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Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 1 Estatística Aula 05 Amostragem 1 Amostragem ............................................................................................................................ 2 1.1 Técnicas de Amostragem ........................................................................................... 2 1.1.1 Amostragem Aleatória Simples ....................................................................................... 3 1.1.2 Amostragem Estratificada ................................................................................................ 5 1.1.3 Amostragem Sistemática.................................................................................................. 5 1.1.4 Amostragem por Conglomerados .................................................................................... 5 1.1.5 Amostragem por Voluntários ........................................................................................... 5 1.2 Estatísticas e Estimativas ........................................................................................... 7 1.3 Teorema Central do Limite ........................................................................................ 8 1.4 Distribuições Amostrais ............................................................................................ 13 1.4.1 Distribuição Amostral da Média ................................................................................... 13 1.4.2 Distribuição Amostral de uma Proporção ..................................................................... 18 1.4.3 Graus de Liberdade de uma Estatística ......................................................................... 18 1.4.4 Distribuição Amostral de S 2 .......................................................................................... 19 1.4.5 Distribuição t de Student ............................................................................................... 22 1.4.6 Distribuição F de Snedecor ........................................................................................... 23 2 Resumo 26 3 Exercícios de Fixação ......................................................................................................... 29 4. Gabarito 33 5. Resolução dos Exercícios de Fixação ........................................................................... 34 APÊNDICE 46 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 2 1 Amostragem A inferência estatística consiste nos métodos usados para tomar decisões ou tirar conclusões acerca de uma população. Esses métodos utilizam a informação contida em uma amostra da população. A inferência estatística pode ser dividida em duas grandes áreas: estimação de parâmetros e testes de hipóteses. Como exemplo de um problema de estimação de parâmetros, suponha que um engenheiro naval esteja analisando o limite de resistência (LR) – é uma das propriedades mecânicas do aço – de um determinado tipo de aço usado na construção de submarinos. Na prática, as medições dos parâmetros LR de chapas de aço distintas não são exatamente iguais, e isto ocorre porque podem existir pequenas diferenças entre os lotes de matéria-prima utilizados no processo de fabricação, erros de medida, etc. Admita que o engenheiro esteja interessado na estimação do LR médio das chapas de aço. Para tal, usará dados de uma amostra que lhe permitam calcular um número que seja uma estimativa razoável (de acordo com algum critério estatístico) da verdadeira média da população. Veremos em aula posterior que é possível estabelecer a precisão da estimativa. Considere agora a situação em que duas alíquotas diferentes, a1 e a2, possam ser usadas no cálculo de um determinado tributo. O governo conjectura que a1 resulte em uma arrecadação maior que aquela que pode ser obtida com a2. O teste estatístico de hipóteses serve para resolver problemas desta natureza. Nesse caso, a hipótese seria que a arrecadação média usando a alíquota a1 é maior que a arrecadação média usando a alíquota a2. Aqui o problema não é estimar a arrecadação média; em vez disso, o foco está na tirada de conclusões acerca de uma hipótese estabelecida. Esta aula é, de fato, uma “transição” entre os tópicos Estatística Descritiva/Teoria de Probabilidades (já vistos nas aulas anteriores) e a Inferência Estatística. 1.1 Técnicas de Amostragem Uma população consiste na totalidade das observações em que estamos interessados. Uma amostra é um subconjunto de observações selecionadas a partir de uma população. Em problemas de inferência estatística, os conjuntos de dados serão as amostras retiradas das populações sob investigação. É preciso assegurar que a amostra seja representativa da população. Isto quer dizer que, a não ser por pequenas discrepâncias inerentes ao acaso, que sempre acontecem em maior ou menor grau no processo de amostragem, a amostra deve ter as Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 3 mesmas características básicas da população, no que diz respeito à(s) variável(is) de interesse. Sendo assim, é importante saber quando temos uma amostra representativa ou não. Se ela não for representativa, o trabalho do estatístico ficará comprometido e os resultados serão provavelmente incorretos. Há dois tipos de amostragem: a probabilística e a não probabilística. A amostragem será probabilística se todos os elementos da população tiverem probabilidade conhecida e diferente de zero de pertencer à amostra. Caso contrário, a amostragem será não probabilística. Segundo essa definição, a amostragem probabilística implica um sorteio com regras bem determinadas. As técnicas da inferência estatística pressupõem que as amostras utilizadas sejam probabilísticas, o que muitas vezes não é possível. Entretanto, o bom senso indicará quando o processo de amostragem, mesmo não sendo probabilístico, pode ser, para efeitos práticos, considerado como tal. A utilização de uma amostragem probabilística assegura que a amostra seja representativa, pois o acaso será o único responsável por eventuais diferenças entre população e amostra, o que é levado em conta pelos métodos da inferência estatística. Uma amostra não representativa é uma amostra viciada e o vício inerente aos dados dessa amostra é o vício de amostragem. A sua utilização pela inferência estatística levará a resultados que não correspondem à realidade. Pode-se evitar que isso ocorra por meio de uma coleta adequada dos elementos que constituirão a amostra. Serão explicadas na sequência algumas técnicas de amostragem probabilística importantes na prática e que poderão ser cobradas na sua prova: amostragem aleatória simples, amostragem sistemática, amostragem por conglomerados e amostragem estratificada. 1.1.1 Amostragem Aleatória Simples A amostragem mais usada é a amostragem aleatória simples também chamada de casual simples, simples ao acaso, casual, simples, elementar, randômica, etc., em que selecionamos ao acaso, com ou sem reposição, os itens da população que farão parte da amostra. A amostragem aleatória é equivalente a um sorteio lotérico. Nela, todos os elementos da população têm igual probabilidade de pertencer à amostra, e todas as possíveis amostras têm também igual probabilidade de ocorrer. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof.Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 4 Sendo N o número de elementos da população e n o número de elementos da amostra, cada elemento da população tem probabilidade n/N (fração de amostragem) de pertencer à amostra. Por outro lado, existem nNC , (combinação de N elementos tomados n a n) possíveis amostras, todas igualmente prováveis. A seleção de uma amostra é um experimento aleatório e cada observação na amostra é o valor observado de uma variável aleatória. Seja X a variável aleatória que representa o resultado de uma seleção de uma observação proveniente de uma população. Faça f(x) denotar a função densidade de probabilidade de X. Admita que cada observação na amostra seja obtida independentemente, sob condições inalteradas. Ou seja, as observações para a amostra são obtidas observando-se X independentemente, sob condições inalteradas, isto é, n vezes. Faça Xi denotar a variável aleatória que representa a i-ésima observação da amostra. Então X1, X2, ..., Xn é uma amostra aleatória e os valores numéricos obtidos (observações) são denotados por x1, x2, ..., xn. As variáveis aleatórias em uma amostra aleatória são independentes, com a mesma distribuição de probabilidades f(x), tendo em vista as condições idênticas sob as quais cada observação é obtida. A função densidade conjunta da amostra aleatória é )x(f)...x(f).x(f)x,...,x,x(f n21n21 = . As variáveis aleatórias )X,...,X,X( n21 são uma amostra aleatória de tamanho n, se (i) os Xi´s forem variáveis aleatórias independentes e (ii) cada Xi tiver a mesma distribuição de probabilidade. O principal objetivo de tomar uma amostra aleatória é obter informação sobre parâmetros desconhecidos de uma população. Considere, por exemplo, que desejamos ter uma idéia da proporção de pessoas no Brasil que preferem uma determinada marca de água mineral (suponha que a população seja composta por pessoas que tomam água mineral). Seja p o valor desconhecido dessa proporção. Como é impraticável questionar cada indivíduo da população para se determinar o verdadeiro valor de p, optamos por fazer uma inferência em relação à verdadeira proporção p. Neste caso, selecionamos uma amostra aleatória (de um tamanho apropriado) e usamos a proporção observada pˆ de pessoas nesta amostra que tenham escolhido a marca de água mineral em questão. A proporção da amostra, pˆ , é calculada dividindo o número de indivíduos na amostra que preferem a marca de água mineral pelo tamanho total, n, da amostra. Deste modo, pˆ é uma função dos valores observados na amostra aleatória. Como podemos obter várias amostras diferentes a partir de uma população, tem-se que o valor de pˆ variará de amostra para amostra. Conclui- se que pˆ é uma variável aleatória. Tal variável aleatória é denominada estatística ou estimador. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 5 1.1.2 Amostragem Estratificada A amostragem estratificada é usada quando a população divide-se em sub-populações (estratos) razoavelmente homogêneos. A amostragem estratificada consiste em se especificar quantos itens da amostra serão retirados de cada estrato. A seleção em cada estrato deve ser aleatória. Por exemplo, considere que a população de uma universidade tenha a seguinte composição: 10% de professores, 15% de funcionários e 75% de alunos. Então uma amostra estratificada proporcional teria 10% de professores, 15% de funcionários e 75% de alunos. 1.1.3 Amostragem Sistemática Os elementos da população apresentam-se ordenados e são retirados periodicamente (de cada k elementos, um é escolhido). 1.1.4 Amostragem por Conglomerados A amostragem por conglomerados é usada quando a população pode ser subdividida em subpopulações (conglomerados) heterogêneos representativos da população. A amostragem é feita sobre os conglomerados e não mais sobre os indivíduos da população. Ou seja, a amostragem é realizada em duas etapas: 1) seleção aleatória de conglomerados e 2) seleção aleatória dos elementos. 1.1.5 Amostragem por Voluntários Ocorre, por exemplo, no caso da aplicação experimental de uma nova droga em pacientes, quando a ética obriga que haja concordância dos escolhidos. Neste curso, enfocaremos a amostragem aleatória, porque, salvo menção em contrário, as técnicas estatísticas que veremos nas aulas subseqüentes pressupõem a utilização de uma amostragem aleatória ou algum processo que lhe seja equivalente. Exemplo (AFPS/2002/ESAF) Assinale a opção correta em referência ao significado do termo amostragem aleatória simples. A) Refere-se a um método de classificação da população. B) Refere-se à representatividade da amostra. C) É um método de escolha de amostras. D) Refere-se a amostras sistemáticas de populações infinitas. E) Refere-se à amostragem por quotas. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 6 Resolução Análise das alternativas: A) A amostragem aleatória simples (AAS) não é um método de classificação da população. A AAS é um método de amostragem probabilística ⇒ FALSA. B) A utilização de uma amostragem probabilística é a melhor estratégia para se garantir a representatividade da amostra, pois o acaso será o único responsável por eventuais discrepâncias entre população e amostra, o que é levado em conta pelos métodos de análise da Inferência Estatística. Não obstante o fato da AAS ser uma técnica de amostragem probabilística, o seu significado está diretamente associado à sua característica randômica, sendo por isso equivalente a um sorteio lotérico ⇒ FALSA. C) A AAS é um método de amostragem ⇒ VERDADEIRA. D) A amostragem sistemática é uma técnica probabilística de amostragem diferente da AAS. Por exemplo, em uma linha de produção, podemos, a cada cem itens produzidos, retirar um para pertencer a uma amostra da produção diária. Assim, na amostragem sistemática, os elementos da população se apresentam ordenados e a retirada dos elementos da amostra é feita periodicamente ⇒ FALSA. E) Esta opção é evidentemente absurda. Sem maiores comentários ⇒ FALSA. GABARITO: C Exemplo (ICMS-RJ/2011/FGV) A respeito das técnicas de amostragem probabilística, NÃO é correto afirmar que A) na amostragem por conglomerado a população é dividida em diferentes grupos, extraindo-se uma amostra apenas dos conglomerados selecionados. B) na amostragem estratificada, se a população pode ser dividida em subgrupos que consistem em indivíduos bastante semelhantes entre si, pode- se obter uma amostra aleatória em cada grupo. C) na amostragem aleatória simples se sorteia um elemento da população, sendo que todos os elementos têm a mesma probabilidade de serem selecionados. D) na amostragem por voluntários a população é selecionada de forma a estratificar aleatoriamente os grupos selecionados. E) na amostragem sistemática os elementos da população se apresentam ordenados, e a retirada dos elementos da amostra é feita periodicamente. Resolução Análise das alternativas Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 7 A) na amostragem por conglomerado a população é dividida em diferentes grupos, extraindo-se uma amostra apenas dos conglomerados selecionados ⇒ correta (vide comentários acima). B) na amostragem estratificada, se a população pode ser dividida em subgrupos que consistem em indivíduos bastante semelhantes entre si, pode-se obter uma amostra aleatória em cada grupo ⇒ correta (vide comentários acima). C) na amostragem aleatória simples se sorteia um elemento da população, sendo que todos os elementos têm a mesma probabilidade de serem selecionados ⇒ correta (vide comentários acima). D) na amostragem por voluntários a população é selecionada de forma a estratificar aleatoriamente os grupos selecionados ⇒⇒⇒ incorreta, pois não há estratificação aleatória dos grupos selecionados. Na amostragem por voluntários deve haver a concordância dos escolhidos. E) na amostragem sistemática os elementos da população se apresentam ordenados, e a retirada dos elementos da amostra é feita periodicamente ⇒ correta (vide comentários acima). GABARITO: D 1.2 Estatísticas e Estimativas Uma estatística é qualquer função das observações de uma amostra. Nós já trabalhamos com estatísticas neste curso. Nas aulas anteriores, estudamos, por exemplo, a média X e a variância S2 de um conjunto de dados. A partir desta aula, usaremos as notações X e x para o estimador e para a estimativa da média de uma população, respectivamente. De forma análoga, 2S e 2s denotam, respectivamente, o estimador e a estimativa da variância de uma população. Obtemos estimativas dos parâmetros de uma população, tais como média e variância, por meio de estatísticas. Em problemas de inferência, é conveniente ter um símbolo para denotar o parâmetro de interesse. Usaremos a letra grega θ (teta) para representar o parâmetro. O objetivo da estimação é chegar a uma estimativa de θ com base nos dados da amostra. Um valor numérico de uma estatística amostral será usado como a estimativa. Em geral, se X for uma variável aleatória com distribuição de probabilidades f(x), caracterizada por um parâmetro desconhecido θ, e se n21 X,...,X,X for uma amostra aleatória de X, então a estatística (1) )X,...,X,X(gˆ n21=Θ Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 8 é denominada estimador de θ. Note que Θˆ é uma variável aleatória, porque é uma função de variáveis aleatórias. Após a amostra ter sido selecionada, Θˆ assume um valor numérico particular Eˆ , chamado de estimativa de θ. Uma estimativa pontual de um parâmetro θ da população é um único valor numérico Eˆ de uma estatística Θˆ . Exemplo. Seja uma variável aleatória normal X com média desconhecida µ. A média da amostra é um estimador da média desconhecida µ da população. Isto é, Xˆ =µ . Depois da amostra ter sido selecionada, o valor numérico x é a estimativa de µ. Assim, se 231 =x , 312 =x , 293 =x e 264 =x , então a estimativa de µ é 25,27 4 26293123 x = +++ = . Note que o resultado obtido acima é mera aplicação da fórmula 4 XXXX X 4321 +++ = que define o estimador da média amostral. 