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BIOESTATÍSTICA PROF. SÉRGIO SANTOS 2017. 2020sergio@gmail.com CAPÍTULO I - CONCEITOS BÁSICOS I - CONCEITOS: a) ESTATÍSTICA: É parte da Matemática Aplicada que fornece métodos de coleta, organização, descrição, análise e interpretação de dados, úteis nas tomadas de decisão. b) ESTATÍSTICA: “É um conjunto de métodos e processos quantitativos que serve para estudar e medir fenômenos coletivos”. “É uma coleção de métodos para planejar experimentos, obter dados e organizá-los, resumi-los, analisá-los, interpretá-los e deles extrair conclusões” (Triola, 1999, p.2). c) BIOESTATÍSTICA: É a Estatística aplicada às ciências da saúde. II - PARTES: 2.1.1. ESTATÍSTICA DESCRITIVA: Coleta, organiza e descreve os dados. 2.1.2. ESTATÍSTICA INDUTIVA OU INFERENCIAL: Analisa e interpreta os dados. Permite obter conclusões que transcendam os dados obtidos inicialmente, objetivo essencial da Estatística. III - MÉTODO ESTATÍSTICO O processo estatístico é composta basicamente de 5 (cinco) etapas: 1ª etapa: objetivo da pesquisa: ao iniciar uma pesquisa, é preciso definir claramente o que se quer estudar: Exemplo: As notas que os alunos de uma turma obtiveram em Matemática. 2ª etapa: coleta de dados: é o registro dos dados coletados para a pesquisa. 3ª etapa: organização dados: colocar os dados em ordem (crescente ou decrescente) 4ª etapa: agrupamento dos dados: há algumas formas de fazer essa organização. Um delas é montar uma tabela e a outra, elaborar um gráfico. 5ª etapa: Análise e conclusão: A menor nota da turma foi 1,0; A maior nota da turma foi 10,0; A nota que apareceu com maior frequência foi 6,0 (cinco vezes) Trinta por cento (30%) dos alunos obtiveram nota inferior a 5,0. IV - VARIÁVEL: é o conjunto de resultados possíveis de um fenômeno (ou observação, ou característica). Objeto de estudo de uma pesquisa. No exemplo, a variável é ____________________________. 4.1. TIPOS: 4.1.1. VARIÁVEL QUALITATIVA OU CATEGÓRICA – quando seus valores são expressos por atributos (exemplos: sexo, cor) – pode ser: a) ordinal – quando pudermos estabelecer uma ordem, uma hierarquia, entre as respostas obtidas (exemplos: nível fundamental, nível médio e nível superior). b) nominal: não possamos verificar uma ordem, uma hierarquia (ex: sexo masculino e sexo feminino). 4.1.2. VARIÁVEL QUANTITATIVA OU NUMÉRICA - pode ser a) contínua: assume valores reais (exemplos: peso, altura, medições), ou b) discreta: assume valores somente inteiros (exemplos: número de filhos, contagens em geral, números inteiros). V - POPULAÇÃO OU UNIVERSO ESTATÍSTICO: um conjunto de informações que tenham, pelo menos, uma característica em comum. EXEMPLO 1: a) conjunto dos moradores de Teresina: população dos moradores de Teresina b) conjunto das peças produzidas por uma máquina: população das peças de uma máquina c) conjunto dos consumidores de uma marca de sabão em pó; d) conjunto das empresas produtoras de mel; VI - AMOSTRA: é uma parte (subconjunto finito) representativa de uma população selecionada, segundo métodos adequados. 6.1. QUANDO USAR AMOSTRA: a) Populações infinitas; b) Economia; c) Rapidez de processamento; d) Indisponibilidade de todos os elementos; e) Confiabilidade. CAPÍTULO 2: GRÁFICOS ESTATÍSTICOS I – Introdução: Os gráficos estatísticos são utilizados para apresentar dados, tornando mais fácil e rápida a compreensão do fato em estudo. Vamos estudar alguns tipos de gráficos estatísticos. II – Tipos de gráficos estatísticos. 2.1. Gráficos de barras verticais e horizontais. Gráfico de barras verticais: é composto por dois eixos, um vertical e outro horizontal. No eixo horizontal são construídas as colunas, na forma de retângulo, que representam a variação de um fenômeno. Todos os retângulos deve ter a mesma base e as alturas são proporcionais aos valores da variável representada no eixo vertical. Gráfico de barras horizontais: é composto por dois eixos, um vertical e outro horizontal. No eixo vertical são construídas as barras, em forma de retângulo, que representam a variação de um fenômeno. A base dos retângulos situa-se no eixo vertical e os comprimentos são proporcionais aos valores da variável representada no eixo horizontal, Exemplo: Quantidade de família do município de Alfa de acordo com o número de filhos Números de filhos Número de famílias (frequência) 0 12 1 16 2 28 3 13 4 7 5 3 6 1 Total 80 DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA 2.2. Gráfico de linha é composto por dois eixos, um vertical e outro horizontal, e por uma linha que mostra a evolução de um fenômeno ou processo, isto é, o seu crescimento ou diminuição no decorrer de determinado período. 