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Professora Luana de Melo Pereira email: estatluana@gmail.com Universidade Federal de Pelotas Centro das Engenharias - Ceng ESTATÍSTICA BÁSICA Semestre 2013/2 2 Plano de ensino Datas de avaliações 3 http://estatluana.blogspot.com.br estatluana@gmail.com Luana de Melo Pereira Disciplina: Estatística Básica Universidade Federal de Pelotas Centro das Engenharias - Ceng Unidade I – Introdução a estatística 1. CONCEITOS 5 Definição e Aplicações da Estatística Conceitos Básicos e a Divisão da Estatística Escalas de Medida Classificação de Variáveis Notação Somatório INTRODUÇÃO Parte de perguntas/desafios Questões relevantes: Como verificar a eficiência de uma nova vacina? 6 Como saber que uma nova variedade de arroz é melhor que as já existentes? 7 Que tipo de pessoa consome drogas? 8 Qual é a preferência eleitoral nas próximas eleições? 9 Como se comportam os preços? 10 Como uma montadora de automóveis pode verificar a qualidade de uma determinada peça fabricada? 11 Aspectos comuns 12 Todas essas questões buscam algum tipo de informação relevante para algum tipo de situação; Não há possibilidade de examinar todos os casos • Custo • Tempo • Desconhecimento dos efeitos • Será que é necessário analisar todos os casos? Necessidade de uma metodologia que permita analisar alguns casos e generalizar as conclusões Metodologia para fazer inferência “Não é preciso beber toda a garrafa para saber se o vinho é bom!” Conceito de Estatística 13 Sinônimo de dado numérico; A metodologia estatística se propõem ao planejamento, coleta, organização, resumo, apresentação e análise de dados; A estatística propicia uma tomada de decisão na presença da incerteza provocada pela aleatoriedade; É parte do método científico Compreender adequadamente a metodologia estatística implica no conhecimento do contexto de pesquisa. ESTATÍSTICA - Divisão ESTATÍSTICA DESCRITIVA INFERÊNCIA ESTATÍSTICA PROBABILIDADE Trata do resumo e da apresentação de dados Estudo de populações a partir de amostras 14 Limitações A estatística não corrige erros grosseiros e técnicas defeituosas. Como toda informação está contida nos dados, se estes forem falsos ou viciados será falsa qualquer conclusão que deles for retirada; Não substitui o julgamento crítico do pesquisador; 15 População Amostra Amostragem Alguns conceitos básicos: 16 Unidade de observação População: é o conjunto de TODAS as unidades (elementos) de interesse que têm pelo menos uma característica em comum. 17 Amostra é parte de uma população, convenientemente escolhida, que tem a finalidade de representá-la. Deve apresentar as mesmas características da população. Amostragem é a metodologia de obtenção das amostras. Unidade de observação é o indivíduo onde são medidas as variáveis de interesse. Exemplos: aluno, planta, animal Unidades Exemplo: Pesquisas eleitorais no RS Característica definidora votar no RS População conjunto de todos os eleitores que votam no RS Unidade de pesquisa o eleitor 18 Conceitos fundamentais Características e variáveis Escalas de medida Classificação de variáveis 19 Conceitos fundamentais Em geral, o interesse da pesquisa se limita a algumas características da unidade da população que serão mensuradas na unidade de pesquisa. Escala de medida é a definição do modo como será realizada a mensuração. Variável é uma característica para a qual foi definida uma escala de medida. 20 Escalas de medida Estabelece a forma como os valores serão atribuídos às alternativas das características. As variáveis podem ser expressas em quatro escalas distintas: Nominal Ordinal Intervalar Racional (de razão) 21 Escala nominal O máximo que se pode dizer de um objeto é que ele é diferente de outros. Exemplos Sexo de estudantes (0 - Masculino, 1 - Feminino); Religião (0 - Católico, 1 - Evangélico); Nomes de cidades (0 - Pelotas, 1 - Rio Grande, 2 - Porto Alegre). 22 Dados expressos em escala nominal Não é possível estabelecer qualquer relação de ordem entre eles; Números não têm nenhum significado para efeito de cálculos. Apenas a contagem por categoria faz sentido. O máximo que se pode dizer de um objeto é que ele é maior, melhor, mais colorido, etc. que outros. Exemplos Grau de instrução: 1 - fundamental, 2 - médio, 3 - graduação e 4 – pós-graduação Classificação de alunos num teste de estatística: 1 - ruim, 2 - regular, 3 - bom e 4 - muito bom Faixa etária: 0 - criança, 1 - jovem, 2 - adulto e 3 - idoso Escala ordinal Dados expressos em escala ordinal É possível associar a eles valores que representam as ordens. 23 Escala intervalar O máximo que se pode dizer de um objeto é que ele é tantas unidades maior que outros. Exemplos Temperatura (em graus Celsius) : 5ºC, 10ºC e 20ºC Se em 3 dias consecutivos a temperatura atingir 5ºC, 10ºC e 20ºC num certo horário, não faz sentido dizer que o 3º dia esteve 2 vezes mais quente que o segundo. 24 Dados expressos em escala intervalar Análogo à escala ordinal, mas possui uma unidade de medida que permite determinar as diferenças entre os dados. Não possui um ponto de partida (zero é uma convenção). Escala racional O máximo que se pode dizer de um objeto é que ele é tantas vezes maior ou mais pesado que outros. Exemplos Pesos e estaturas Distância percorrida em km Duração de filmes Se uma peça pesa 20Kg e outra pesa 10 Kg, então faz sentido dizer que a primeira pesa o dobro da segunda. 