Outro exemplo comum de raciocínio indutivo usa- do frequentemente em testes de aptidão são sequências numéricas. Tente determinar o padrão, generalize e ex- trapole para encontrar o próximo número da série. 6, 9, 12, 15, ? A resposta lógica para essa tendência parece ser 18, mas você não pode dar 100% de certeza. Existe a pos- sibilidade dessa sequência representar algo estranho, diferente do esperado, fazendo com que o próximo nú- mero da série fuja do padrão óbvio. Outra forma comum de teste de raciocínio indutivo consiste em sequências de figuras (raciocínio abstrato). Eles seguem a mesma metodologia mencionada ante- riormente: encontre o padrão e extrapole para encontrar a próxima figura. Raciocínio indutivo consiste basicamente nisso: olhe para as informações dadas, faça uma generalização e ex- trapole. Nesses casos, sempre haverá o julgamento de uma generalização, que pode ou não ser verdade. En- quanto no raciocínio dedutivo, não há julgamento. As conclusões são verdades com base nas informações for- necidas. Raciocínio Abdutivo O raciocínio abdutivo é um pouco semelhante ao raciocínio indutivo. Inicialmente era chamado de “adivi- nhação”, já que as conclusões apresentadas são basea- das em probabilidades. No raciocínio abdutivo presume- -se que a conclusão mais plausível é também a correta. Exemplo: Premissa principal: O pote está cheio de bolinhas amarelas. Premissa menor: João tem uma bolinha amarela na mão. Conclusão: A bolinha amarela na mão do João foi retirada do pote. Por raciocínio abdutivo, a possibilidade de João ter pego a bolinha amarela do pote é razoável, mas é pu- ramente baseada em especulação. A bolinha amarela poderia ter sido, por exemplo, comprada em uma loja. Portanto, abduzir que João pegou a bolinha amarela do pote a partir da observação do “pote cheio de bolinhas amarelas” pode levar a uma conclusão falsa. Raciocínio Lógico Formal e Informal O raciocínio formal é um tipo de raciocínio lógico baseado em premissas e conclusões válidas e, portanto, é uma forma de raciocínio dedutivo. Enquanto que no raciocínio informal, além de todos os elementos dedu- tivos do raciocínio formal, também é usado probabili- dades para obter-se conclusões. Dessa forma, pode-se dizer que o raciocínio informal está relacionado ao ra- ciocínio abdutivo. O que você precisa entender é que a resposta corre- ta para qualquer argumento de raciocínio lógico requer a identificação adequada de relações entre afirmações (tipicamente fatos e opiniões) e não a exatidão dessas afirmações.4 4 Fonte: www.fnde.gov.br/www.wikyhub.com 7 Raciocínio Lógico-Matemático 5. PROPOSIÇÕES LÓGICAS SIMPLES E COMPOSTAS. Chamamos de proposições uma declaração que re- presenta um sentido completo, que pode ser verdadeira ou falsa. Exemplo: -- 2 > 1: é uma proposição com valor lógico verdadeiro; -- 2 = 0: é uma proposição com valor lógico falso. A lógica matemática classifica as proposições basea- do em dois princípios: - Princípio da Não-Contradição “Uma proposição não pode ser verdadeira e falsa ao mesmo tempo”. - Princípio do Terceiro Excluído “Toda proposição ou é falsa ou é verdadeira, não há uma terceira opção”. Valores Lógicos das Proposições As proposições só podem ser verdadeiras ou falsas, levando em conta os princípios acima. São proposições: - “O Brasil é um grande país”. É uma proposição verdadeira; - “Cinco mais três é igual a dez”. É uma proposição falsa; - “O número 2 é primo”. É uma proposição verdadeira; - “O número 11 é par”. É uma proposição com valor lógico falso. Não são proposições: - “Maria gosta de café?”. Não podemos classificar como verdadeira ou falsa, pois depende de uma resposta. É uma oração interrogativa. - “João, vá estudar!”. Orações imperativas não dá para classificar como verdadeira ou falsa. Proposições Simples e Compostas As proposições podem ser classificadas em simples e compostas. As proposições são chamadas de simples se estiverem únicas, sem a presença de conectivos. Proposições simples ou atômicas As proposições simples são formadas por uma única proposição. Elas são nomeadas pelas letras minúsculas do alfabeto. Proposições compostas As proposições compostas são formadas pela cone- xão de duas ou mais proposições simples. Elas são no- meadas pelas letras maiúsculas do alfabeto. Utilizando os conectivos podemos conectar as pro- posições simples, gerando-se as proposições compostas. Exemplo: - A: o número 3 é par e o número 2 é ímpar; - B: se o Brasil é um país continental então os Estados Unidos também é; - C: o número 4 é par ou o número 7 é primo; - D: a banana é amarela se, e