2.3. Gráfico de setores ou circular ou de pizza é um diagrama circular onde os valores de cada categoria estatística representadas são proporcionais às respectivas medidas dos ângulos. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. (Enem 2005) A escolaridade dos jogadores de futebol nos grandes centros é maior do que se imagina, como mostra a pesquisa a seguir, realizada com os jogadores profissionais dos quatro principais clubes de futebol do Rio de Janeiro. De acordo com esses dados, o percentual dos jogadores dos quatro clubes que concluíram o Ensino Médio é de aproximadamente? 02. (ENEM cancelado, 2009) Considere que as médias finais dos alunos de um curso foram representadas no gráfico a seguir. Sabendo que a média para aprovação nesse curso era maior ou igual a 6,0, qual foi a porcentagem de alunos aprovados? 03. (ENEM, 2010) Os dados do gráfico foram coletados por meio da Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios. Supondo-se que, no Sudeste, 14.900 estudantes foram entrevistados nessa pesquisa, quantos deles possuíam telefone móvel celular? 04. (ENEM – 2011). O gráfico abaixo mostra o número de pessoas comprovadamente infectadas pelo vírus H1N1 numa certa cidade do Brasil, entre os meses de maio e setembro de 2009. Na hipótese de um crescimento linear desse surto, representado pela reta r, pode-se prever que o número de pessoas infectadas em dezembro de 2009? 05. (Enem 2009). O gráfico a seguir mostra a evolução, de abril de 2008 a maio de 2009, da população economicamente ativa para seis Regiões Metropolitanas pesquisadas Considerando que a taxa de crescimento da população economicamente ativa, entre 05/09 e 06/09, seja de 4%, Qual o número aproximado de pessoas economicamente ativas em 06/09? 06 - Uma rede de supermercados resolveu fazer uma pesquisa para saber qual horário as pessoas mais gostavam de ir ao supermercado. Foram entrevistadas 2000 pessoas e o resultado está no gráfico abaixo. Durante qual horário a maioria das pessoas entrevistadas preferem ir ao supermercado? 07. Deseja-se postar cartas não comerciais, sendo duas de 100 g, três de 200 g e uma de 350 g. O gráfico mostra o custo para enviar uma carta não comercial pelos Correios: Qual o valor total gasto, em reais, para postar essas cartas? 08. (ENEM 2010). Os dados do gráfico seguinte foram gerados a partir de dados colhidos no conjunto de seis regiões metropolitanas pelo Departamento Intersindical de Estatística e Estudos Socioeconômicos (Dieese). Supondo que o total de pessoas pesquisadas na região metropolitana de Porto Alegre equivale a 250.000, qual o número de desempregados em março de 2010, nessa região? CAPITULO III – DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA I - DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA: É um tipo de tabela que condensa uma coleção de dados conforme as frequências (repetições de seus valores). II - TABELA PRIMITIVA DE DADOS: É uma tabela ou relação de elementos que não foram numericamente organizados. É difícil formarmos uma ideiaexata do comportamento do grupo como um todo, a partir de dados não ordenados. III - ROL: é a tabela obtida após a ordenação dos dados (crescente ou decrescente). IV - FREQUÊNCIA: é o número de observações ou repetições de um determinado valor da variável, em um levantamento qualquer. V - DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA SEM INTERVALO DE CLASE: É a simples condensação dos dados conforme as repetições de seus valores. Para um ROL de tamanho razoável esta distribuição de frequência é inconveniente, já que exige muito espaço. Exemplo 1: usando os dados acima temos: EXERCÍCIOS PROPOSTOS Victória fez uma pesquisa com alunos do 5º período de Farmácia da Aespi sobre as suas alturas. Obteve os seguintes dados: 160 170 162 180 185 175 162 180 174 164 165 170 180 185 165 170 178 178 162 160 174 162 165 164 170 160 160 162 162 162 162 164 164 165 165 165 170 170 170 170 174 174 175 178 178 180 180 180 185 185 01. Responda corretamente: a) qual a variável pesquisada? b) quantos alunos foram pesquisados? c) qual o nome da tabela da esquerda? d) qual o nome da tabela da direita? 02. Construa uma distribuição sem intervalo de classe com os dados acima. 03. Construa uma distribuição de frequência sem intervalo de classe. 