1.3 Teorema Central do Limite Vimos que as distribuições de Poisson e a Binomial têm a distribuição normal como o seu caso limite. Será que isto acontece com outras distribuições? Teorema Central do Limite (TCL) (*). Considere n variáveis aleatórias independentes e identicamente distribuídas n21 X,...,X,X com média finita µ e variância σ2. Seja a soma n21n X...XXS +++= , com média µ= n)S(E n e variância 2 n n)S(Var σ= . Então a variável aleatória padronizada n nS )S(Var )S(ES n n nn σ µ− = − é assintoticamente normal (isto é, tende para a normal quando n tende para infinito) com média nula e desvio-padrão igual a um (normal padrão ou reduzida). Ou seja, )zZ(Pz n nS P n ≥→ ≥ σ µ− , Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 9 em que Z é a variável aleatória N(0,1). A aproximação da binomial pela normal é um exemplo de aplicação do TCL (vista em aula anterior). (*) Também chamado de “Teorema do Limite Central” ou “Teorema Limite Central”. A demonstração do TCL não será dada, pois está fora do escopo do curso. Não obstante, podemos testar a validade do TCL “na prática”. Para tal, basta rodar uma simulação em um software estatístico. Foi o que fizemos. As quatro próximas figuras mostram os histogramas correspondentes às seguintes realizações (todas com 1024 observações): • Uma variável aleatória uniforme X1; • S2 = X1+X2, em que X1 e X2 são variáveis aleatórias uniformes e identicamente distribuídas (IID); • S10 = X1+X2+...+X10, em que X1,X2,...,X10 são variáveis uniformes IID; e • S50 = X1+X2+...+X50, em que X1,X2,...,X50 são variáveis uniformes IID. -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 100 200 300 400 500 600 Uma variável aleatória uniforme Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 200 400 600 800 1000 1200 Soma de 2 variáveis aleatórias uniformes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Soma de 10 variáveis aleatórias uniformes histograma curva normal 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Soma de 50 variáveis aleatórias uniformes histograma curva normal Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 11 Observe que o histograma de S10 é bem ajustado pela curva normal. O mesmo comportamento ocorre para o histograma de S50. Reparou que o histograma de S2 tem um formato triangular? Isso não acontece por acaso. Mas discutir porquê isso tem de ser assim está fora do nosso programa ... não fique preocupado porque isso não cairá na prova. Exemplo (TCE-ES/2001/ESAF) Sejam X1, X2, ..., X200 variáveis aleatórias idênticas e independentemente distribuídas com densidade comum do tipo gama, i.e. com densidade (x>0): − π = x 3 1 exp x3 1 )x(f Seja Y = X1 + X2 + ... +X200 e φ(w) a função de distribuição normal padrão. Assinale a opção que dá a aproximação do Teorema Central do Limite de P(Y ≥ 294). A) φ(0,25) B) φ(0,20) C) φ(0,75) D) 1 - φ(0,75) E) 1 - φ(0,25) Resolução A variável aleatória X com função densidade de probabilidade b/x1a a ex )a(b 1 )x(f −− Γ = , 0x > , tem distribuição gama com parâmetros 0a > e 0b > . A distribuição gama tem média ab e variância 2ab . O enunciado forneceu a densidade 3/x2/1 2/1 ex 3 1 x 3 1 exp x3 1 )x(f −− π = − π = . Logo os parâmetros a e b que caracterizam a distribuição gama acima são 2/11a −=− ⇒ 2/12/11a =−= e 3b = . Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 12 Assim, 5,132/1ab)X(E =×== e 5,492/1ab)X(Var 2 =×== . Seja Y = Sn. O TCL afirma que a variável transformada )Y( )Y(EY n nSn σ − = σ µ− tende para a normal padrão quando n → ∞. A variável Y tem média E(Y) = n.E(X) = nab = 200 x 1,5 = 300 e variância Var(Y) = n.Var(X) = 200 x 4,5 = 900 ⇒ σ(Y) = 9001/2 = 30. 20,0 5 1 30 6 30 300294 )Y( )Y(EY Z −= − = − = − = σ − = . Desta forma, P(Y ≥ 294) = P(Z ≥ -0,20). As duas figurasque se seguem ilustram que a área sob a normal padrão à direita de z=-0,20 (P(Z ≥ -0,20)) é equivalente à área sob a normal padrão à esquerda de z=0,20 (P(Z ≤ 0,20)). Como P(Z ≤ 0,20) = φ(0,20) e P(Z ≥ -0,20) = P(Z ≤ 0,20), concluímos que P(Z ≥ -0,20) = φ(0,20). -3 -2 -1 0 1 2 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 P(Z > -0,2) -3 -2 -1 0 1 2 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 P(Z < 0,2) Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 13 GABARITO: B O TCL também é verdadeiro sob condições mais gerais. Por exemplo, ele vale quando n21 X,...,X,X são variáveis independentes com a mesma média e variância, mas não necessariamente identicamente distribuídas. E se X1,X2,...,Xn forem variáveis aleatórias normais e independentes, com E(Xi) = µi e Var(Xi) = σ2i para i =1, 2, ..., n? Você está lembrado da propriedade reprodutiva da distribuição normal vistas em aula anterior? Não nos custará nada relembrá-las, pois são importantes para a prova! Então vamos lá. Seja Y = X1 + X2 + ... + Xn. Então Y tem média E(Y) = µ1 + µ2 + ... + µn e variância Var(Y) = σ21 + σ22 + ... + σ2n. 1.4 Distribuições Amostrais Uma estatística possui uma distribuição de probabilidades, pois é uma variável aleatória. Chamamos a distribuição de probabilidades de uma estatística de distribuição amostral. 1.4.1 Distribuição Amostral da Média Se a população é infinita ou se a amostragem é feita com reposição, então os valores da amostra podem ser considerados observações de variáveis aleatórias independentes, com a mesma distribuição de probabilidades da população, portanto com a mesma média µ e a mesma variância σ2 da população. A média X da amostra aleatória )X,...,X,X( n21 é dada por (2) n X...XX X n21 +++ = . Então, o valor esperado de X é (3) = +++= n X...XX E)X(E n21 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 14 ( ) ( ) ( ) µ=µ×=+++= n n XE n 1 ...XE n 1 XE n 1 n21 e a variância de X (4) = +++= n X...XX var)Xvar( n21 ( ) ( ) ( ) nn n ]Xvar...XvarX[var n 1 2 2 2 n212 σ = σ× =+++= . Vemos, portanto, que a média em torno da qual devem variar os possíveis valores da estatística X é a própria média da população. Além disso, a variância com que se dispersam os possíveis valores da estatística X é n vezes menor do que a variância da população de onde é retirada a amostra. De (4), resulta que (5) n )X( σ =σ . Exemplo (AFPS/2002/ESAF) O desvio-padrão da média para uma amostra de tamanho 100 é 30. A fim de tornar o desvio-padrão da média igual a 15, o que deveríamos fazer? A) Aumentar o tamanho da amostra para 200. B) Aumentar o tamanho da amostra para 150. C) Diminuir a amostra para 50. D) Aumentar o tamanho da amostra para 400. E) Aumentar o tamanho da amostra para 300. Resolução Dados: 30)X( =σ e 100n = . O que fazer para obter 15)'X( =σ ? Primeiramente, devemos descartar a opção C, pois é absurda. Aprendemos que o desvio-padrão de X é n vezes menor que o desvio-padrão da população, ou seja, n/)X( σ=σ . Portanto, o tamanho da amostra deve aumentar para que o desvio-padrão diminua. A relação 2 )X( n2n4'n )'X( σ = σ = σ = σ =σ mostra que é necessário que n seja multiplicado por 4 a fim de tornar o desvio-padrão da média igual a metade do valor anterior. Logo n’= 4 x 100 = 400. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 15 GABARITO: D Exemplo (IBGE/2010/Cesgranrio) Para que o erro padrão da média amostral X seja reduzido à metade, deve-se A) multiplicar o tamanho da amostra por 2. B) multiplicar o tamanho da amostra por 4. C) multiplicar o tamanho da amostra por 16. D) dividir o tamanho da amostra por 2. E) dividir o tamanho da amostra por 4. Resolução Erro padrão é sinônimo de desvio padrão. Vimos que a fórmula do erro padrão da média amostral é n/)X( σ=σ . Queremos que o novo desvio padrão da média amostral ( )X('σ ) seja reduzido a metade, ou seja, 2/)X()X(' σ=σ . Para tal, basta fazer n4'n = : 2/)X(n2/n4/)X(' σ=σ=σ=σ . GABARITO: B No caso de amostragem aleatória simples sem reposição de populações finitas, em que a independência entre os Xi não se verifica, demonstra-se que 1N nN n )X(Var 2 − − × σ = em que N é o número de elementos da população e o fator )1N/()nN( −− é chamado de fator de população finita. Observe que esse fator tende a um quando o tamanho da população tende ao infinito. Além disso, sendo esse fator menor que 1, tem-se que )X(2σ será menor para populações finitas que para populações infinitamente grandes. Exemplo (Analista Judiciário/TRF da 1ª Região/2001/FCC) Uma amostra aleatória simples sem reposição de tamanho n é tomada de uma população de tamanho N. Determine a variância da média amostral, sabendo que a variância populacional é σ2. A) )1N(n )nN(2 − −σ B) )1N(n N2 − σ Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 16 C) )nN(n )1N(2 − −σ D) )1N(n 2 − σ E) )nN( N2 − σ Resolução Se a população é infinita ou se a amostragem é feita com reposição a variância da média amostral X é dada por n )Xvar( 2σ = , em que σ2 denota a variância populacional e n é o tamanho da amostra. No caso de amostragem aleatória simples sem reposição de populações finitas, temos que 1N nN n )X(Var 2 − − × σ = em que N é o número de elementos da população e o fator 1N nN − − é o fator de população finita. Logo, a alternativa A é a única opção correta. GABARITO: A Se a distribuição da população for normal, a distribuição amostral de X será também normal para qualquer tamanho da amostra (veja a figura a seguir), porque, conforme visto, a soma de variáveis normais independentes também é uma variável normal. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 17 Por outro lado, se a distribuição da população não for normal, mas a amostra for suficientemente grande, resultará, do TCL, que a distribuição amostral de X será aproximadamente normal (vide a próxima figura), pois o valor de X resultará de uma soma de um número grande de variáveis aleatórias independentes. É razoável estender esta conclusão para o caso da amostragem sem reposição de populações finitas, porém suficientemente grandes. Na prática, a distribuição de X (dada uma amostra de apenas quatro ou cinco elementos) é bem aproximada pela normal desde que a população tenha distribuição simétrica ou próxima da normal. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 18 1.4.2 Distribuição Amostral de uma Proporção Considere uma população em que a fração de elementos portadores de certacaracterística é p, 0<p<1. Sejam f e n/fpˆ = as estatísticas que representam a freqüência e a proporção (ou freqüência relativa) com que foi observada a característica em uma amostra de tamanho n proveniente dessa população, respectivamente. Podemos considerar, para cada elemento da amostra, a ocorrência de um sucesso, caso a característica desejada seja verificada, e de um fracasso, caso contrário. Então a probabilidade de ocorrência de sucesso para cada elemento da amostra é p. Se a população é infinita ou a amostragem é feita com reposição, p é constante para todos os elementos da amostra, e os resultados observados para todos eles serão independentes. Neste caso, a distribuição amostral da estatística f será uma distribuição binomial de parâmetros n (tamanho da amostra) e p com média (6) np)f(E = e variância (7) )p1(np)f(Var −= . A freqüência relativa pˆ terá média (8) ,p n np )f( n 1 n f )pˆ(E ==µ= µ= e variância (9) n )p1(p n )p1(np )f( n 1 n f )pˆ(Var 2 2 2 2 −= − =σ= σ= . Observe que a distribuição de pˆ é binomial com valores entre 0 e 1, com intervalos de 1/n. Sendo a amostra suficientemente grande, podemos aproximar as distribuições de f e pˆ por distribuições normais de mesma média e desvio-padrão. Na prática, em geral, considera-se que essa aproximação possa ser feita se np≥5 e n(1-p)≥5. 1.4.3 Graus de Liberdade de uma Estatística Afirmamos nas aulas anteriores que a variância de uma amostra pode ser calculada pela fórmula Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 19 ∑ = −= n 1i 2 i 2 )XX( n 1 S desde que o tamanho n da amostra seja suficientemente grande. E se a amostra for pequena? Como ficaria a fórmula de S2? Neste caso, a variância amostral seria dada por (10) ∑∑ == − − − =− − = n 1i 22 i n 1i 2 i 2 X 1n n X 1n 1 )XX( 1n 1 S . O porquê de usar (n–1) em vez de n no denominador da expressão acima será apresentado na próxima aula. Não obstante, podemos antecipar para o leitor que a necessidade dessa correção está relacionada com o número de graus de liberdade da variância amostral. Considere, por exemplo, a estatística n/)X...XX(X n21 +++= . Ela possui n graus de liberdade porque n valores Xi livres devem ser considerados no cálculo da estatística. Por outro lado, a estatística 2S , por usar X em vez do parâmetro populacional µ, tem um grau de liberdade a menos. Note que o cálculo de 2S admite que já se conheça o valor de X , para o qual já foram usados todos os valores da amostra. Contudo, quando usamos novamente todos os valores da amostra para determinar 2S , esses valores têm apenas n– 1 graus de liberdade, pois, dados quaisquer n–1 deles, o valor restante estará determinado, pois já sabemos o valor da média X ; assim, o valor restante não é livre. 1.4.4 Distribuição Amostral de S2 Faça n=ν (leia-se “ni”) em (10). A distribuição amostral da estatística definida por (10), ∑ ν = − −ν = 1i 2 i 2 )XX( 1 1 S , está relacionada com as distribuições tipo 2χν , que são as qui-quadrado com ν graus de liberdade, desde que a população seja normalmente dstribuída. Seja a amostra aleatória )X,...,X,X( 21 ν de uma população normal de média µ e desvio-padrão σ. Então a estatística (11) ∑∑ ν = ν = ν = σ µ− =χ 1i 2 i 1i 2 i2 Z X tem distribuição qui-quadrado com ν graus de liberdade. A variável Zi em (11) é a variável aleatória normal padrão. Logo, a variável 2χν é a soma dos Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 20 quadrados de ν variáveis aleatórias normais padronizadas independentes. Pode-se demonstrar que (12) ( ) 1ZE 2 = . Segue-se que (13) ( ) ( ) ( ) ( ) ν=+++= =χ ν ν = ν ∑ 22221 1i 2 i 2 ZE...ZEZEZEE , ou seja, a média de uma variável qui-quadrado com ννν graus de liberdade é igual a ννν. Também pode-se provar que (14) ( ) ν=χν 2Var 2 , isto é, a variância de uma qui-quadrado com ννν graus de liberdade é igual a 2ννν, e que a moda de 2χν é (ν-2), para ν > 2. Além disso, como a variável 2χν resulta de uma soma de variáveis independentes e identicamente distribuídas (IID), então, de acordo com o TCL, a família de distribuições do tipo 2χν tende à distribuição normal quando o número de graus de liberdade aumenta. Na próxima figura, você pode observar a qui-quadrada com 4 graus de liberdade na cor azul, a qui-quadrada com 10 graus de liberdade na cor preta e a qui-quadrada com 20 graus de liberdade na cor vermelha. Repare que a curva vermelha é semelhante a uma normal. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 X 4 X 10 X 20 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 21 Propriedade (aditividade). A soma de duas variáveis independentes 2 1 χ ν e 2 2 χ ν é uma variável 2 21 χ ν+ν , ou seja, é uma variável 2χ com ν1+ν2 graus de liberdade. Você encontrará no apêndice a Tabela III que fornece o valor de 2χν em função da área da cauda superior da respectiva distribuição. Assim, por exemplo, se entramos na Tabela qui-quadrado com p=10% e ν = 3, leremos o valor 251,6χ 23 = . Isto significa que a probabilidade da variável 2 3χ ser maior que 6,251 é igual a 10%. O conhecimento das distribuições 2χν nos leva à determinação da distribuição amostral da estatística 2S , conforme a seguir. Pode-se demonstrar que a estatística (15) ∑∑ ν = ν = − σ = σ − 1i 2 i2 1i 2 i )XX( 1XX tem distribuição 2 1χ −ν . Logo, podemos escrever 2 2 1i 2 i 2 2 1 S)1( 1 )XX( 1 σ −ν = −ν − × σ −ν =χ ∑ ν = −ν ou (16) 2 1 2 2 1 S −νχ−ν σ = . Portanto, (16) mostra que a variância de uma amostra com ν = n elementos extraída de uma população normal é uma variável aleatória 2 1−νχ multiplicada pela constante )1/(2 −νσ . Lembrando a relação (13), temos que (17) .)1( 1 )(E 1 )S(E 2 2 2 1 2 2 σ=−ν −ν σ =χ −ν σ = −ν Por outro lado, usando (14), obtemos (18) . 