somente se, ela está madura. Podemos ver nos exemplos acima os conectivos em negritos. Os conectivos conectam proposições simples. Podemos, então, utilizar letras minúsculas para nomear as proposições simples e o símbolo de cada conectivos. - A: p ∧ q - B:b → e - C: r ∨ s - D: m ↔ v Analisando agora os valores lógicos de cada uma das proposições podemos afirmas que A, B, C e D possuem os seguintes valores lógicos F, V, V e V, respectivamente. Tabela Verdade A tabela verdade é utilizada para poder descobrir o valor lógico de uma proposição composta. As proposições simples são relativamente fáceis de saber seu valor lógico, mas uma proposição composta formada por outras proposições simples, pode ser difícil dizer se é verdadeira ou falsa. Por esse motivo é que usamos a tabela verdade para analisar cada caso e descobrir o valor lógico da proposição. Exemplo: Vamos construir uma tabela verdade para a seguinte proposição: p ∧ q. p q p ∧ q V V V V F F F V F F F F Pela tabela verdade não podemos afirmar que a expressão p ∧ q seja verdade. Ela somente é verdade para um caso, quando p e q forem verdades. Sobre o Número de Linhas da Tabela Verdade Na tabela verdade é apresentada todas as possíveis combinações para os valores V e F a cada uma das proposições simples. No número de linhas que uma tabela verdade terá, leva em consideração o total de proposições simples. Para determinar a quantidade de linhas da tabela verdade, utilizamos a seguinte fórmula: 2n. Onde n é o total de proposições simples. Para construir a tabela verdade devemos seguir os seguintes passos: 1. Determinar o número de linhas que a tabela terá, utilizando a fórmula: 2n; 2. Atentar para a precedência entre os conectivos nas proposições; 3. Aplicar os valores lógicos para cada uma das proposições na tabela verdade. Exemplo: Considere a seguinte proposição composta: - Se há nuvens, choverá ou teremos vento. Indicando as proposições simples como: - p: Se há nuvens; - q: choverá; - r: teremos vento. Agora vamos ligar as proposições utilizando conectivos: - (p → q) ∨ r 8 Raciocínio Lógico-Matemático Vamos então construir a tabela verdade para a proposição acima. A tabela terá 8 linhas, pois a proposição composta, (p → q) ∨ r, é formada por três proposições simples, p, q e r, então pelo teorema das linhas, temos que: 23 = 8. Devemos agora colocar cada uma das proposições simples separada em cada uma coluna. Depois devemos olhar para as proposições com dependência, como p → q, que está em parênteses e p e q dependem do valor lógico uma da outra. Por fim, na última coluna colocamos toda a proposição composta. p q r p → q (p → q) ∨ r V V V V V V V F V V V F V F V V F F F F F V V V V F V F V V F F V V V F F F V V Na primeira coluna, dividimos os valores lógicos na metade, 4V e 4F. Na segunda coluna a metade da metade da primeira, 2V e 2F, intercalados. E na terceira coluna a metade da metade da segunda, 1V e 1F, intercalados. Analisamos a proposição, p → q, que assume valor lógico falso, quando p é verdadeiro e q falso, e valor lógico verdadeiro caso contrário. Pela tabela verdade não podemos afirmar que a proposição composta, (p → q) ∨ r, é verdadeira, pois para um caso ela é falsa. Operações Lógicas sobre as Proposições e a Tabela Verdade Vamos agora analisar as operações lógicas das pro- posições e também o valor lógico para as proposições de acordo com cada um dos conectivos usados. Vamos também construir a tabela verdade para cada caso. Conjunção A conjunção de duas proposições simples, p e q, é in- dicada por: p ∧ q (leia-se: p e q). A conjunção é verdadeira quando as duas proposições têm valor lógico verdadeiro. A tabela verdade para a conjunção de duas proposi- ções é a seguinte: p q p ∧ q V V V V F F F V F F F F Disjunção A disjunção de duas proposições simples, p e q, é indicada por: p ∨ q (leia-se: p ou q). A disjunção é verda- deira quando pelo menos uma das proposições têm valor lógico verdadeiro. A tabela verdade para a disjunção de duas proposi- ções é a seguinte: p q p ∨ q V V V V F V F V V F F F Condicional A condicional de duas proposições, p e q, é indicada por: p → q (leia-se: se p então q). A condicional é falsa quando a primeira proposição é verdadeira e a segunda é falsa, e verdadeira nos demais casos. A tabela verdade para a condicional de duas propo- sições é a seguinte: p q p → q V V V V F F F V V F F V Bi-condicional A bi-condicional de duas proposições, p e q, é indi- cada por: p ↔ q (leia-se: p se, e somente se, q). A bi-con- dicional é verdadeira quando as duas proposições têm o mesmo valor lógico. A tabela verdade