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 6 6 7 7 7 7 7 8 8 8 8 9 10 10 11 12 12 12 13 14 14 15 17 VI - DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA COM INTERVALOS DE CLASSE: Para uma melhor visualização e economia de espaço, agrupam-se os valores em intervalos de classe. Exemplo 1: usando os dados 41, 41, 41, 42, 42 43, 44, 45, 46, 46, 50, 50, 51, 52, 54, 57, 58, 58, 60, 60, temos: Classes Frequência 41 | ----- 45 7 45 | ----- 49 3 49 | ----- 53 4 53 | ----- 57 1 57 | ----- 61 TOTAL 5 20 Vamos agora aprender por que a distribuição: a) começou com 45; b) tem cinco classes ou cinco intervalos ou cinco intervalos de classes. E outras também. VII - ELEMENTOS DE UMA DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA COM INTERVALOS DE CLASSE 7.1. CLASSE ( i ): são cada intervalo de variação da variável O número total de classes é simbolizado por k. Exemplo 1: na tabela anterior k = 5 e 49 |------- 53 é a 3ª classe, onde i = 3. Número da classe Nome da variável Frequência 1ª classe 41 | ----- 45 7 2ª classe 45 | ----- 49 3 3ª classe 49 | ----- 53 4 4ª classe 53 | ----- 57 1 5ª classe 57 | ----- 61 TOTAL 5 20 EXERCÍCIO PROPOSTO Seja a distribuição de frequência com intervalo de classe; i ALTURAS fi 1 150 |- 155 4 2 155 |- 160 6 3 160 |- 165 10 4 165 |- 170 15 5 170 |- 175 10 6 180 |- 185 5 Total 50 Responda corretamente: A distribuição de frequência tem quantas classes ou intervalos ou intervalos de classes? Qual o intervalo que está 5ª classe? 7.2. LIMITES DE CLASSE: são os extremos de cada classe. O menor número é o limite inferior de classe (li ) e o maior número, limite superior de classe ( Li ). O símbolo ├ indica inclusão na classe do valor situado à sua esquerda e exclusão do valor situado à sua direita, adotaremos esta notação. Exemplo 1: em 49 |------- 53 – valores de 40 a 53 excluindo 53, são todos valores de 49 até um último número que seja menor que 53. O limite inferior desta classe é 49, isto é, l3 = 49 e o limite superior, 53, ou seja, L3 = 53. Exemplo 2: 7.3. AMPLITUDE DO INTERVALO DE CLASSE: é obtida através da diferença entre o limite superior e inferior da classe e é simbolizada por hi = Li – li. Exemplo 1: na tabela anterior hi = 53 - 49 = 4. 7.4. AMPLITUDE TOTAL DA DISTRIBUIÇÃO: é a diferença entre o limite superior da última classe e o limite inferior da primeira classe. AT = L(max) - l(min). Exemplo 1: na tabela anterior AT = 61 – 41 = 20. 7.5. AMPLITUDE TOTAL DA AMOSTRA (ROL): é a diferença entre o valor máximo e o valor mínimo da amostra (ROL). Onde AA = Xmax - Xmin. Exemplo 1: na tabela acima AA = 60 - 41 = 19. 60 41 , 41, 42, 42 43, 44, 45, 46, 46, 50, 50, 51, 52, 54, 57, 58, 58, 7.6. PONTO MÉDIO DE CLASSE (PM): é o ponto que divide o intervalo de classe em duas partes iguais, ou seja, a soma do limite inferior com limite superior, da mesma classe, dividido por 2 PM = Exemplo 1: em 49 |------- 53 o ponto médio x3 = 2 51 2 49 |--------------------------------------------------------------------------- 53 PM EXERCÍCIO PROPOSTO Seja a distribuição de frequência com intervalo de classe; i Notas fi 1 150 |- 155 4 2 155 |- 160 6 3 160 |- 165 10 4 165 |- 170 15 5 170 |- 175 10 6 180 |- 185 5 Total 50 Determine o valor: a) de l2; b) de L4 c) da amplitude de cada intervalo de classe (h); d) do ponto médio da 6ª classe. 02. Seja a distribuição de frequência com intervalo de classes: i Notas fi 1 0 |- 2 2 2 2 |- 4 4 3 4 |- 6 5 4 6 |- 8 6 5 8 |- 10 1 Total 18 Com base na distribuição acima, complete corretamente: a) n = b) k = c) h = d) f2 = e) f4 = f) l3 = g) L5 = i) i3 = VIII - NÚMERO DE CLASSES: Não há uma fórmula exata para determinar o número de classes. Quatro soluções são apresentadas abaixo: a) Para n 25, então K = 5; b) Para n 25, K = ( n = número de elementos); c) Fórmula de Sturges: k = 1 + 3,3 x log n; d) Regra do bom senso. Decida a quantidade de classes que GARANTA observar como os valores se distribuem. Quantidade de dados brutos Mínima de classes Máxima de classes Até 50 5 10 51 a 100 8 16 101 a 200 10 20 EXERCÍCIO PROPOSTO 01. A tabela abaixo apresenta a distribuição de frequência dos salários mensais em reais, de 65 empregados da companhia P & R. Salário – Reais. Empregados - fi 5.000 6.000 6.000 7.000 7.000 8.000 8.000 9.000 9.000 10.000 10.000 11.000 11.000 12.000 8 10 16 14 10 5 2 TOTAL 65 Determinar: a) O limite inferior da 6ª classe; b) O limite superior da 4ª classe; c) O ponto médio da 3ª classe; d) A amplitude do 5º intervalo de classe; IX - PROCEDIMENTO PARA CONSTRUÇÃO DE UMA DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA COM INTERVALOS DE CLASSE. Exemplo 1: Os pesos em Kg de uma amostra de 25 alunos foram. Construa uma distribuição de frequência com intervalo de classe. 