1 2 )1(2 )1( )var( )1( )Svar( 4 2 4 2 12 4 2 −ν σ =−ν× −ν σ =χ −ν σ = −ν Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 22 1.4.5 Distribuição t de Student Considere a média de uma amostra de n observações retiradas de uma população normal de média µ e desvio-padrão σ. Aprendemos que a distribuição amostral de X é normal, com média µ e desvio-padrão n/σ , e que a estatística (19) . n/ X Z σ µ− = segue a normal padrão. Se usarmos em (19) o desvio-padrão da amostra, obteremos uma estatística cuja distribuição não é mais normal. De fato, conforme mostrou Student, a estatística (20) . n/S X t µ− = distribui-se simetricamente, com média zero, porém não normalmente. Paragrandes amostras, S deve ser próximo de σ, e as correspondentes distribuições t de Student devem estar próximas da normal reduzida (padrão). Note que a estatística (20) possui (n–1) = ν graus de liberdade, o que justifica a sua representação por tn-1. A próxima figura mostra os gráficos das variáveis t1, t5 e normal padrão. Note que a densidade de t5 está mais próxima da normal do que a densidade de t1. -3 -2 -1 0 1 2 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 normal t 1 t 5 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 23 A Tabela IV do Apêndice fornece valores de t em função de diversos valores do número de graus de liberdade ν e de probabilidades críticas, correspondentes ao dobro da área sob a cauda à direita (ou à esquerda, tanto faz, pois a distribuição é simétrica) na respectiva distribuição. Assim, por exemplo, entrando-se na Tabela com a probabilidade p = 0,1 e ν = GL = 7, lemos o valor crítico t7 = 1,895. Isso significa, dada a simetria da distribuição t, que P(- 1,895<t7<1,895) = 1-0,1 = 0,9 e que P(t7>1,895) = P(t7<-1,895) = 0,1/2= 0,05. A expressão (20) pode ser reescrita como (21) . S Z Sn/ X t 1n σ = σ × σ µ− =− Substituindo a raiz quadrada de (16) em (21), obtemos (22) 2 1n 1n 1n Zt − − χ − = ou (23) 2 v v Zt χ =ν se fizermos n-1 = ν em (22). A equação (23) nos mostra a relação existente entre as distribuições t de Student e qui-quadrado. 1.4.6 Distribuição F de Snedecor Vimos em aula anterior que a variável aleatória F com n1 graus de liberdade no numerador e n2 graus de liberdade no denominador, denotada por 21 n,n F , é definida como (24) 2 2 n 1 2 n n,n n/ n/ F 2 1 21 χ χ = em que as variáveis 2n1χ e 2 n2 χ são independentes. A figura a seguir ilustra uma variável F com 5 graus de liberdade no numerador e 3 graus de liberdade no denominador. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 F Sejam 1n11211 X,...,X,X uma amostra extraída de uma população normal ),(N 211 σµ e 2n22221 X,...,X,X uma amostra oriunda de outra população normal ),(N 222 σµ . Considere que as populações sejam independentes. Sejam 21S e 2 2S as variâncias das amostras associadas às populações 1 e 2, respectivamente. Então a razão (25) 2 2 2 2 2 1 2 1 /S /S σ σ Tem distribuição F, com n1-1 graus de liberdade no numerador e n2-1 graus de liberdade no denominador, pois 1n,1n 2 2 1n 1 2 1n 2 22 2 1n 2 2 2 11 2 1 2 n1 2 2 2 1 21 2 1 2 1 F 1n 1n )1n( )1n( S S −− − − − − = − χ − χ = σ− χσ σ− χσ = . O corpo da Tabela V do apêndice (distribuição F) dá os valores de F que determinam caudas à direita com probabilidades p para diversos pares de valores n1=GL1 e n2=GL2. Por exemplo, entrando-se na Tabela com a probabilidade p = 5% =0,050, e GL1 = GL2 = 5, lemos o valor fc = 5,05. Logo, P(F>5,05) = 5% = 0,050. Exemplo (Analista da SUSEP/Atuária/2010/ESAF) Considere as n variáveis aleatórias iid, isto é, independentes e identicamente distribuídas X1,X2,...,Xn com distribuição N(µ,σ2). Considere ainda ∑== n 1i i n/XX e ∑= −−= n 1i 2 i 2 )1n/()XX(s . Dessa maneira o quociente entre as variáveis aleatórias Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 25 independentes 22 /)X(n σµ− e s2/σ2 é uma variável aleatória: A) “t” de Student com n-1 graus de liberdade. B) Qui-quadrado com n-1 graus de liberdade dividida pelo seu número de graus de liberdade. C) Qui-quadrado com 1 grau de liberdade. D) F com n-1 graus de liberdade no numerador e 1 grau de liberdade no denominador. E) F com 1 grau de liberdade no numerador e n-1 graus de liberdade no denominador. Resolução A questão cobra se o candidato conhece a distribuição da estatística 1n XX n/ X s )X(n n 1i 2 i 2 2 2 2 2 − σ − σ µ− = σ σ µ− ∑ = . Ora, a média amostral X é normal, pois X1, X2 ,..., Xn têm distribuição N(µ,σ2). Assim, o numerador 2 n/ X σ µ− tem distribuição qui-quadrado com 1 grau de liberdade, pois trata-se do quadrado de uma variável aleatória normal reduzida. A estatística ∑= σ −n 1i 2 iX X tem distribuição 2 1nχ − . Sabe-se que uma variável aleatória F com n1 graus de liberdade no numerador e n2 graus de liberdade no denominador é dada por 2 2 n 1 2 n n,n n/ n/ F 2 1 21 χ χ = . Portanto, a variável aleatória Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 26 1n XX 1 n/ X n 1i 2 i 2 − σ − σ µ− ∑ = tem distribuição F com 1 grau de liberdade no numerador e n-1 graus de liberdade no denominador. GABARITO: E 2 Resumo - Uma população consiste na totalidade das observações. - Uma amostra é um subconjunto de observações selecionadas a partir de uma população. - Os elementos de uma amostra aleatória são independentes. - Uma estatística é qualquer função dos valores de uma amostra. - Uma estimativa de um parâmetro populacional θ é um único valor numérico Eˆ , que é obtido de uma estatística Θˆ . Por exemplo, seja θ a média populacional µ. Então n/XXˆ i∑==Θ é o estimador e n/xxEˆ i∑== é a estimativa de µ. Ou seja, o estimador é a fórmula e a estimativa é aplicação da fórmula ao conjunto dos valores que compõe a amostra. - TCL: sejam n variáveis aleatórias IID n21 X,...,X,X com média µ e variância σ 2. Seja a soma n21n X...XXS +++= . Então a variável aleatória padronizada n nSn σ µ− tende para a normal padrão quando n tende para infinito. - Propriedade reprodutiva da normal: Sejam X1,X2,...,Xn variáveis aleatórias normais e independentes com E(Xi) = µi e Var(Xi) = σ2i, i = 1, 2, ..., n e Y = X1 + X2 + ... + Xn. Então Y é normal com média E(Y) = µ1 + µ2 + ... + µn e variância Var(Y) = σ21 + σ22 + ... + σ2n. - A média amostral X tem média µ e variância n/2σ , em que µ e 2σ denotam a média e a variância populacionais, respectivamente. Portanto, a Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 27 média de X é a própria média populacional µµµ e a variância de X é n vezes menor que a variância da população σ2. - A estatística f (frequência amostral) é binomial com média np e variância )p1(np − , em que p denota a probabilidade de sucesso e n é o tamanho da amostra. - A estatística n/fpˆ = (proporção amostral) é binomial com média p e variância n/)p1(p − . - Seja a amostra )X,...,X,X( 21 ν de uma população normal com média µ e desvio-padrão σ. Então a estatística∑ ν = ν σ µ− = 1i 2 i2 Xχ é uma variável aleatória qui-quadrado com ννν graus de liberdade. A variável 2 νχ tem média ννν e variância 2ννν. - A soma de duas variáveis independentes 2 1 χ ν e 2 2 χ ν é uma variável 2 21 χ ν+ν , ou seja, é uma variável 2χ com ν1+ν2 graus de liberdade. - Variância amostral: 2 1i 2 i 1i 2 i 2 X 1 X 1 1 )XX( 1 1 S −ν ν − −ν =− −ν = ∑∑ ν = ν = . - Relação entre a variância amostral S2 e 2 1χ −ν (p/ população normal!): 2 1 2 2 1 S −νχ−ν σ = ⇒ S2 é qui-quadrado com ννν-1 graus de liberdade. - A média da variância amostral S2 é igual à variância da população .2σ - A variável n/S X t 1n µ− =− tem distribuição t de Student. Esta distribuição é simétrica e tem média nula. - 2 2 n 1 2 n n,n n/ n/ F 2 1 21 χ χ = é a variável aleatória F com n1 graus de liberdade no numerador e n2 graus de liberdade no denominador. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 28 - 1n,1n2 2 2 1 21 F S S −−= ⇒ a razão entre as variâncias amostrais das populações independentes 1 e 2 é uma variável F com n1-1 graus de liberdade no numerador e n2-1 graus de liberdade no denominador. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 29 3 Exercícios de Fixação 1. (Analista Técnico da SUSEP/2006/ESAF) Seja X1, X2, ... uma sucessão de variáveis aleatórias identicamente distribuídas, cada uma com média µ e variância σ2, tendo a propriedade de qualquer número finito delas são independentes. Então, para cada z ),z(z n nX...X Plim n1 n Φ= < σ µ−++ →∞ onde )(zΦ é uma função de distribuição: A) Normal reduzida. B) Normal. C) Qui-quadrado. D) Log-normal. E) Binomial. 2. (Analista Técnico da SUSEP/2002/ESAF) Sejam X1, ..., X12 variáveis aleatórias uniformemente e independentemente distribuídas no intervalo (0;1). Assinale a opção que corresponde à aproximação do Teorema Central do Limite de .7XP 12 1i i >∑ = A tabela apresentada a seguir dá valores da função de distribuição F(x) da distribuição normal padrão aproximada a duas casas decimais. x F(x) 0,0 0,50 0,5 0,69 1,0 0,84 1,5 0,93 2,0 0,98 A) 0,50 B) 0,31 C) 0,07 D) 0,02 E) 0,16 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 30 3. (Analista Técnico da SUSEP/2001/ESAF) O tempo de vida útil de uma pilha é uma variável aleatória com distribuição do tipo contínuo, média de 40 horas e desvio-padrão de 20 horas. Usa-se a pilha até que sua energia se esgote quando é substituída por uma nova. Suponha que se tenha à disposição um estoque de 25 pilhas com tempos de vida com essas características e independentemente distribuídos. Seja ψ(x) a função de distribuição da normal padrão. Assinale a opção que corresponde à aproximação do Teorema Central do Limite para a probabilidade de que com as 25 pilhas se obtenha pelo menos 1.100 horas de uso contínuo. A) 1-ψ(1) B) ψ(1) C) ψ(2) D) 0,5 E) ψ(2)- ψ(1) 4. (Analista Ministerial MPE-PE/2006/FCC) Seja a média de uma amostra aleatória simples com reposição, de tamanho 64, retirada de uma população Normal com média 200 e variância 400. Usando o fato de que P(Z>1,64) = 0,05, onde Z é a Normal Padrão, o valor de a para que P(|X -µ|≤a) = 0,90 é igual a A) 6,4 B) 5,2 C) 4,8 D) 4,1 E) 3,6 (ANAC/2009/CESPE/adaptada) Considere que U1, U2 e U3 sejam cópias independentes de uma distribuição uniforme, com média igual a 6 e variância igual a 3. Com base nessas informações, julgue os próximos itens (5 a 8) acerca da soma S = U1 + U2 + U3. 5. A soma S segue uma distribuição uniforme, com média igual a 18 e variância igual a 9. 6. De acordo com o teorema limite central, se µ e σ são, respectivamente, a média e o desvio padrão de S, então a variável 3 3 S Z σ µ− = segue uma distribuição normal padrão. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 31 7. A média correspondente à variável transformada 6 3 S W −= é igual a zero, e a variância igual a 1. 8. O valor esperado de S2 é superior a 300. (ANPEC/2009/adaptada) Sobre variáveis aleatórias indique se as afirmativas 9 e 10 são corretas ou falsas: 9. Se X possui distribuição Normal com média µ e variância σ2, então Z = aX + b possui distribuição Normal com média aµ e variância (a)2σ2. 10. Se duas variáveis aleatórias X e Y tem covariância nula, então elas são independentes. (ANPEC/2009/adaptada) Sejam X1,X2,...,Xn variáveis aleatórias independentes e normalmente distribuídas com média µ e variância 1. Defina as variáveis aleatórias ∑ = −= n 1i i 1 XnX e ∑ = = n 1i 2 iXZ . Julgue 11 a 14 os itens a seguir. 11. Se R = X1, quando X1>0, P(R≤1) = Φ(1-µ)/(1-Φ(0-µ)), em que Φ(c) é a função distribuição de uma variável aleatória Normal padrão. 12. Z é uma variável aleatória com distribuição χ2 com n graus de liberdade. 13. Xn é uma variável aleatória normalmente distribuída com média nµ e variância n. 14. A variável aleatória n Z Y W ii = , em que Yi = (Xi - µ) possui distribuição F com n1 e n2 graus de liberdade, em que n1 = 1 e n2 = 2n. 15. (INÉDITA) O gráfico da distribuição t de Student, com 9 graus de liberdade, está representado na figura abaixo. Podemos afirmar que o valor de t1 para o qual a área sombreada à direita de t1 é de 0,05 é: t1-t1 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 32 A) 2,6850 B) 2,2622 C) 1,8331 D) 3,6897 E) 1,2297 16. (Analista Técnico/SUSEP/2002/ESAF) Seja X uma variável aleatória com valor esperado µ e desvio padrão σ>0. Pode-se afirmar que A) pelo menos 75% das realizações de X pertencerão ao intervalo [µ-2σ;µ+2σ] B) pelo menos 80% das realizações de X pertencerão ao intervalo [µ-2σ;µ+2σ] C) pelo menos 90% das realizações de X pertencerão ao intervalo [µ-2σ;µ+2σ] D) pelo menos 95% das realizações de X pertencerão ao intervalo [µ-2σ;µ+2σ] E) apenas com o conhecimento de µ e σ não é possível fazer afirmação sobre o percentual de realizações de X que cairão no intervalo [µ-2σ;µ+2σ]. 17. (Analista Ministerial MPE-PE/2006/FCC) Seja X uma variável aleatória assumindo os valores -2 e 2, com probabilidade 1/4 e 3/4, respectivamente. Seja µ a média de X. Então o limite superior de P[|X - µ| ≥ 12 ], obtido pela desigualdade de Tchebysheff, é dado por A) 0,40 B) 0,25 C) 0,20 D) 0,12 E) 0,10 18. (Engenharia/BNDES/2011/Cesgranrio) Ao medir-se a temperatura de um forno, em graus Celsius, em diversos momentos, obteve-se uma amostra com variância igual a 225. Se cada uma das medidas de temperatura for convertida para graus Fahrenheit, utilizando-se a fórmula 32C 5 9 F += , o valor da nova variância amostral será (A) 257 (B) 405 (C) 437 (D) 729 (E) 761 Pacotede Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 33 4. Gabarito 1 – A 2 – E 3 – A 4 – D 5 – E 6 – E 7 – C 8 – C 9 – F 10 – F 11 – F 12 – F 13 – V 14 – F 15 – C 16 – A 17 – B 18 – D Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 34 5. Resolução dos Exercícios de Fixação 1. (Analista Técnico da SUSEP/2006/ESAF) Seja X1, X2, ... uma sucessão de variáveis aleatórias identicamente distribuídas, cada uma com média µ e variância σ2, tendo a propriedade de qualquer número finito delas são independentes. Então, para cada z ),z(z n nX...X Plim n1 n Φ= < σ µ−++ →∞ onde )(zΦ é uma função de distribuição: A) Normal reduzida. B) Normal. C) Qui-quadrado. D) Log-normal. E) Binomial. Resolução Sejam n21 X,...,X,X variáveis aleatórias independentes e identicamente distribuídas, com média µ e variância σ2. De acordo com o TCL, se n21n X...XXS +++= , então n nS )S(Var )S(ES n n nn σ µ− = − é assintoticamente normal (isto é, tende para a normal quando n tende para infinito) com média nula e desvio-padrão igual a um (normal padrão ou reduzida). Ou seja, )z()zZ(Pz n nS Plim n n Φ=<= < σ µ− ∞→ , em que Z é a variável aleatória N(0,1). O TCL também é verdadeiro sob condições mais gerais. Por exemplo, ele vale quando n21 X,...,X,X são variáveis independentes com a mesma média e variância, mas não necessariamente identicamente distribuídas. GABARITO: A Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 35 2. (Analista Técnico da SUSEP/2002/ESAF) Sejam X1, ..., X12 variáveis aleatórias uniformemente e independentemente distribuídas no intervalo (0;1). Assinale a opção que corresponde à aproximação do Teorema Central do Limite de .7XP 12 1i i >∑ = A tabela apresentada a seguir dá valores da função de distribuição F(x) da distribuição normal padrão aproximada a duas casas decimais. x F(x) 0,0 0,50 0,5 0,69 1,0 0,84 1,5 0,93 2,0 0,98 A) 0,50 B) 0,31 C) 0,07 D) 0,02 E) 0,16 Resolução As variáveis aleatórias IID 1221 X,...,X,X têm distribuição uniforme no intervalo (0,1), conforme ilustrado pela figura abaixo. 1 0 1 f(x) x Sabemos que: 2/1 2 )10( 2 )ba( )X( i = + = + =µ e 12/1 12 )01( 12 )ab( )X( i 2 = − = − =σ . Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 36 Seja o somatório n21n X...XXS +++= . O TCL afirma que, no limite (isto é, quando somamos um número infinito de variáveis aleatórias IID), vale )z(z n nS Plim n n Φ= ≤ σ µ− ∞→ . A questão pede que ≤−= > ∑∑ == 12 1i i 12 1i i 7XP17XP seja calculado usando uma versão “truncada” (ou aproximada) do TCL para n = 12. Observe que 167 12 12 1 5,0127 n n7 z =−= ×− = σ µ− = . Logo, ( ) ( ) 16,084,010,110,1ZP =−=Φ−≈> . GABARITO: E 3. (Analista Técnico da SUSEP/2001/ESAF) O tempo de vida útil de uma pilha é uma variável aleatória com distribuição do tipo contínuo, média de 40 horas e desvio-padrão de 20 horas. Usa-se a pilha até que sua energia se esgote quando é substituída por uma nova. Suponha que se tenha à disposição um estoque de 25 pilhas com tempos de vida com essas características e independentemente distribuídos. Seja ψ(x) a função de distribuição da normal padrão. Assinale a opção que corresponde à aproximação do Teorema Central do Limite para a probabilidade de que com as 25 pilhas se obtenha pelo menos 1.100 horas de uso contínuo. A) 1-ψ(1) B) ψ(1) C) ψ(2) D) 0,5 E) ψ(2)- ψ(1) Resolução Pelo menos 1.100 horas de uso contínuo ⇒ 100.1)X...XX(S 252125 ≥+++= , ou seja, o somatório dos tempos de vida útil das 25 pilhas tem de ser, no mínimo, 1.100 horas. Dados: µ = 40 h, σ = 20 h e n = 25. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 37 1 2520 4025100.1 n n100.1 z = ×− = σ µ− = ( ) ( )110,1ZP)100.1S(P 25 ψ−≈>=≥ . GABARITO: A 4. (Analista Ministerial MPE-PE/2006/FCC) Seja a média de uma amostra aleatória simples com reposição, de tamanho 64, retirada de uma população Normal com média 200 e variância 400. Usando o fato de que P(Z>1,64) = 0,05, onde Z é a Normal Padrão, o valor de a para que P(| X -µ|≤a) = 0,90 é igual a A) 6,4 B) 5,2 C) 4,8 D) 4,1 E) 3,6 Resolução Note que podemos reescrever P(| X -µ|≤a) = 0,90 da forma P{-a ≤ X -µ ≤a} = 0,90 ou P{ µ -a ≤ X ≤ µ + a} = 0,90. A Fig. abaixo ilustra a probabilidade acima. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 38 Dados do enunciado: n = 64, µ = 200, σ2 = 400 e P(Z>1,64) = 5%. 64,1 n )a( z = σ µ−+µ = ⇒ 64,1 6420 a = ⇒ 10,4a = . GABARITO: D (ANAC/2009/CESPE/adaptada) Considere que U1, U2 e U3 sejam cópias independentes de uma distribuição uniforme, com média igual a 6 e variância igual a 3. Com base nessas informações, julgue os próximos itens (5 a 8) acerca da soma S = U1 + U2 + U3. 5. A soma S segue uma distribuição uniforme, com média igual a 18 e variância igual a 9. Resolução Antes de discutir se a variável aleatória S = U1 + U2 + U3 tem ou não distribuição uniforme, vamos calcular a média e a variância de S. Média: E(S) = S = E(U1 + U2 + U3) = E(U1) + E(U2) + E(U3) = 3x6 = 18. Variância: var(S) = var(U1 + U2 + U3) = var(U1) + var(U2) + var(U3) = 3x3 = 9, pois a variância da soma de variáveis independentes é igual à soma das variâncias individuais. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 39 Agora, precisamos analisar a distribuição de S e todo cuidado é pouco ... há uma propriedade da distribuição normal, denominada propriedade reprodutiva que diz o seguinte: ⇒ Se U1, U2, ..., Un forem variáveis aleatórias normais e independentes, com E(Ui) = µi e var(Ui) = 2iσ para i = 1, 2, ..., n, então S = c1U1 + c2U2 + ... + cnUn, em que c1, c2, ..., cn, são constantes, será uma variável aleatória normal com S = c1µ1 + c2µ2 + ... + cnµn, e var(S) = .... 2222 2 2 2 1 2 1 nnccc σσσ +++ Repare que as variáveis U1, U2, ..., Un precisam ser normais, para que valha a propriedade reprodutiva. Na questão, U1, U2 e U3 são variáveis uniformes. Observe que não há uma propriedade reprodutiva para a distribuição uniforme. Portanto, não podemos afirmar que S = U1 + U2 + U3 tem distribuição uniforme. Aliás, isto contraria a “intuição”, uma vez que o TCL diz que a distribuição de probabilidades da soma de um número infinito de variáveis aleatórias uniformesIID converge para a distribuição normal. Sendo assim, o item está ERRADO. É possível determinar a distribuição de S = U1 + U2 + U3, em que U1, U2 e U3 são cópias independentes de uma distribuição uniforme. Contudo, este cálculo depende do conhecimento do conceito de função característica, que não foi mencionado pelo programa do concurso. Prefiro não ensinar para vocês, pois não precisamos deste conceito para resolver a questão. GABARITO: ERRADO 6. De acordo com o teorema limite central, se µ e σ são, respectivamente, a média e o desvio padrão de S, então a variável 3 3 S Z σ µ− = segue uma distribuição normal padrão. Resolução O TCL diz que a distribuição de probabilidades da soma de um número infinito de variáveis aleatórias IID converge para a distribuição normal. A soma de 3 variáveis aleatórias uniformes IID não é normal ⇒ ERRADO. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 40 GABARITO: ERRADO 7. A média correspondente à variável transformada 6 3 S W −= é igual a zero, e a variância igual a 1. Resolução ( ) ,06 3 18 6 3 )S(E 6E 3 S E6 3 S EW)W(E =−=−=− = −== ( ) 1 9 9 9 )Svar( svar 3 1 6 3 S var)Wvar( 2 ==== −= ⇒ item CORRETO. GABARITO: CERTO 8. O valor esperado de S2 é superior a 300. Resolução 22 S)S(E)Svar( −= ⇒ 3333249189S)Svar()S(E 222 =+=+=+= ⇒ item CORRETO. GABARITO: CERTO (ANPEC/2009/adaptada) Sobre variáveis aleatórias indique se as afirmativas 9 e 10 são corretas ou falsas: 9. Se X possui distribuição Normal com média µ e variância σ2, então Z = aX + b possui distribuição Normal com média aµ e variância (a)2σ2. Resolução 222 a)Xvar(a)Zvar( σ== , mas b)X(aE)Z(E += ⇒ afirmativa FALSA. GABARITO: F 10. Se duas variáveis aleatórias X e Y tem covariância nula, então elas são independentes. Resolução Lembre que independência implica covariância nula; a recíproca, porém, não é verdadeira ⇒ afirmativa FALSA. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 41 GABARITO: F (ANPEC/2009/adaptada) Sejam X1,X2,...,Xn variáveis aleatórias independentes e normalmente distribuídas com média µ e variância 1. Defina as variáveis aleatórias ∑ = −= n 1i i 1 XnX e ∑ = = n 1i 2 iXZ . Julgue 11 a 14 os itens a seguir. 11. Se R = X1, quando X1>0, P(R≤1) = Φ(1-µ)/(1-Φ(0-µ)), em que Φ(c) é a função distribuição de uma variável aleatória Normal padrão. Resolução Se R = X1, P(R≤1) = P[Z*≤(1-µ)/σ] = P[Z*≤(1-µ)/1] = Φ(1-µ) ⇒ afirmativa FALSA. Nota: Z* denota a variável aleatória normal reduzida. GABARITO: F 12. Z é uma variável aleatória com distribuição χ2 com n graus de liberdade. Resolução Seja a amostra aleatória )X,...,X,X( n21 de uma população normal de média µ e desvio-padrão σ2. Então a estatística ∑ = σ µ− = n 1i 2 i2 n X χ tem distribuição qui-quadrado com n graus de liberdade. A variável 2nχ é a soma dos quadrados de n variáveis aleatórias normais reduzidas independentes. Note que ∑ = = n 1i 2 iXZ não é uma soma de variáveis aleatórias normais reduzidas. Portanto, o item é FALSO. GABARITO: F 13. Xn é uma variável aleatória normalmente distribuída com média nµ e variância n. Resolução Dado: 12 =σ n )X( 2 2 σ=σ Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 42 n1nn n n)X(n)Xn( 2 2 2222 =×=σ= σ ×=σ=σ ⇒ VERDADEIRO. GABARITO: V 14. A variável aleatória n Z Y W ii = , em que Yi = (Xi - µ) possui distribuição F com n1 e n2 graus de liberdade, em que n1 = 1 e n2 = 2n. Resolução Define-se a variável F com n1 graus de liberdade no numerador e n2 graus de liberdade no denominador, ou, simplesmente 21 n,n F por 2 2 n 1 2 n n,n n/ n/ F 2 1 21 χ χ = em que as variáveis 2n1χ e 2 n2 χ são independentes. Observe que Yi é normal e que n Z não é qui-quadrado e tampouco normal ⇒ afirmativa FALSA. GABARITO: F 15. (INÉDITA) O gráfico da distribuição t de Student, com 9 graus de liberdade, está representado na figura abaixo. Podemos afirmar que o valor de t1 para o qual a área sombreada à direita de t1 é de 0,05 é: t1-t1 A) 2,6850 B) 2,2622 C) 1,8331 D) 3,6897 E) 1,2297 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 43 Resolução Deve-se entrar na Tabela IV (Distribuição t de Student) com ϕ = 9 (número de graus de liberdade) e α = p = 0,05 x 2 = 0,1 ⇒ t1 = 1,8331. GABARITO: C 16. (Analista Técnico/SUSEP/2002/ESAF) Seja X uma variável aleatória com valor esperado µ e desvio padrão σ>0. Pode-se afirmar que A) pelo menos 75% das realizações de X pertencerão ao intervalo [µ-2σ;µ+2σ] B) pelo menos 80% das realizações de X pertencerão ao intervalo [µ-2σ;µ+2σ] C) pelo menos 90% das realizações de X pertencerão ao intervalo [µ-2σ;µ+2σ] D) pelo menos 95% das realizações de X pertencerão ao intervalo [µ-2σ;µ+2σ] E) apenas com o conhecimento de µ e σ não é possível fazer afirmação sobre o percentual de realizações de X que cairão no intervalo [µ-2σ;µ+2σ]. Resolução Uma rápida leitura das alternativas indica que a questão aborda o teorema (desigualdade) de Chebyshev: ⇒ Seja X uma variável aleatória arbitrária com média µ e variância σ2. Então, para qualquer 0k >σ , vale 2k 1 1]kXk[P −≥σ+µ<<σ+µ . Análise das alternativas: (A) 75,0]2X2[P ≥σ+µ<<σ−µ ⇒ CORRETA. O teorema de Chebyshev afirma que ]2X2[P σ+µ<<σ−µ é, no mínimo, igual a 22 1 1− . Logo, 75,0]2X2[P ≥σ+µ<<σ−µ . Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 44 (B) a (D) estão INCORRETAS conforme demonstrado acima. (E) Esta alternativa nega o teorema de Chebyshev ao dizer que não é possível, apenas com o conhecimento de µ e σ, fazer afirmação sobre o percentual de realizações de X que cairão no intervalo [µ-2σ;µ+2σ] ⇒ INCORRETA. GABARITO: A 17. (Analista Ministerial MPE-PE/2006/FCC) Seja X uma variável aleatória assumindo os valores -2 e 2, com probabilidade 1/4 e 3/4, respectivamente. Seja µ a média de X. Então o limite superior de P[|X - µ| ≥ 12 ], obtido pela desigualdade de Tchebysheff, é dado por A) 0,40 B) 0,25 C) 0,20 D) 0,12 E) 0,10 Resolução A Desigualdade de Tchebysheff pode ser dada pela expressão 2k 1 ]k|X[|P ≤σ≥µ− . Dados: i) 12k =σ , ii) distribuição de probabilidades de X (logo é possível calcular a média µ e o desvio padrão σ de X). 1 4 3 2 4 1 2)x(fx)X(E i ii = ×+ ×−===µ ∑ 31 4 3 2 4 1 )2()x(fx)X(E 222 i 2 i 2 i 222 =− ×+ ×−=µ−=µ−=σ ∑ Então 3 12k = σ σ ⇒ k = 2. 22 1 ]32|1X[|P ≤≥− ⇒ 25,0]32|1X[|P ≤≥− ⇒ limite superior da probabilidade de que X difira da média populacional por 32±é 0,25. Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 45 GABARITO: B 18. (Engenharia/BNDES/2011/Cesgranrio) Ao medir-se a temperatura de um forno, em graus Celsius, em diversos momentos, obteve-se uma amostra com variância igual a 225. Se cada uma das medidas de temperatura for convertida para graus Fahrenheit, utilizando-se a fórmula 32C 5 9 F += , o valor da nova variância amostral será (A) 257 (B) 405 (C) 437 (D) 729 (E) 761 Resolução Dado: Var(C) = 225 F = 9C/5 + 32 Var(F) = Var(9C/5 + 32) = (81/25).Var(C) = (81/25).225 = 729 GABARITO: D Até a próxima aula. Bom estudo! Alexandre Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 46 APÊNDICE TABELA I NORMAL: área à direita de Zc Parte inteira e primeira decimal de Zc Segunda decimal de Zc Parte inteira e primeira decimal de Zc 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,0 0,50000 0,49601 0,49202 0,48803 0,48405 0,48006 0,47608 0,47210 0,46812 0,46414 0,0 0,1 0,46017 0,45620 0,45224 0,44828 0,44433 0,44038 0,43644 0,43251 0,42858 0,42465 0,1 0,2 0,42074 0,41683 0,41294 0,40905 0,40517 0,40129 0,39743 0,39358 0,38974 0,38591 0,2 0,3 0,38209 0,37828 0,37448 0,37070 0,36693 0,36317 0,35942 0,35569 0,35197 0,34827 0,3 0,4 0,34458 0,34090 0,33724 0,33360 0,32997 0,32636 0,32276 0,31918 0,31561 0,31207 0,4 0,5 0,30854 0,30503 0,30153 0,29806 0,29460 0,29116 0,28774 0,28434 0,28096 0,27760 0,5 0,6 0,27425 0,27093 0,26763 0,26435 0,26109 0,25785 0,25463 0,25143 0,24825 0,24510 0,6 0,7 0,24196 0,23885 0,23576 0,23270 0,22965 0,22663 0,22363 0,22065 0,21770 0,21476 0,7 0,8 0,21186 0,20897 0,20611 0,20327 0,20045 0,19766 0,19489 0,19215 0,18943 0,18673 0,8 0,9 0,18406 0,18141 0,17879 0,17619 0,17361 0,17106 0,16853 0,16602 0,16354 0,16109 0,9 1,0 0,15866 0,15625 0,15386 0,15151 0,14917 0,14686 0,14457 0,14231 0,14007 0,13786 1,0 1,1 0,13567 0,13350 0,13136 0,12924 0,12714 0,12507 0,12302 0,12100 0,11900 0,11702 1,1 1,2 0,11507 0,11314 0,11123 0,10935 0,10749 0,10565 0,10383 0,10204 0,10027 0,09853 1,2 1,3 0,09680 0,09510 0,09342 0,09176 0,09012 0,08851 0,08691 0,08534 0,08379 0,08226 1,3 1,4 0,08076 0,07927 0,07780 0,07636 0,07493 0,07353 0,07215 0,07078 0,06944 0,06811 1,4 1,5 0,06681 0,06552 0,06426 0,06301 0,06178 0,06057 0,05938 0,05821 0,05705 0,05592 1,5 1,6 0,05480 0,05370 0,05262 0,05155 0,05050 0,04947 0,04846 0,04746 0,04648 0,04551 1,6 1,7 0,04457 0,04363 0,04272 0,04182 0,04093 0,04006 0,03920 0,03836 0,03754 0,03673 1,7 1,8 0,03593 0,03515 0,03438 0,03362 0,03288 0,03216 0,03144 0,03074 0,03005 0,02938 1,8 1,9 0,02872 0,02807 0,02743 0,02680 0,02619 0,02559 0,02500 0,02442 0,02385 0,02330 1,9 2,0 0,02275 0,02222 0,02169 0,02118 0,02068 0,02018 0,01970 0,01923 0,01876 0,01831 2,0 2,1 0,01786 0,01743 0,01700 0,01659 0,01618 0,01578 0,01539 0,01500 0,01463 0,01426 2,1 2,2 0,01390 0,01355 0,01321 0,01287 0,01255 0,01222 0,01191 0,01160 0,01130 0,01101 2,2 2,3 0,01072 0,01044 0,01017 0,00990 0,00964 0,00939 0,00914 0,00889 0,00866 0,00842 2,3 2,4 0,00820 0,00798 0,00776 0,00755 0,00734 0,00714 0,00695 0,00676 0,00657 0,00639 2,4 2,5 0,00621 0,00604 0,00587 0,00570 0,00554 0,00539 0,00523 0,00508 0,00494 0,00480 2,5 2,6 0,00466 0,00453 0,00440 0,00427 0,00415 0,00402 0,00391 0,00379 0,00368 0,00357 2,6 2,7 0,00347 0,00336 0,00326 0,00317 0,00307 0,00298 0,00289 0,00280 0,00272 0,00264 2,7 2,8 0,00256 0,00248 0,00240 0,00233 0,00226 0,00219 0,00212 0,00205 0,00199 0,00193 2,8 2,9 0,00187 0,00181 0,00175 0,00169 0,00164 0,00159 0,00154 0,00149 0,00144 0,00139 2,9 3,0 0,00135 0,00131 0,00126 0,00122 0,00118 0,00114 0,00111 0,00107 0,00104 0,00100 3,0 3,5 0,00023 0,00022 0,00022 0,00021 0,00020 0,00019 0,00019 0,00018 0,00017 0,00017 3,5 4,0 0,00003 0,00003 0,00003 0,00003 0,00003 0,00003 0,00002 0,00002 0,00002 0,00002 4,0 5,0 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 5,0 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof. Alexandre Lima Profs. Alexandre Lima www.pontodosconcursos.com.br 47 TABELA II NORMAL: área de 0 a Zc Parte inteira e primeira decimal de Zc Segunda decimal de Zc Parte inteira e primeira decimal de Zc 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,0 0,00000 0,00399 0,00798 0,01197 0,01595 0,01994 0,02392 0,02790 0,03188 0,03586 0,0 0,1 0,03983 0,04380 0,04776 0,05172 0,05567 0,05962 0,06356 0,06749 0,07142 0,07535 0,1 0,2 0,07926 0,08317 0,08706 0,09095 0,09483 0,09871 0,10257 0,10642 0,11026 0,11409 0,2 0,3 0,11791 0,12172 0,12552 0,12930 0,13307 0,13683 0,14058 0,14431 0,14803 0,15173 0,3 0,4 0,15542 0,15910 0,16276 0,16640 0,17003 0,17364 0,17724 0,18082 0,18439 0,18793 0,4 0,5 0,19146 0,19497 0,19847 0,20194 0,20540 0,20884 0,21226 0,21566 0,21904 0,22240 0,5 0,6 0,22575 0,22907 0,23237 0,23565 0,23891 0,24215 0,24537 0,24857 0,25175 0,25490 0,6 0,7 0,25804 0,26115 0,26424 0,26730 0,27035 0,27337 0,27637 0,27935 0,28230 0,28524 0,7 0,8 0,28814 0,29103 0,29389 0,29673 0,29955 0,30234 0,30511 0,30785 0,31057 0,31327 0,8 0,9 0,31594 0,31859 0,32121 0,32381 0,32639 0,32894 0,33147 0,33398 0,33646 0,33891 0,9 1,0 0,34134 0,34375 0,34614 0,34849 0,35083 0,35314 0,35543 0,35769 0,35993 0,36214 1,0 1,1 0,36433 0,36650 0,36864 0,37076 0,37286 0,37493 0,37698 0,37900 0,38100 0,38298 1,1 1,2 0,38493 0,38686 0,38877 0,39065 0,39251 0,39435 0,39617 0,39796 0,39973 0,40147 1,2 1,3 0,40320 0,40490 0,40658 0,40824 0,40988 0,41149 0,41309 0,41466 0,41621 0,41774 1,3 1,4 0,41924 0,42073 0,42220 0,42364 0,42507 0,42647 0,42785 0,42922 0,43056 0,43189 1,4 1,5 0,43319 0,43448 0,43574 0,43699 0,43822 0,43943 0,44062 0,44179 0,44295 0,44408 1,5 1,6 0,44520 0,44630 0,44738 0,44845 0,44950 0,45053 0,45154 0,45254 0,45352 0,45449 1,6 1,7 0,45543 0,45637 0,45728 0,45818 0,45907 0,45994 0,46080 0,46164 0,46246 0,46327 1,7 1,8 0,46407 0,46485 0,46562 0,46638 0,46712 0,46784 0,46856 0,46926 0,46995 0,47062 1,8 1,9 0,47128 0,47193 0,47257 0,47320 0,47381 0,47441 0,47500 0,47558 0,47615 0,47670 1,9 2,0 0,47725 0,47778 0,47831 0,47882 0,47932 0,47982 0,48030 0,48077 0,48124 0,48169 2,0 2,1 0,48214 0,48257 0,48300 0,48341 0,48382 0,48422 0,48461 0,48500 0,48537 0,48574 2,1 2,2 0,48610 0,48645 0,48679 0,48713 0,48745 0,48778 0,48809 0,48840 0,48870 0,48899 2,2 2,3 0,48928 0,48956 0,48983 0,49010 0,49036 0,49061 0,49086 0,49111 0,49134 0,49158 2,3 2,4 0,49180 0,49202 0,49224 0,49245 0,49266 0,49286 0,49305 0,49324 0,49343 0,49361 2,4 2,5 0,49379 0,49396 0,49413 0,49430 0,49446 0,49461 0,49477 0,49492 0,49506 0,49520 2,5 2,6 0,49534 0,49547 0,49560 0,49573 0,49585 0,49598 0,49609 0,49621 0,49632 0,49643 2,6 2,7 0,49653 0,49664 0,49674 0,49683 0,49693 0,49702 0,49711 0,49720 0,49728 0,49736 2,7 2,8 0,49744 0,49752 0,49760 0,49767 0,49774 0,49781 0,49788 0,49795 0,49801 0,49807 2,8 2,9 0,49813 0,49819 0,49825 0,49831 0,49836 0,49841 0,49846 0,49851 0,49856 0,49861 2,9 3,0 0,49865 0,49869 0,49874 0,49878 0,49882 0,49886 0,49889 0,49893 0,49896 0,49900 3,0 3,5 0,49977 0,49978 0,49978 0,49979 0,49980 0,49981 0,49981 0,49982 0,49983 0,49983 3,5 4,0 0,49997 0,49997 0,49997 0,49997 0,49997 0,49997 0,49998 0,49998 0,49998 0,49998 4,0 5,0 0,50000 0,50000 0,50000 0,50000 0,50000 0,50000 0,50000 0,50000 0,50000 0,50000 5,0 Pacote de Teoria e Exercícios para Analista do BACEN – Área 2 Estatística – Prof.
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