para a bi-condicional de duas pro- posições é a seguinte: p q p ↔ q V V V V F F F V F F F V Negação Negamos uma proposição atribuindo antes dela o si- nal ¬ ou ~. Dessa forma a negação da proposição p é: ¬p (leia-se: não p). A negação altera o valor lógico de uma proposição, ou seja, se p tem valor lógico verdadeiro, en- tão ¬p terá valor lógico falso e vice-versa. A tabela verdade para a negação de uma proposição é a seguinte: p ¬p V F F V Tautologia Tautologia é uma palavra de origem grega que tem o seguinte significado: tautó – significa: o mesmo; e logos – significa: a mesma coisa já dita. Na lógica matemática, uma tautologia é usada para dizer que uma proposição é sempre verdadeira. No dia a dia usamos expressões que tem a mesma ideia. Exemplo: - Entrar para dentro; - O açúcar é doce. As proposições compostas são verdadeiras quando as proposições simples assumem valores lógicos diferen- tes e e mesmo assim elas continuam verdadeiras. 9 Raciocínio Lógico-Matemático DISJUNÇÃO INCLUSIVA A disjunção inclusiva une duas ou mais proposições através do conectivo “ou”. Símbolo utilizado: ∨ Exemplo: p: Eu gosto de Matemática. q: Eu gosto de Física p ∨ q: Eu gosto de matemática ou de Física. A proposição composta resultante da disjunção inclusiva será falsa apenas quando ambas forem falsas. Veja: DISJUNÇÃO EXCLUSIVA A disjunção exclusiva une duas ou mais proposições da seguinte forma: Dizemos: “ou p, ou q” Símbolo utilizado: ∨ Exemplo: p: Ana vai morar na Bahia. q: Ana vai morar em São Paulo. p ∨ q: ou Ana vai morar na Bahia ou Ana vai morar em São Paulo. A proposição composta resultante da disjunção exclusiva será verdadeira apenas quando apenas uma das proposições for verdadeira. Veja: CONDICIONAL O conectivo lógico condicional une duas proposições da seguinte forma: Dizemos: “se p, então q” Símbolo utilizado: → Exemplo: p: Pratico esportes q: Tenho um bom preparo físico p → q: Se pratico esportes, então tenho um bom preparo físico. Podemos provar que uma proposição composta é uma tautologia através da tabela verdade. Se a última co- luna da tabela conter somente V, então a proposição é uma tautologia. Exemplo: O caso mais simples de tautologia é p ∨ (¬p) (leia-se: p ou não p). Podemos ver a tabela verdade a seguir: p ¬p p ∨ (¬p) V F V F V V Veja que na última coluna temos somente V. Exemplo: Vamos ver se a proposição composta q → (p → q) é uma tautologia: p q p → q q → (p → q) V V V V V F F V F V V V F F V V De fato, temos uma tautologia, pois a última coluna é toda V. Importante: Na tabela verdade podemos ter as seguintes situa- ções: - Última coluna ter somente V: tautologia; - Última coluna ter V e F: contingente ou satisfatível; - Última coluna ter somente F: contradição ou insatísfatível.5 6. CONECTIVOS LÓGICOS. Os conectivos lógicos são utilizados para operar as proposições simples, transformando-as em proposições compostas. Eles são de suma importância para a interpretação das questões nas provas de concursos. São eles: “e”, “ou”, “se, então”, “se, e somente se” e “ou… ou…”. CONJUNÇÃO A conjunção une duas ou mais proposições pelo conectivo “e”. Símbolo utilizado: ∧ Exemplo: p: Pedro tem uma bicicleta q: Pedro tem um carro p ∧ q: Pedro tem uma bicicleta e um carro. A proposição composta resultante da conjunção será verdadeira apenas quando ambas forem verdadeiras. Veja: 5 Fonte: www.matematicabasica.net 10 Raciocínio Lógico-Matemático Veja que a condicional será falsa em apenas um caso: BICONDICIONAL O conectivo lógico bicondicional é formado por duas condicionais.Utilizamos uma bicondicional quando temos p→q e q→p. Dizemos: “p se e somente q” Símbolo utilizado: ↔ Exemplo: p: 5 + 3 = 9 q: 9 – 5 = 3 p ↔ q: 5+3=9 se e somente se 9-5=3 A bicondicional será verdadeira quando as proposições utilizadas possuírem o mesmo valor lógico. Veja:6 7. ELEMENTOS DE TEORIA DOS CONJUNTOS. Antes de analisarmos a teoria dos conjuntos em correlação com a lógica, vamos fazer uma breve abordagem sobre a teoria dos conjuntos e na sequência, sua aplicação no estudo da lógica. A teoria dos conjuntos é o ramo da matemática que estuda conjuntos, que são coleções de elementos. Vamos começar estudando os símbolos matemáticos usados neste ramo. s Símbolos : pertence : existe : não pertence : não existe : está contido : para todo (ou qualquer que seja) : não está contido : conjunto vazio : contém N: conjunto dos números naturais : não contém Z : conjunto dos números inteiros / : tal que Q: conjunto dos números racionais : implica que Q’= I: conjunto dos números irracionais : se, e somente se R: conjunto dos números reais 