95 40 80 45 58 59 50 50 64 47 49 50 50 55 58 59 80 60 55 65 80 60 43 85 35 1º passo: organize os dados brutos em um ROL; 35 40 43 45 47 49 50 50 50 50 55 55 58 58 59 59 60 60 64 65 80 80 80 85 95 2º passo: determinação da quantidade de classes. k = 5, usando a regra do bom senso 3º passo: cálculo da amplitude de cada intervalo: AA = 95 – 35 = 60h = = = 12 4º passo: escolha dos limites de classe Limites de intervalo de classes: são os extremos de cada classe. a) limite inferior da classe (l1): é o menor número do intervalo de classe. b) limite superior de classe (L1): é o maior número do intervalo de classe. Geralmente, o limite inferior da primeira classe é o menor valor da distribuição, podendo ser um número menor ainda do que o menor da distribuição. Logo, l1 = 35 e L1 = 35 + 12 = 47 5º passo: enquadramento dos dados nessas classes Classes Frequência Observações 35 | ----- 47 4 35 – 40 – 43 – 45 47 | ----- 59 10 47 – 49 – 50 – 50 – 50 -50 – 55 – 55 – 58 - 58 59 | ----- 71 6 59 – 59 – 60 – 60 – 64 – 65 71 | ----- 83 3 80 – 80 - 80 83 | ----- 95 95 | ----- 107 1 1 85 95 Classes Frequência 35 | ----- 47 4 47 | ----- 59 10 59 | ----- 71 6 71 | ----- 83 3 83 | ----- 95 95 | ----- 107 TOTAL 1 1 25 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. Sejam as alturas (em centímetros) de 25 alunos de determinada turma: 150 151 152 153 156 157 158 159 159 159 160 162 162 162 163 164 164 165 166 167 167 169 170 174 175 a) obtenha a distribuição de frequência, tendo 150 para limite inferior da primeira classe e 5 para intervalo de classe As notas obtidas por 50 alunos de uma classe foram: 1 2 3 4 5 6 6 7 7 8 2 3 3 4 5 6 6 7 8 8 2 3 4 4 5 6 6 7 8 9 2 3 4 5 5 6 6 7 8 9 2 3 4 5 5 6 7 7 8 9 Complete a distribuição de frequência abaixo: i Notas xi fi 0 |- 2 2 |- 4 4 |- 6 6 |- 8 8 |- 10 Total 50 X - TIPOS DE FREQUÊNCIAS 10.1. FREQUÊNCIA SIMPLES ( fi ): é o número de repetições de um valor individual ou de uma classe de valores da variável. = n 10.2. FREQUEÊNCIA SIMPLES RELATIVA ( fr ): é a divisão da frequência simples deste elemento pelo número total de elementos da série.. É um valor importante para comparações. fr = = Exemplo 1: Considere a distribuição de frequência: xi fi 2 3 4 6 7 3 7 8 6 1 Total 25 A soma de fr1 + fr2 + fr3 + fr4 + fr5 = 1, como podemos observar: 0,12 + 0,28 + 0,32 + 0,24 + 0,04 = 1,00. 10.3. FREQUÊNCIA ACUMULADA (Fi): é a soma da frequência simples deste elemento com as frequências simples dos elementos que o antecedem F1 = f1 F2 = f1 + f2 F3 = f1 + f2 + f3 . . . Fn = f1 + f2 + f3 + ... + fn Exemplo 1: Considere a distribuição de frequência: xi fi F 2 3 4 6 7 3 7 8 6 1 3 3 + 7 = 10 3 + 7 + 8 = 18 3 + 7 + 8 + 6 = 24 3 + 7 + 8 + 6 + 1 = 25 Total 25 10.4. FREQUÊNCIA ACUMULADA RELATIVA (FRI): é a divisão da frequência acumulada deste elemento, pelo total de elementos da série. Fr = = EXERCÍCIOS PROPOSTOS: 01. Consideres os resultados de um lançamento de um dado 50 vezes foram os seguintes: 6 5 2 6 4 3 6 2 6 5 1 6 3 3 5 1 3 6 3 4 5 4 3 1 3 5 4 4 2 6 2 2 5 2 5 1 3 6 5 1 5 6 2 4 6 1 5 2 4 3 Complete as tabelas corretamente: a) i Resultados fi fri Fi Fri 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 Total 50 100 b) i Horas de estudo por semana xi fi fri Fi Fri 1 0 |- 5 5 2 5 |- 10 96 3 10 |- 15 57 4 15 |- 20 25 5 20 |- 25 11 6 25 |- 30 6 Total 1,00 02. Sejam as alturas (em centímetros) de 25 alunos de determinada classe: 150 151 152 153 156 157 158 159 159 159 160 162 162 162 163 164 164 165 166 167 167 169 170 174 175 Obtenha a distribuição de frequência, tendo 150 para limite inferior da primeira classe e 5 para o intervalo de classe. 03. O quadro seguinte representa as alturas (em cm) de 40 alunos de uma classe. 148 150 152 154 156 157 157 157 158 158 158 159 160 162 162 163 163 163 164 164 164 165 165 165 165 166 166 166 168 169 169 170 170 170 171 172 172 175 176 178 a) Calcular a amplitude total. b) Admitindo-se 6 classes, qual a amplitude do intervalo de classe? c) Construir uma tabela de frequência das alturas dos alunos. d) Determinar os pontos médios das classes CAPÍTULO IV - MEDIDAS DE POSIÇÃO – MÉDIA ARITMÉTICA I - INTRODUÇÃO As medidas de posição ou de tendência central são medidas estatísticas cujos valores estão próximos do centro de um conjunto de dados. As medidas de tendência central que abordaremos neste capítulo são: média aritmética, mediana e moda. II - MÉDIA ARITMÉTICA (). A medida de tendência central mais comumente usada para descrever resumidamente um conjunto de dados, tabelados ou não, é a média aritmética simples, ou simplesmente média e representa-se por . 