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Medidas de Dispersão, Assimetria e Curtose Introdução Para avaliar a variabilidade em torno da mediana, utiliza-se a amplitude interquartil, conforme já foi abordado no capítulo de Medidas de Posição. Já as medidas de dispersão, que serão neste Tópico abordadas, são utilizadas, dentre outras utilidades, para descrever a variabilidade em torno da média em duas situações: 1. Quando pretende-se computar a variabilidade dita individual (variância, desvio padrão e coeficiente de variação); 2. Ao computar a variabilidade em termos amostrais (erro padrão e margem de erro). Estatística Descritiva Medidas de Variabilidade Individual Amostral Já o coeficiente de assimetria irá elucidar os aspectos da assimetria dos dados, ou seja, definir se a distribuição de valores é simétrica ou assimétrica e, quando assimétrica, determinar o sentido da assimetria, se à direita ou à esquerda, e a intensidade da assimetria, se forte ou fraca. O coeficiente de curtose informará sobre o grau de achatamento da curva, indicando o nível de dispersão dos dados. Medidas de Variabilidade Resumo — Medidas de Variabilidade As medidas de variabilidade mostram o quanto os valores de um conjunto de dados estão dispersos em relação à média. Variabilidade individual: analisa a dispersão entre os valores individuais e a média. Seu objetivo é medir o quanto os elementos do conjunto variam, sem considerar a representatividade da amostra quando os dados são amostrais. Variabilidade amostral: considera características próprias da amostra no cálculo. Seu objetivo é avaliar a variabilidade dos dados e ajudar a entender o quanto a amostra pode representar a população de onde foi retirada. Para memorizar Individual → dispersão dos valores em relação à média. Amostral → considera características da amostra e sua relação com a população. Questões objetivas Qual é a principal finalidade das medidas de variabilidade? Indicar a dispersão dos elementos de um conjunto em relação à média. As medidas de variabilidade individual são utilizadas para: Medir a dispersão dos elementos em relação à média. Sobre as medidas de variabilidade individual, é correto afirmar que: Indicam a variabilidade entre os elementos do conjunto e a média. As medidas de variabilidade amostral estão relacionadas: Às características da amostra e à sua capacidade de representar a população. Qual alternativa apresenta corretamente a diferença entre variabilidade individual e amostral? A individual analisa a dispersão; a amostral considera características da amostra. Quando se deseja compreender como uma amostra pode representar a população de onde foi retirada, deve-se considerar: A variabilidade amostral. A variabilidade está relacionada principalmente à: Dispersão dos dados. Considere as afirmações: I. As medidas de variabilidade indicam a dispersão dos dados. II. A variabilidade amostral considera características da amostra. III. A variabilidade individual tem como principal objetivo avaliar a representatividade da amostra. Assinale a alternativa correta: a) Apenas I. b) Apenas II. c) I e II. d) I, II e III. Resposta: C Questões dissertativas O que são medidas de variabilidade? São medidas estatísticas utilizadas para indicar o grau de dispersão dos valores de um conjunto de dados, especialmente em relação à média. Explique o que são medidas de variabilidade individual. São medidas utilizadas para verificar como os elementos individuais de um conjunto estão dispersos em relação à média, indicando o grau de variação dos valores. O que caracteriza as medidas de variabilidade amostral? Elas consideram parâmetros e características da amostra para indicar sua variabilidade e auxiliar na avaliação de como a amostra pode representar a população da qual foi retirada. Diferencie variabilidade individual de variabilidade amostral. A variabilidade individual concentra-se na dispersão dos elementos do conjunto em relação à média. Já a variabilidade amostral considera características da amostra, buscando também compreender sua capacidade de representar a população. Por que as medidas de variabilidade são importantes na Estatística? Porque permitem avaliar o grau de dispersão dos dados. Dois conjuntos podem apresentar a mesma média, mas possuir diferentes níveis de variabilidade. Assim, essas medidas ajudam a compreender melhor o comportamento dos dados. Explique a relação entre amostra e população nas medidas de variabilidade amostral. A variabilidade amostral considera características da amostra para avaliar como seus dados podem refletir as características da população de onde foram obtidos. Questão de prova — nível universitário Uma pesquisa apresenta dois conjuntos de dados com a mesma média. No primeiro conjunto, os valores estão próximos da média; no segundo, estão bastante afastados. Considerando o conceito de variabilidade, explique o que pode ser concluído. Embora os dois conjuntos apresentem a mesma média, eles possuem diferentes níveis de dispersão. O primeiro apresenta menor variabilidade, pois os valores estão próximos da média. O segundo apresenta maior variabilidade, pois os valores estão mais afastados da média. Resumo para decorar para a prova Variabilidade = dispersão dos dados. Variabilidade individual - observa a dispersão dos elementos em relação à média. Variabilidade amostral - considera características da amostra e ajuda a avaliar sua representação da população. Quanto mais afastados os valores estiverem da média - maior a variabilidade. Cálculo das Medidas de Variabilidade Resumo — Cálculo