6 Fonte: www.sabermatematica.com.br 11 Raciocínio Lógico-Matemático Produto Cartesiano Dados os conjuntos A e B, chama-se produto cartesiano A com B, ao conjunto AxB, formado por todos os pares ordenados (x,y), onde x é elemento de A e y é elemento de B, ou seja Número de subconjuntos de um conjunto: se um conjunto A possuir n elementos, então existirão 2n subconjuntos de A. Teoria de conjuntos e lógica Conforme nos ensina Mortari (2001, p. 2), “a lógica é a ciência que estuda os princípios e métodos de infe- rências, tendo o objetivo principal de determinar em que condições certas coisas se seguem (são consequência), ou não, de outras”. Sabemos também que o estudo pela lógica inclui também o estudo de técnicas que auxiliam a produzir uma conclusão a partir da informação disponível” (MOR- TARI, 2001, p. 16), ou seja, a lógica procura analisar um determinado problema e retirar informações do mesmo para obter uma conclusão aceitável. Sá e Rocha (2012, p. 415) definem que a lógica é uma “ciência autônoma cujo objeto é, no essencial, o estudo das leis do pensamento, a análise e classificação das for- mas de raciocínio e sua validade”. Desse modo, pode-se dizer que a Lógica é uma ciência independente, porém usamos, instrumentalmente, em outras ciências, além de ser considerada a ciência do raciocínio ou mesmo da ra- zão, como muitos a tratam. Assim sendo, o objetivo da lógica consiste no estudo dos princípios lógicos usados no raciocínio. Como explica Machado “[...] A lógica trata das formas de argumentação, das maneiras de encadear nosso raciocínio para justificar, a partir de fatos básicos, nossas conclusões. A lógica se preocupa com o que se pode ou não concluir a partir de certas informações” (MACHADO, 2000, p. 11). Podemos concluir, a partir das colocações citadas acima, que lógica é uma ciência que estuda a estrutura e as expressões do conhecimento e do raciocínio váli- do, examinando, de forma genérica, as maneiras que a argumentação pode tomar, permitindo verificar se um enunciado é verdadeiro ou não. Notações importantes sobre conjuntos Conjuntos são usados para descrever propriedades matemáticas. Para os nossos estudos, admitiremos que existe um conjunto universal com todos os elementos do ambiente matemático que estamos trabalhando, denotando-o por U e um conjunto vazio que não possui elementos, denotado por Ø. Símbolos das operações : A intersecção B : A união B a - b: diferença de A com B a b: a maior que b : a maior ou igual a b : a e b : a ou b Conceito de conjuntos Conjunto vazio É um conjunto que não possui elementos. O conjunto vazio é representado por { } ou . Subconjuntos Quando todos os elementos de um conjunto A qualquer pertencem a um outro conjunto B, diz-se, então, que A é um subconjunto de B, ou seja A B. Observações: - Todo o conjunto A é subconjunto dele próprio, ou seja ; - O conjunto vazio, por convenção, é subconjunto de qualquer conjunto, ou seja União de Conjuntos Dados os conjuntos A e B, define-se como união dos conjuntos A e B ao conjunto representado por , formado por todos os elementos pertencentes a A ou B, ou seja: Intersecção de Conjuntos Dados os conjuntos A e B, define-se como intersecção dos conjuntos A e B ao conjunto representado por , formado por todos os elementos pertencentes a A e B, simultaneamente, ou seja: Diferença de Conjuntos Dados os conjuntos A e B, define-se como diferença entre A e B (nesta ordem) ao conjunto representado por A-B, formado por todos os elementos pertencentes a A, mas que não pertencem a B, ou seja 12 Raciocínio Lógico-Matemático Em geral, conjuntos são indicados por letras maiúsculas e os elementos dos conjuntos são indicados por letras minúsculas. Para indicar que um elemento x pertence ao conjunto A, usamos a notação x€A. Se o elemento x não pertence ao conjunto A, denotamos por x A. Se os elementos de um conjunto A possuem uma mesma propriedade P=P(x), escrevemos este conjunto na forma A = { x: P(x) é verdadeira } ou A = { x| P(x) é verdadeira }. Definição: Um conjunto A é subconjunto de B se, para todo x€A tem-se que x€B, denotando esta inclusão, por A B. Se A é diferente de B, diz-se que A é um subconjunto próprio de B. Definição: Um conjunto A é superconjunto de B se B A. Se A é diferente de B, diz-se que A é um superconjunto próprio de B. Definição: Dois conjuntos A e B são iguais, se e somente se, todo elemento de A é elemento de B e todo elemento de B é elemento de A. Os conjuntos A e B são iguais se, e somente se, A B e B A. Quando A e B são iguais, usamos a notação A=B. Definição: Se dois conjuntos A e B não são