25 Dados expressos em escala racional Análogo à escala intervalar, com a propriedade adicional de ter um ponto de partida zero que significa ausência de quantidade. 1º nível: escala nominal 2º nível: escala ordinal 3º nível: escala intervalar 4º nível: escala racional Metodologia Estatística Operações realizadas Escalas de medida A complexidade e a informação aumentam com o nível. 26 Ordinais Nominais Categóricas Numéricas Discretas Contínuas Variáveis Classificação de variáveis 27 Variáveis categóricas 28 Seus valores representam categorias ou classes Possuem um conjunto limitado de valores que se repetem para todas as observações Cada valor da variável é denominado nível São subdivididas em variáveis categóricas nominais e ordinais. 29 Nominais não há sentindo de ordem entre seus níveis. Exemplos: sexo (masculino e feminino) região geográfica (norte, sul, leste e oeste) estado civil (solteiro, casado e divorciado) Ordinais há sentido de ordem entre seus níveis Exemplos: faixa etária (criança, adulto, idoso) Intensidade de cor (claro, médio, escuro) nível de instrução (fundamental, médio, universitário) Variáveis numéricas 30 Seus valores são números reais São subdivididas em variáveis numéricas discretas e contínuas. Discretas Descrevem dados discretas ou de enumeração. (Obtidos por processo de contagem) Assumem valores inteiros não negativos (0,1,2,3,....) Exemplos: número de sementes germinadas, de pacientes que se recuperam, de filhos de um casal, etc. Contínuas Descrevem dados contínuos ou de mensuração. (Obtidos por processo de medição) Podem assumir qualquer valor dos reais (-10,0,π....) Exemplos: peso, altura, tempo, teor de umidade, temperatura, etc. 31 Classifique as variáveis abaixo e identifique suas escalas de medida: a) Número de peças em uma montadora b) Vazão de fluido em uma bomba c) Valor gasto em um supermercado d) Temperatura de uma caldeira e) Número de geradores com defeito em uma usina f) Modelo de uma motosserra g) Grau de escolaridade h) Consumo de óleo lubrificante em um pistão pneumático i) Religião Exercício Numérica Contínua Discreta escala racional escala intervalar Categórica Ordinal Nominal 32 a) Variável numérica discreta – escala racional b) Variável numérica contínua – escala racional c) Variável numérica contínua – escala racional d) Variável numérica contínua – escala intervalar e) Variável numérica discreta – escala racional f) Variável categórica nominal – escala nominal g) Variável categórica ordinal – escala ordinal h) Variável numérica contínua – escala racional i) Variável categórica nominal – escala nominal Respostas Um conjunto de dados com: 17 unidades ou observações; 1 variável identificadora, 1 variável categórica e 3 variáveis numéricas contínuas i Nome Sexo Idade Estatura Peso 1 Alfredo M 14 1,75 51,03 2 Carol F 14 1,60 46,49 3 Jane F 12 1,52 38,33 4 João M 12 1,50 45,13 5 Luísa F 12 1,43 34,93 6 Roberto M 12 1,65 58,06 7 William M 15 1,69 50,80 8 Bárbara F 13 1,66 44,45 9 Juca M 12 1,46 37,65 10 Joca M 13 1,59 38,10 11 Judite F 14 1,63 40,82 12 Felipe M 16 1,83 68,04 13 Tomas M 11 1,46 38,56 14 Alice F 13 1,44 38,10 15 Henrique M 14 1,61 46,49 16 Janete F 15 1,59 51,03 17 Joice F 11 1,30 22,91 33 Variáveis letras maiúsculas (X, Y, Z) Valores da variável (dados) letras minúsculas (x, y, z) Exemplo: Se uma variável é representada por X, todos os seus valores serão representados por x. Diferenciação dos valores da variável acrescenta-se um índice i ao x xi conjunto de valores Se i = 1, 2, ..., n, então, xi = x1, x2, x3, ..., xn Representação de variáveis 34 Notação somatório Variáveis numéricas estão presentes em quase todas as pesquisas onde são aplicados métodos estatísticos; Como o processo de decisão é quase sempre obtido em termos “médios” a notação soma adquire uma grande importância na descrição das metodologias. 35 i xi yi 1 1 2 2 0 1 3 2 -2 4 -1 1 5 4 0 i é o número da observação, tal que i = 1, 2, ..., n n é o número total de observações xi é o valor da variável X para a observação i, tal que x1 = 1, x2 = 0, ... ,x5 = 4 yi é o valor da variável Y para a observação i, tal que y1 = 2, y2 = 1, ... ,y5 = 0 x(i) é o valor da variável X para a observação i, tal que x(1) x(2) ... x(n) x(1) é o menor valor da variável X x(n) é o maior valor da variável X 36 indica a soma sequencial de um conjunto de valores n 1i ix 54321 xxxxx 5 1i ix somatório número das observações limite inferior da soma Valores que estão sendo somados limite superior da soma Somatório () A notação inclui todos os valores do intervalo e pode ser simplificada por n 1i 37 Algumas quantidades de interesse: 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 xxxxx 5 1i 2 ix 254321 xxxxx 2 5 1i ix 5544332211 yxyxyxyxyx 5 1i ii yx 5432154321 yyyyy.xxxxx 5 1i i 5 1i i y.x 38 39 Próxima aula - Ponto 2.1. Apresentação de Dados - Ponto 2.2. Distribuição de frequências
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