2.1. MÉDIA ARITMÉTICA PARA DADOS NÃO AGRUPADOS EM INTERVALO DE CLASSE Vamos estudar a média aritmética de dados não agrupados ou sem intervalo de classe. A média aritmética de n números é soma dividida por n, ou seja, = . Onde: é a média aritmética. é o sinal de somatório. (o que vier após este símbolo deverá ser somado). xi é cada elemento do conjunto n é o número de elementos do conjunto. Exemplo 1: Em um hospital foram registrados os pesos, em kg, de 10 recém-nascidos em um determinado dia: 3,2; 3,2; 2,8; 2,1; 2,9; 3,1; 3,2; 3,0; 3,5; 4,0. Calcular o peso médio: = (3,2 + 3,2 + 2,8 + 2,1 + 2,9 + 3,1 + 3,2 + 3,0 + 3,5 + 4,0)/ 10 = 31/10 = 3,1 kg Exemplo 2: Os valores a seguir são as concentrações sangue-álcool de 14 motoristas envolvidos em acidentes fatais e condenados a prisão. Determine a média. 0,27; 0,17; 0,17; 0,16; 0,13; 0,24; 0,29; 0,24; 0,14; 0,16; 0,12; 0,16; 0,21; 0,17 Exemplo 3: Sejam as notas da Daniele: 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 6,0 8,0 6,0 7,0 8,0 8,0 6,0 6,0 = Ou = Exemplo 4: Num concurso envolvia as provas de Português, Matemática, Contabilidade e Informática. Português e Contabilidade tinham 2; Matemática e Informática tinham peso 1. Um candidato obteve as notas abaixo: Disciplinas Notas Peso Português 6,0 3 Matemática 7,0 2 Informática 4,0 3 Contabilidade 5,0 2 = EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. Na casa da Kely Daniela, apresenta o consumo mensal de água durante 6 meses. Meses Consumo (m3) Janeiro 12 Fevereiro 13,8 Março 12,5 Abril 13 Maio 11,6 Junho 10,3 Pergunta-se, qual a média do consumo da casa da Kely Daniela? 02. Se Layana obteve notas iguais a 79 e 88 nos dois primeiros testes de certa matéria, que nota ela deve obter no terceiro teste para ficar com média igual a 85? Bioestatística 1ª prova 6,5 2ª prova 7,8 3ª prova 8,0 4ª prova 7,1 03. Renata deseja calcular a média das notas que tirou em cada uma das quatro matérias a seguir. Calcule a média ponderada de suas notas, sendo que as duas primeiras provas valem 2 pontos e asoutras duas valem 3 pontos: Biologia 1ª prova 7,5 2ª prova 6,9 3ª prova 7,0 4ª prova 8,2 (ENEM) Quais as duas empresas que o investidor deve escolher? (ENEM) Qual a menor nota que candidato II deverá obter na prova final de química para vencer a competição? 2.2. MÉDIA PARA DADOS AGRUPADOS EM INTERVALOS DE CLASSES Neste caso, consideramos todos os valores de um determinado intervalo como coincidentes com o ponto médio do intervalo. Exemplo 1: Seja a distribuição de frequência: Classes Frequência - fi 0 10 10 20 20 30 30 40 40 50 2 3 8 6 1 TOTAL 20 Solução: 1º passo: determinar o ponto médio (a metade da soma do limite inferior e superior da mesma classe. Por exemplo: Classes Frequência - fi Ponto Médio - 0 10 10 20 20 30 30 40 40 50 2 3 8 6 1 TOTAL 20 2º passo: multiplicar cada ponto médio pela frequência simples; Classes fi Produto = - .f1 0 10 10 20 20 30 30 40 40 50 2 3 8 6 1 5 15 25 35 45 2 x 5 = 10 3 x 15 = 45 8 x 25 = 200 6 x 35 = 210 1 x 45 = 45 TOTAL 20 10+ 45 + 200 + 210 + 45 =510 3º passo: somar os produtos; 4º passo: encontrar a média (dividir a soma dos produtos pela soma das frequências simples = = 25,5cm Exemplo 2: Estaturas - ( cm ) Frequência (fi) 120 129 129 138 138 147 147 156 156 165 6 12 16 13 7 TOTAL 54 Solução: Estaturas - ( cm ) (fi) .fi 120 129 129 138 138 147 147 156 156 165 6 12 16 13 7 124,5 133,5 142,5 151,5 160,5 6 x 124,5 = 747,0 12 x 133,5 = 1602,0 16 x 142,5 = 2280,0 13 x 151,5 = 1969,5 7 x 160,6 = 1123,5 TOTAL 54 7722,0 = = 143 cm. EXERCÍCIOS PROPOSTOS (ENEM) Qual deve ser o lucro mínimo da empresa no mês de junho, em milhares de reais, para o gerente continuar no cargo no próximo semestre? 02. Samara obtém 7,8 no primeiro teste, 8,3 no segundo e 8,8 teste final. O professor considera que o segundo teste duas vezes mais importante do que o primeiro, e o teste final três vezes mais importante do o segundo. Qual é a nota média ponderada da Samara nos três testes? 03. (ENEM) Quantos funcionários a prefeitura deverá contratar para efetivar a ação? 04. Calcule a média aritmética. a) Classes (fi) 0 2 2 4 4 6 6 8 8 10 2 5 15 12 6 TOTAL 40 b) i Salário Mensal - R$ fi 1 450 |- 550 8 2 550 |- 650 10 3 650 |- 750 11 4 750 |- 850 16 5 850 |- 950 13 6 950 |- 1050 5 7 1050 |- 1150 2 Total 65 05 A média para passar em um concurso é 6,5. Sabendo que nas três primeiras provas o candidato totalizou 18 pontos, qual a nota mínima deverá obter na quarta prova para passar no concurso. 06. A média para passar em um concurso é 6. Sabendo que nas três primeiras provas o candidato totalizou 17 pontos, qual a nota mínima deverá obter na quarta prova, tendo em vista que a primeira prova foi anulada e que ele tinha obtido notar 8. iii - Propriedades da média aritmética. 