iguais, diz-se que A e B são diferentes e usamos a notação A ≠ B. Definição: A reunião de dois conjuntos A e B é o conjunto de todos os elementos que pertencem ao conjunto A ou ao conjunto B A B = {x : x€A ou x€B } Definição: A interseção de dois conjuntos A e B é o conjunto de todos os elementos que pertencem ao conjunto A e ao conjunto B A B = {x : x€A e x€B } Definição: Dois conjuntos A e B são disjuntos se, A B = Ø. Definição: Sejam S e U conjuntos tal que S U. Define-se o complementar de S em U, denotado por U–S ou por U \S, como U–S = { x€U : x S } Se o conjunto U se refere ao universo U que se considera no contexto, é normal denotar o complementar de S, como Sc = { x€U : x S } Teorema: Se S U, então U–S = U Sc. Observação: Em geral, as propriedades válidas para dois conjuntos também são válidas para um número finito de conjuntos, mas nem sempre são verdadeiras para um número infinito de conjuntos. Definição: Seja a coleção de conjuntos {Ai}i€M, onde M={1,2,3,...,m}. A reunião dos conjuntos Ai é o conjunto de todos os elementos que pertencem a pelo menos um dos Ai: m i=1 Ai = {x : x€Ai para algum i€M } Definição: A interseção dos conjuntos Ai é o conjunto de todos os elementos que pertencem a todos os Ai: m i=1 Ai = {x : x€Ai para todo i€M } Nas definições acima, se o conjunto M for substituído pelo conjunto N={1,2,3,4,...} e a letra m for substituída pelo símbolo , a reunião será indicada por: i=1 Ai = {x : x€Ai para algum i€N } e a interseção por: i=1 Ai = {x : x€Ai para todo i€N } Elementos de Lógica matemática: Este assunto é comum mas relembramos alguns conceitos da Lógica Matemática. Uma proposição lógica verdadeira é denotada pela letra V ou pelo número 1 e uma proposição falsa é denotada pela letra F ou pelo número 0. 13 Raciocínio Lógico-Matemático Para não escrever e repetir muitas palavras, foram criados alguns símbolos lógicos: Significado existe para todo e ou não implica equivale Símbolo(s) ~ , , Algumas notações comuns em Lógica Matemática. Significado Símbolos lógicos p e q p q p ou q p q negação de p ~p p implica q p q p implica q p q p implica (q ou r) p (q r) negação de p implica q (~p) q p equivale a q p q Observação: Algumasfrases como 1. Para cada x real, x2 é não negativo. 2. Para cada x real e para cada a real, vale x2–a2 ≡ (x–a)(x+a). 3. Existe um número real tal que x2 = 4. 4. Para cada x real, existe y real tal que x+y=0. 5. Para cada e > 0, existe δ > 0 tal que se |x–a| 0, δ > 0 : |x–a|feitas com os elementos que formam uma coleção. São elas: união, intersecção e diferença. Lembre-se que na matemática os conjuntos repre- sentam a reunião de diversos objetos. Quando os ele- mentos que formam o conjunto são números, são cha- mados de conjuntos numéricos. Os conjuntos numéricos são: - Números Naturais (N) - Números Inteiros (Z) - Números Racionais (Q) - Números Irracionais (I) - Números Reais (R) União de Conjuntos A união de conjuntos corresponde a junção dos elementos dos conjuntos dados, ou seja, é o conjunto formado pelos elementos de um conjunto mais os ele- mentos dos outros conjuntos. Se existirem elementos que se repetem nos conjun- tos, ele aparecerá uma única vez no conjunto união. Para representar a união usamos o símbolo U. Exemplo: Dados os conjuntos A = {c, a, r, e, t} e B = {a, e, i, o, u}, represente o conjunto união (A U B). Para encontrar o conjunto união basta juntar os ele- mentos dos dois conjuntos dados. Temos de ter o cui- dado de incluir os elementos que se repetem nos dois conjuntos uma única vez. Assim, o conjunto união será: A U B = {c, a, r, e, t, i, o, u} Multiplicação e divisão de números fracionários Na multiplicação de números fracionários, deve- mos multiplicar numerador por numerador, e denomi- nador por denominador, assim como é mostrado nos exemplos abaixo: Na divisão de números fracionários, devemos multi- plicar a primeira fração pelo inverso da segunda, como é mostrado no exemplo abaixo: Resolução de problemas com frações Existem problemas matemáticos que utilizam, na sua resolução, equações e expressões numéricas. Trabalharemos agora com problemas que envolvem frações e veremos como aplicar a noção de inteiros e parte desses inteiros quando eles assumirem valores reais. Veja alguns exemplos e as explicações passo a passo de como encontrar a solução desse tipo de problema e de como a fração pode ser encontrada em situações problemas. Exemplo 1: Em certo país, os trabalhadores recebem dois salários mínimos em dezembro: o salário normal e o 13º salário. Se a pessoa trabalhou os 12 meses do ano, os dois salários serão iguais. Se