das Medidas de Variabilidade As principais medidas de variabilidade — variância, desvio padrão, coeficiente de variação, erro padrão e margem de erro — têm como base o cálculo da distância entre cada valor do conjunto e a média aritmética. Essa distância é chamada de desvio e é calculada subtraindo-se a média de cada valor observado: di=xi−xˉ Onde: di = desvio de cada valor em relação à média; xi = um determinado valor do conjunto de dados; xˉ = média da amostra; μ = média da população, quando trabalhamos com dados populacionais. Assim, cada elemento do conjunto possui um desvio em relação à média. Portanto, se houver 5 valores, serão calculados 5 desvios; se houver 20 valores, serão calculados 20 desvios. Para memorizar Desvio = valor observado − média di = xi - x O desvio pode ser: positivo: valor acima da média; negativo: valor abaixo da média; zero: valor igual à média. Exercícios — Nível Universitário Parte 1 — Questões objetivas Qual é a base para o cálculo das medidas de variabilidade apresentadas no texto? A distância entre os valores e a média aritmética. O desvio de um determinado valor em relação à média é calculado por: di = xi - x Na fórmula di = xi – x , o símbolo xi representa: Um valor qualquer do conjunto de dados. Na análise de dados amostrais, x representa: A média da amostra. Quando são analisados dados populacionais, a média utilizada no cálculo do desvio é representada por: μ Se um determinado valor for exatamente igual à média, seu desvio será: 0 Se um valor estiver acima da média, seu desvio será: Positivo. Considere a seguinte afirmação: “Assim sendo, podem-se calcular tantos desvios quantos forem os elementos do conjunto.” Isso significa que: O número de desvios é igual ao número de elementos analisados. Um conjunto apresenta os valores 10, 15 e 20. A média é 15. Qual é o desvio do valor 10? -5 Cálculo: di = 10 – 15 = -5 Um conjunto possui média igual a 40. Um dos valores observados é 52. Qual é o seu desvio? 12 Cálculo: di = 52 – 40 = 12 Parte 2 — Exercícios de cálculo Calcule os desvios dos valoresabaixo: 10, 12, 14,16, 18 Sabendo que a média é: x = 14 Resolução: (x_i) Cálculo (d_i) 10 10 − 14 −4 12 12 − 14 −2 14 14 − 14 0 16 16 − 14 +2 18 18 − 14 +4 Resposta: os desvios são: -4, -2, 0, +2, +4 Considere os salários de cinco funcionários: R$2.000, R$2.500, R$3.000, R$3.500, R$4.000 Sabendo que a média é R$3.000, calcule o desvio de cada salário. Resolução: di = xi - x Salário Desvio R$ 2.000 −R$ 1.000 R$ 2.500 −R$ 500 R$ 3.000 R$ 0 R$ 3.500 +R$ 500 R$ 4.000 +R$ 1.000 Resposta: -1000, -500, 0, +500, +1000 Uma amostra apresenta os valores: 8, 10, 12, 14 Calcule a média e, posteriormente, o desvio de cada valor. Resolução: Primeiro, calculamos a média: x = 8 +10 +12 +14 4 x = 44 4 = 11 Agora calculamos os desvios: (x_i) Desvio 8 (8-11=) −3 10 (10-11=) −1 12 (12-11=) +1 14 (14-11=) +3 Resposta: Média: 11 Desvios: -3, -1, +1, +3 Uma população apresenta os seguintes valores: 20, 25, 30, 35, 40 Sabendo que a média populacional é: μ=30 Calcule os desvios. Resolução: di=xi−μ (x_i) Desvio 20 −10 25 −5 30 0 35 +5 40 +10 Resposta: -10, -5, 0, +5, +10 Parte 3 — Questões dissertativas Explique por que o cálculo dos desvios é importante para as medidas de variabilidade. O cálculo dos desvios permite identificar quanto cada valor está distante da média. Essas distâncias constituem a base para o cálculo de medidas de variabilidade, como variância e desvio padrão, que permitem avaliar a dispersão dos dados. Explique a diferença entre xˉ e μ. Resposta: xˉ representa a média da amostra, enquanto μ representa a média da população. A escolha depende de os dados analisados representarem uma amostra ou toda a população. O que significa obter um desvio negativo? Resposta: Um desvio negativo significa que o valor observado está abaixo da média. Por exemplo, se a média é 50 e o valor é 40: di = 40 – 50 = -10 Portanto, o valor está 10 unidades abaixo da média. O que significa um desvio positivo? Resposta: Significa que o valor observado está acima da média. Por exemplo, se a média é 50 e o valor é 60: di = 60 – 50 = 10 O valor está 10 unidades acima da média. Explique o significado de um desvio igual a zero. Resposta: Um desvio igual a zero significa que o valor observado é exatamente igual à média: di = xi – x = 0 Questão de prova Uma empresa analisou o tempo de atendimento de cinco clientes e obteve os seguintes valores, em minutos: 8, 10, 12, 14, 16 a) Calcule a média. b) Calcule o desvio de cada observação. c) Explique o significado dos resultados. Resolução a) Média: x = 8 +10 +12 +14 +16 5 x = 60 5 = 12 b) Desvios: 8 -12 = -4 10 -12 = -2 12-12=0 14 -12 = +2 16 -12 = +4 Logo: -4, -2, 0, +2, +4 c) Interpretação: Os valores 8 e 10 estão abaixo da média, 14 e 16 estão acima da média, e 12 é exatamente igual à média. Os desvios mostram a distância de cada tempo de atendimento em relação à média de 12 minutos. Fórmulas essenciais para a prova Desvio amostral di = xi - x Desvio populacional di = xi - μ Memorização rápida: Valor − Média = Desvio E lembre-se: Abaixo da média - desvio negativo Igual à média - desvio zero Acima da média - desvio positivo Referências CRESPO, Antônio Arnot. Estatística Fácil. 19.ed. São Paulo: Saraiva, 2011. FONSECA, Jairo Simon da; MARTINS, Gilberto de Andrade. Curso de Estatística. 6.ed. São Paulo: Atlas, 2010. SHIMAKURA, Silvia. Laboratório de Estatística e Geoinformação, 2012. Coeficiente de variação Disponível em: . TOLEDO, Geraldo Luciano; OVALLE, Ivo Izidoro. Estatística básica. 2. ed. 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