3.1. Propriedade da soma e subtração. EXEMPLO 1: Considere o seguinte conjunto: 1, 2, 3, 4 e 5. Qual é a sua média aritmética. = = = 3 E agora, se somarmos cada elemento a constante 10, por exemplo. Teremos 1 + 10 = 11; 2 + 10 = 12; 3 + 10 = 13; 4 + 10 = 1; 5 + 10 = 15. Qual é a média aritmética deste novo conjunto? = = = 13. Ou seja, a nova média (13) é igual a anterior ( 3 ) mais a constante ( 10). Somando-se ou subtraindo-se todos os elementos do conjunto a uma constante, a MÉDIA do novo conjunto será igual do conjunto anterior também somada ou subtraída àquela mesma constante. Exemplo 2: Qual a média dos seguintes valores: 51,52,53,54,55? Solução: Como cada valor acima foi somado pela constante 50, logo a média será igual a 3 + 50 = 53, ou seja, a média anterior mais a constante. Resumindo: Nova média = média anterior + constante Nova média = média anterior – constante. EXERCÍCIOS: 01. Sabendo que a média de 1, 2, 3, 4, 5 é 3. a) Determine a média de 911, 912, 913, 914 e 915. b) Determine a média de 4, 5, 6, 7 e 8. c) Determine a média de 101, 102, 103, 104 e 105. 02. Sabendo que a média dos números abaixo é 14,2 3 5 8 10 12 15 18 19 19 20 4 6 8 9 7 15 12 20 22 25 9 15 17 16 3 14 12 25 28 30 Calcule a média de: a) 35 37 40 42 44 47 50 51 51 52 36 38 40 41 39 47 44 52 54 57 41 47 49 48 35 46 44 57 60 62 b) 0 2 5 7 9 12 15 16 16 17 1 3 5 6 4 12 9 17 19 22 6 12 14 13 0 11 9 22 25 27 2.1.2. Propriedade do produto e divisão Agora consideremos que cada elemento daquele conjunto original será multiplicado pela constante 10. Passaremos a ter: 10, 20, 30, 40, 50. = = = 30. Ou seja, a nova média (30) é igual a anterior (3 ) vezes a constante ( 10). Multiplicando-se ou dividindo-se cada elemento de um conjunto original por uma constante, a nova média será igual a média anterior também multiplicada ou dividida pela mesma constante. Resumindo: Nova média = média anterior x constante Nova média = média anterior ÷ constante. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. Sabendo que a média de 1, 2, 3, 4, 5 é 3. a) Determine a média de 1000, 2000, 3000, 4000 e 5000. b) Determine a média 2, 4, 6, 8, 10. c) Determine a média 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5. 02. Sabendo que a média dos números abaixo é 32. 12 30 36 48 18 36 42 48 66 12 12 18 24 30 30 36 18 24 24 18 60 54 42 48 24 18 24 36 36 36 Calcule a média de a) 60 150 180 240 90 180 210 240 330 60 60 90 120 150 150 180 90 120 120 90 300 270 210 240 120 90 120 180 180 180 b) 2 5 6 8 3 6 7 8 11 2 2 3 4 5 5 6 3 4 4 3 10 9 7 8 4 3 4 6 6 6 CAPÍTULO V MEDIDAS DE POSIÇÃO - MEDIANA i - Mediana (Md): é um valor que separa o rol em duas partes deixando à sua esquerda o mesmo número de elementos que a sua direita. Portanto, a mediana é um valor que ocupa a posição central em uma série. ii - Cálculo da mediana 2.1. Mediana para dados não agrupados. Inicialmente devemos ordenar os elementos caso dados brutos, obtendo o Rol. Em seguida, determinamos o número n de elementos do Rol. Assim, se o número de elementos do conjunto for: a) ímpar, a mediana será o elemento de posição central, que será encontrado da seguinte maneira: ; Exemplo 1: A = { 2, 20, 12, 23, 20, 8, 12} Solução: Primeiro, ordenamos os valores A = { 2, 8, 12, 12, 20, 20, 23} O número de elementos é n = 7 (ímpar), a posição do termo central é = 4º. A mediana é o quarto elemento do Rol Md = 12. O valor 12 deixa à sua esquerda e à sua direita o mesmo número de elementos, sendo, portanto, o elemento central da série. 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 2 8 12 12 20 20 23 b) par, neste caso, o rol admite dos termos centrais que ocupam as posições e + 1. A mediana é a média dos valores que ocupam estas posições centrais. Exemplo 2: B = {7, 21, 13, 15, 10,8, 9, 13}. Solução: Ordenando estes elementos obtemos o rol B = {7, 8, 9, 10, 13, 13, 15, 21} O número de elementos é n = 8 ( par). As posições dos termos centrais são: ()º = 4º e (+ 1)º = 5º. O elemento que ocupa a quarta na posição na série é 10 e o elemento que ocupa a quinta posição é 13. Portanto, Md = = = 11,5 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 7 8 9 10 13 13 15 21 Média aritmética dos dois valores EXERCÍCIO 01. Determine a posição da mediana para: a) n = 25 b) n = 32 02. Em 15 dias, um restaurante serve almoço para: 40; 52; 55; 38; 40; 48; 56; 56; 60; 37; 58; 63; 46; 50 e 61. Qual a mediana dos valores? 03. (ENEM) Qual o candidato que ser aprovado? 04. (ENEM) Qual a mediana dos tempos dos atletas na olimpíada? 05. (ENEM) Qual o valor mediano da diária, em reais, para o quarto padrão de casal nesta cidade? (ENEM) De acordo com esses dados, qual o valor da mediana nas cotações mensais do ovo extra branco neste período? 