a pessoa trabalhou uma fração do ano, o 13º salário corresponderá a essa fração do salário normal. Se o salário normal de uma pessoa é 516 reais e ela trabalhou 7 meses nesse ano, quanto ela vai receber de 13º salário? Resolução: Esse trabalhador não trabalhou o ano inteiro, de 12 meses do ano ele trabalhou 7. A fração que corresponde ao tempo que ele trabalhou é . Como a situação problema informou que o valor recebido no 13º salário é a mesma fração do tempo trabalhado, podemos escrever que ele irá receber do salário normal. Como o salário dele é 516 reais, para descobrir quanto ele irá receber no 13º salário, devemos encontrar: de 516. Então 516 : 12 = 43 e 43 x 7 = 301. Portanto, o salário que o trabalhador irá receber no seu 13º salário será de 301 reais que corresponde a 7 meses trabalhados durante o ano. 18 Raciocínio Lógico-Matemático Intersecção de Conjuntos A intersecção de conjuntos corresponde aos ele- mentos que se repetem nos conjuntos dados. Ela é re- presentada pelo símbolo ∩. Exemplo: Dados os conjuntos A = {c, a, r, e, t } e B= B = {a, e, i, o, u}, represente o conjunto intersecção ( ). Devemos identificar os elementos comuns nos con- juntos dados que, neste caso, são os elementos a e e, assim o conjunto intersecção ficará: = {a, e} Obs: quando dois conjuntos não apresentam ele- mentos em comum, dizemos que a intersecção entre eles é um conjunto vazio. Nesse caso, esses conjuntos são chamados de dis- juntos: A ∩ B = Ø Diferença de Conjuntos A diferença de conjuntos é representada pelos ele- mentos de um conjunto que não aparecem no outro conjunto. Dados dois conjuntos A e B, o conjunto diferença é indicado por A - B (lê-se A menos B). Conjunto Complementar Dado um conjunto A, podemos encontrar o conjun- to complementar de A que é determinado pelos elemen- tos de um conjunto universo que não pertençam a A. Este conjunto pode ser representado por Quando temos um conjunto B, tal que B está contido em A ( ), a diferença A - B é igual ao complemento de B. Exemplo: Dados os conjuntos A= {a, b, c, d, e, f} e B = {d, e, f, g, h}, indique o conjunto diferença entre eles. Para encontrar a diferença, primeiro devemos iden- tificar quais elementos pertencem ao conjunto A e que também aparecem ao conjunto B. No exemplo, identificamos que os elementos d, e e f pertencem a ambos os conjuntos. Assim, vamos retirar esses elementos do resultado. Logo, o conjunto diferen- ça de A menos B será dado por: A – B = {a, b, c} Propriedades da União e da Intersecção Dados três conjuntos A, B e C, as seguintes proprie- dades são válidas: Propriedade comutativa - - Propriedade associativa - - Propriedade distributiva - - Se A está contido em B ( ): - - - Leis de Morgan Considerando dos conjuntos pertencentes a um uni- verso U, tem-se: 1.º) O complementar da união é igual à intersecção dos complementares: 2.º) O complementar da intersecção é igual à união dos complementares: Sequência No nosso dia-a-dia estamos envolvidos com sequências, sem mesmo notarmos. Vejamos por exemplo: - O livro de ponto, onde está registado o nome dos alunos e numa sequência (ordem alfabética); - Os dias de um mês (1,2,3,...30/31); - Os dias do ano (1,2,3,...365); - A numeração das portas das ruas; - A numeração dos transportes públicos; - A numeração dos lugares nos cinemas; - E existem , ainda, muitos outros exemplos de sequência que lidamos no nosso dia-a-dia. O que são sequências de números? Sequências de números são listas ordenadas de números que verificam uma dada propriedade ou regra. Exemplos: - 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 ... Sequência de números impares - 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 ... Sequência de números pares - 3, 6, 9, 12, 15, 18,... Sequência de múltiplos de 3 - 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100,...Sequência de quadrados perfeitos Concluímos então que sequência é todo conjunto ou grupo no qual os seus elementos estão escritos com uma determinada ordem. 19 Raciocínio Lógico-Matemático EXEMPLO: Observando a sequência de figuras e seguindo a mesma regularidade, quantos pontos negros terá a décima figura? Verifica-se que o número de pontos negros em cada figura é igual ao número de pontos brancos. Assim se pode concluir que os pontos negros P (Pnegros) são metade dos pontos que constituem cada figura F(pontos da Figura). Representando numa tabela: Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 F (pontos da figura) 2 6 12 20 P(Pontos negros) 1 3 6 10 Também verificamos que a figura seguinte é sempre um “retângulo” cujos lados aumentam um ponto: Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 …. Figura 10 F (pontos da figura) 1x2 = 2 2x3 = 6 3x4 = 12 4x5 = 20 5x6 = 30 …. 