2.2. Dados agrupados em distribuição de frequência em valores simples. Neste caso, encontraremos a mediana seguindo os passos descritos a seguir: 1º passo: determinar a frequência acumulada; 2º passo: determinar o elemento de posição central se for ímpar, ou os elementos de posições centrais, se for par. 3º passo: a mediana será o valor da distribuição de frequência que corresponde a posição central ou a média aritmética dos elementos de posições centrais. Exemplo 1: Distribuição de número de funcionário de acordo com o salário Salários (R$) Frequência 1000 15 1200 12 1500 10 1800 8 2000 6 Resolução: 1º passo: determinar a frequência acumulada Salários Frequência Frequência acumulada 1000 15 15 1200 12 27 1500 10 37 1800 8 45 2000 6 51 2º passo: determinar o elemento de posição central, pois n = 51, logo o elemento de posição central: = = 26º. 3º passo: a mediana será o salário que está na 26ª posição, logo, a mediana é 1200. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. Calcule o valor da mediana. a) 11, 15, 16, 18, 22, 23, 26, 28, 33, 33, 37. b) 19, 24, 26, 29, 29, 29, 33, 37, 38, 39, 39, 39, 41, 45, 49, 50. 02. Calcule a mediana das seguintes distribuições: a) i Idade ( anos) – (xi) fi 1 17 3 2 18 18 3 19 17 4 20 8 5 21 4 Total i Disciplinas em dependência – x1 fi 1 0 20 2 1 15 3 2 12 4 3 6 5 4 4 6 5 2 Total b) CAPÍTULO VI – MEDIDAS DE POSIÇÃO – MODA I - MODA (Mo): é aquele elemento que mais vezes aparece no conjunto, ou seja, é o valor mais elemento frequente da distribuição. 1.1. Dados não agrupados. Exemplo 1: Conjunto de números de doações de sangues efetuadas de ano de 2000 a 2010: A = {1, 2, 2, 2, 3, 3, 5, 6, 6, 7,7,7,7,7, 8, 8, 9,9,9,10}. A moda deste conjunto é 7, Mo = 7 ⇒ distribuição unimodal. Interpretação: o número de doações de sangue com maior frequência é 7. Exemplo 2: Conjunto dos números de funcionários nas principais farmácias de uma cidade: B = {3,3,3,5,6,6,8,8,8,9} A moda deste conjunto é 3 e 8, Mo = 3 e Mo = 8 ⇒ distribuição bimodal. Interpretação: o número de funcionários nas principais farmácias com maior frequência é 3 e 8. Exemplo 3: Conjunto do tempo de serviço de seis empregados; C = { 4,4, 7, 8,8, 11, 15, 15} A moda deste conjunto é 4, 8 e 15, Mo = 3, Mo = 8 e Mo = 15 ⇒ distribuição trimodal. Interpretação: existem três tempos de serviço com maior frequência. Exemplo 4: Conjunto de horas trabalhadas numa empresa por diarista. D = {5, 6, 7, 8} Não há moda neste conjunto ⇒ distribuição amodal 1.2. Dados agrupados em distribuição de frequência em valores simples. Para esta distribuição, encontramos a moda pela simples observação do elemento que apresenta maior frequência. Exemplo 1: Considere o tempo (em semanas) de sobrevida de ratos com câncer induzido experimentalmente, dado na tabela a seguir. Sobrevidas (semanas) 3 5 6 7 8 9 30 Números de ratos 1 3 10 5 4 1 1 Portanto, se a maior frequência é f3 = 10, logo Mo = 10. Interpretação: O número de tempo de sobrevida de ratos com câncer com maior frequência é 10. Exemplo 2: Número de pessoas com o respectivo tipo de sangue. Portanto, se a maior frequência é f1 = 547, logo Mo = 547. Interpretação: O número de pessoas com maior frequência é 547. EXERCÍCIO PROPOSTO 01. Calcule a moda das seguintes distribuições: a) i Idade ( anos) - (xi) fi 1 17 3 2 18 18 3 19 17 4 20 8 5 21 4 Total 02. (ENEM) 03. (PETROBRAS). O rendimento, em óleo, de algumas espécies de oleaginosas com potencial para a produção de biodiesel, é apresentado na tabela abaixo. A moda e a mediana do conjunto de dados dessa tabela são, respectivamente, a) 0,80 e 0,85 b) 0,80 e 0,90 c) 0,80 e 0,93 d) 0,85 e 0,90 e) 0,85 e 0,93 04. Depois de jogar um dado em forma de cubo e de faces numeradas de 1 a 6, por 10 vezes consecutivas, e anotar o numero obtido em cada jogada, construiu-se a seguinte tabela de distribuição de frequências. A média, mediana e moda dessa distribuição de frequências são, respectivamente: a) 3, 2 e 1 b) 3, 3 e 1 c) 3, 4 e 2 d) 5, 4 e 2 e) 6, 2 e 4 CAPÍTULO VII - MEDIDAS DE DISPERSÃO I - Introdução 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 que estudaremos são: variância e desvio padrão. 