10x11 =110 Podemos concluir que a 10ª figura tem 10x11 =110 pontos sendo que, o número de pontos negros são metade (110 : 2 = 55) ou seja 55 pontos negros. Uma sequência de números é um conjunto de números ordenados que obedece a uma determinada lei de formação, ou seja, possui uma determinada regularidade. Os elementos que constituem uma sequência chamam-se: - Termos da sequência são os números de uma sequência. - A cada termo corresponde uma ordem que representa a posição em que se encontra o termo. Na sequência seguinte: 2,5,8,11,14,17.... 11 é um termo e a sua ordem é igual a 4, porque o é o quarto número da sequência. OBS: A lei de formação ou expressão algébrica de uma sequência é uma regra que permite conhecer cada termo da sequência a partir da sua ordem ou dos termos anteriores. Os números triangulares têm um número de pontos necessários para formar um triângulo equilátero. 20 Raciocínio Lógico-Matemático Assim, os termos 1, 3, 6, 10, 15, ... formam a sequência dos números triangulares. Mas esta sequência também pode ser representada por triângulos isósceles. Os números quadrados são a sequência dosnúmeros de pontos necessários para formar uma sequência de quadrados. O 1º termo desta sequência, 1, é a área de um quadrado de lado 1; O 2º termo desta sequência, 4, é a área de um quadrado de lado 2; Assim, concluímos que: O 10º termo desta sequência é 100 e o n-ésimo termo desta sequência é o quadrado de n , n2 (lei de formação ou expressão algébrica). Nº de ordem 1 2 3 4 5 … n Número de pontos 1 4 9 16 25 … n2 Mas observa que: Cada número quadrado pode ser, também, obtido à custa do anterior, acrescentando os pontos de um gnomom de”braços”: Repara que os gnomons também formam uma sequência: 1, 3, 5, 7, 9,..... Uma sequência dos números impares cujo lei de formação ou expressão algébrica é 2n-1 como poderás verificar na seguinte tabela: Nº de ordem 1 2 3 4 5 … n Número de pontos 1 3 5 7 9 … 2n-1 Porcentagem Ao número p associamos a razão p⁄100, ou seja, tomamos p partes de um todo que foi dividido em 100 partes iguais. Exemplo: 5% (leia-se: cinco por cento) equivale a fração 5⁄100. O nome tem origem do latim (per centum) e quer dizer por cento, ou seja, uma razão de base 100. É frequentemente utilizado para cálculos de transações comerciais, entre outros. 21 Raciocínio Lógico-Matemático Essas razões com denominadores 100 são chamadas de razões centesimais, taxas percentuais ou, simplesmen- te, porcentagens. Porcentagem no dia a dia Um dos assuntos que caem em vestibulares, dos mais concorridos aos menos concorridos do país, tam- bém aparece frequentemente em questões do ENEM. Além disso, sempre vimos nos telejornais notícias re- lacionadas, por exemplo: “O preço da gasolina aumentou 10%”. Dessa forma, se a gasolina custa 5,00 reais e esta irá sofrer um reajuste (aumento) de 10%, na matemática escreveremos assim: 10% de 5,00 = 10⁄100 . 5 = 0,50 Ou seja, a gasolina sofrerá um aumento de 50 cen- tavos por litro. Ao calcularmos uma porcentagem em relação a um valor dado, estamos também representando uma pro- porção em que um dos denominadores é igual a 100. Pelo exemplo acima dado, dizemos que 0,50 repre- senta em 5 o mesmo que 10 representa em 100. Veja: Como representar porcentagem? Existem três formas de representarmos uma porcen- tagem: na forma percentual, forma fracionária ou for- ma decimal. Veja: Forma percentual Forma fracionário Forma decimal 10% 10⁄100 0,1 30% 30⁄100 0,30 5,3% 5,3/100 0,053 Podemos perceber como a porcentagem está pre- sente na nossa vida. Descontos em lojas, promoções na internet, dificilmente você vai se livrar do assunto. Usamos a porcentagem quando queremos expressar alguma quantidade como a porcentagem de um valor. Veja um exemplo: Digamos que você vai em uma loja no shopping ou numa loja virtual na internet e encontre um produto com desconto de 10%. Seu custo inicial era de R$ 50,00. Esse desconto de 10% corresponde à divisão do preço inicial por 100, tomando 10 partes. Veja: Resumindo: calcular a porcentagem de a% de x é o mesmo que multiplicar a/100 por x. Entender porcentagem é fundamental para o dia a dia. Se você for a um posto de combustível abastecer seu carro, após ouvi na televisão que a gasolina teve tantos por cento de aumento e, digamos que seu carro seja flex, então você para e pensa: “devo abastecer com álcool ou gasolina? Quantos por cento devo abastecer de álcool ou gasolina?”