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. = = Os dois operários tiveram a média de tempo na execução do serviço, porém o Operário 1 teve uma regularidade no tempo de execução mais que o Operário 2. II - Desvio (dispersão) em relação à média: é a diferença entre cada valor e a média. exemplo 1: Operário 1 Tempo Média Desvio 55 50 55 – 50 = 5 45 50 45 – 50 = - 5 52 50 52 – 50 = 2 48 50 48 – 50 = - 2 A soma dos desvios: 5 + ( -5) + 2 + (-2) = 0. Operário 2 Tempo Média Desvio 30 50 30 – 50 = 20 70 50 70 – 50 = - 20 40 50 40 – 50 = -10 60 50 60 – 50 = 10 A soma dos desvios: 20 + ( -20) + ( -10) + 10 = 0. Exercício PROPOSTO 01. Calcule os desvios e as suas somas de: a) 4, 5, 8, 5; b) 9, 7, 11,10, 13, 7; A soma dos desvios em relação à média aritmética é sempre igual a: ______________________. III - Variância ( δ2 ) - a soma dos quadrados dos desvios dividida pelo número de ocorrências menos um. Exemplo 1: Calcule a variância dos números 55, 45, 52, e 48. Valores Média Desvio Quadrado dos desvios 55 50 5 5 x 5 = 25 45 50 - 5 (-5 ) x (-5) = 25 52 50 - 2 ( -2 ) x ( -2 ) = 4 48 50 2 2 x 2 = 4 Soma dos quadrados dos desvios 25 + 25 + 4 + 4 = 58Logo: δ2= Calcule a variância dos números 30, 70, 40, e 60. Valores Média Desvio Quadrado dos desvios 30 50 - 20 ( - 20) x ( - 20) = 400 70 50 20 20 x 20 = 400 40 50 - 10 ( - 10 ) x ( - 10 ) = 100 60 50 10 10 x 10 = 100 Soma dos quadrados dos desvios 400 + 400 + 100 + 100 = 1.000 Logo: δ2= Exercício PROPOSTO 01 Calcule a variância dos seguintes números: a) 4, 5, 8, 5; b) 9, 7, 11,10, 13, 7; IV - Desvio Padrão (δ) – é a raiz quadrada da variância. Exemplo 1: Calcule o desvio padrão de 55, 45, 52 e 48 Exemplo 2: Calcule o desvio padrão de 30, 70, 40 e 60 ExercícioS PROPOSTOS 03. Calcule o desvio padrão de: a) 4, 5, 8, 5; b) 9, 7, 11,10, 13, 7; Idade(anos Nº de alunos 17 3 18 18 19 17 20 8 21 4 c) Nº de acidentes por dia Nº de dias 0 30 1 5 2 3 3 1 4 1 d) f) CLASSES FREQUÊNCIA (fi) 2 6 6 10 10 14 14 18 18 22 5 12 21 15 7 V - Propriedades da soma, subtração, produto e divisão. ... Somarmos a uma constante ... Subtrairmos de uma constante ... Multiplicarmos por uma constante ... Dividirmos por uma constante A nova Variância Inalterada inalterada Multiplicada pelo quadrado desta constante Dividida pelo quadrado desta constante O novo Desvio Padrão Inalterada inalterada Multiplicada pelo módulo desta constante Dividida pelo módulo desta constante ExercícioS PROPOSTOS 01. Sabendo que a variância e o desvio padrão dos seguintes números: 5, 12, 4, 20, 13 e 17 são respectivamente 33,81 e 5,81. Calcule a variância e o desvio padrão de: a) 12, 19, 11, 27, 20 e 24; b) 1, 8, 0, 16, 9 e 13; c) 45, 108, 36, 180, 117 e 153, 02. Considere as notas de três alunos em Matemática nos quatro bimestres de um mesmo ano. O professor de Matemática escolherá um deles para representar a turma numa competição de Matemática, o que tiver a melhor regularidade. Qual deles será escolhido? 1º Bim 2º Bim 3º Bim 4º Bim Média Aluno A Aluno B Aluno C 9,5 8,5 10,0 8,5 10,0 7,5 9,0 10,0 9,5 9,5 8,0 9,5 .... .... .... 03 Considere as idades dos alunos de 3 grupos A, B e C: Grupo A Grupo B Grupo C 15 anos 18 anos 16 anos 15 anos 14 anos 15 anos 15 anos 13 anos 13 anos 15 anos 13 anos 16 anos 15 anos 17 anos 15 anos a) calcule o desvio padrão de cada grupo VI - DISPERSÃO RELATIVA OU COEFICIENTE DE VARIAÇÃO (CV) – é a porcentagem do desvio em relação à media. CV = Exemplo 1: Calcule o coeficiente de variação de 55, 45, 52 e 48. CV = ,ou seja, 7,6% Exemplo 2: Calcule o coeficiente de variação de 30, 70, 40 e 60. CV = ,ou seja, 31,62% Os valores 55, 45, 52 e 48 são mais estáveis que 30, 70, 40 e 60. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01 Sejam as séries: A : 5, 6, 8, 11 e 15, µ = 9 e δ = 3,63; B: 18, 22, 21, 24 e 30, µ = 23 e δ = 4. a) calcule a dispersão relativa ou coeficiente de variação (CV), de cada série 02. Sabendo que um conjunto de dados apresenta para média aritmética e para desvio padrão, respectivamente, 18,3 e 1,47, calcule o coeficiente de variação. 03. Em um exame final de Matemática, o grau médio de um grupo de 150 alunos foi 7,8 e o desvio padrão, 0,80. Em Estatística, entretanto, o grau médio final foi 7,3 e o desvio padrão, 0,76. Em que disciplina foi maior a dispersão? 04. Medidas as estaturas de 1.017 indivíduos, obtivemos X = 162,2 cm e s = 8,01 cm. O peso médio desses mesmos indivíduos é 52 kg, com um desvio padrão de 2,3 kg. Esses indivíduos apresentam maior variabilidade em estatura ou em peso? 05. Um grupo de 85 moças tem estatura média de 160,6 cm, com um desvio padrão igual 5,97 cm. Outro grupo de 125 moças tem uma estatura média de 161,9 cm, sendo o desvio padrão igual a 6,01 cm. Qual é o coeficiente de variação de cada um dos grupos? Qual o grupo mais homogêneo? 06. Um grupo de 100 estudantes tem uma estatura média de 163,8 cm, com um coeficiente de variação de 3,3%. Qual o desvio padrão desse grupo? 07. Uma distribuição apresenta as seguintes estatísticas: desvio padrão = 1,5 e CV = 2,9%. Determine a média da distribuição.
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