. São problemas como esse que nos deparamos e percebemos que a porcentagem é muito importante em nossa vida. Exercícios de Porcentagem Calcule 20% de 500 20% é o mesmo que escrevermos 20/100 20% de 500 = Coloque 5⁄4 na forma percentual. Essa é uma forma de conversão mais completa, aqui usamos regra de três. Pegamos o valor que queremos converter (5⁄4), depois colocamos o valor que não sabe- mos na base 100 ( x/100 ). Próximo passo é usar a regra de três para encontrar o valor de x. Então multiplicaremos a proporção em cruz. Após encontrar o valor de x, colocamos o valor que queremos na base 100. Ou seja, reescrevermos, pois que- remos na forma percentual, colocando o símbolo. Logo, Coloque 3⁄4 na forma percentual. Essa forma que vamos ensinar é mais rápida e prática. Basta dividir a fração, encontramos um valor na for- ma decimal (com vírgula), deslocamos a vírgula duas ca- sas para a direita e para converter na forma percentual colocamos o valor encontrado na base 100 ou 75%. Coloque 7⁄5 na forma percentual. Dividimos 7 por 5, deslocamos a vírgula para a direita duas casas, colocamos o valor na base 100 ou 140%. Colocar 30% na forma decimal Aqui basta reescrever a porcentagem sem usar o símbolo %, colocar na base 100; e para colocar na forma decimal, dividimos o valor pelo 100. Porcentagem e regra de três simples Grande parte dos problemas envolvendo porcenta- gem podemos resolver aplicando regra de três simples. Chamamos de regra de três simples quando um pro- blema tem três valores conhecidos e queremos encontrar um valor desconhecido que resolve o problema. 22 Raciocínio Lógico-Matemático Técnica operatória A técnica para resolver porcentagem por regra de três é a seguinte: Grandeza % (ou ‰) Grandeza do problema 100 (ou 1000) P i p’ Separando as grandezas, armamos o problema e conseguimos resolver por regra de três. Exemplo: calcule 40% de 80. Montando o problema, temos: 100% corresponde a 80 40% corresponde a x x é o valor que queremos encontrar. Então: Multiplicando em cruz, temos, Portanto, 40% de 80 é igual a 32. Porcentagem e lucro Imagine que você comprou um imóvel por R$ 10.000,00 e alguns anos depois vendeu este imóvel por R$ 26.350,00. Qual o lucro, em porcentagem, que você obteve com a venda do imóvel? Bem fácil observar que o lucro neste caso foi de R$ 16.350,00. Ou seja, 26.350,00 – 10.000,00 = 16.350,00 Mas queremos saber o quanto você obteve de lucro em porcentagem. Dessa forma, dividimos o lucro (R$ 16.350,00) pelo valor de compra do imóvel (R$ 10.000,00). Veja: Assim, seu lucro em porcentagem foi de 163,5%. Porcentagem e desconto Ao comprar um produto numa loja virtual ou loja fí- sica você encontra uma promoção de 10%. Suponha que este produto seja uma calça jeans no valor de R$ 250,00. Qual o preço após o desconto obtido? Para saber o desconto obtido, em reais, temos que multiplicar o desconto em porcentagem pelo valor da calça. Veja: Assim, você obteve um desconto de R$ 25,00 no va- lor final do produto. Então, o preço após aplicar o des- conto é: 250,00 – 25,00 = 225,00 Você comprou a calça jeans por R$ 225,00. Porcentagem e acréscimo (reajuste) O governo informa que a conta de luz sofrerá um acréscimo (reajuste) de 8%. Caso a conta de luz de um morador seja de R$ 120,00 mensais, quanto será o au- mento total na conta de luz para este morador? Preço da conta de luz, hoje: R$ 120,00 Cálculo do acréscimo (reajuste): Assim, a conta de luz desse morador terá um reajuste de R$ 9,60. Então, após aplicarmos o reajuste ele pagará: 120 + 9,6 = 129,6. A conta de luz passará a custar R$ 129,60. Porcentagem e razão Em uma sala de aula, a razão de alunos entre o nú- mero de homens e o de mulheres é 2⁄5. Qual a porcenta- gem de alunas nessa sala em relação ao total de alunos da sala? Vamos atribuir a variável x para as mulheres e y para os homens. Não sabemos nem o total de homens nem o total de mulheres nessa sala. Temos: Para saber o total de Ou seja, o total de mulheres é a quantidade de mu- lheres x sobre o total de alunos, mulheres e homens (x + y). Vamos calcular (I): Substituindo em (II): Então, a porcentagem de mulheres na sala de aula é: 28,57%.8 9. ESTATÍSTICA DESCRITIVA E ANÁLISE EXPLO- RATÓRIA DE DADOS: GRÁFICOS, DIAGRAMAS, TABELAS, MEDIDAS DESCRITIVAS (POSIÇÃO, DISPERSÃO, ASSIMETRIA E CURTOSE). Estatística Descritiva e Análise Exploratória Estatística Descritiva é o ramo da estatística que visa sumarizar e descrever qualquer conjunto de dados. Em outras palavras, é aquela estatística que está preocupada em sintetizar os dados de maneira direta, preocupando- se menos com variações e intervalos de confiança