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ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 1 MÓDULO - 03 - MEDIDAS DE POSIÇÃO Medidas de Posição - são aquelas que indicam a posição da distribuição no eixo das abcissas. Medidas de Tendência Central - são as medidas estatísticas que sintetizam os valores das variáveis de um conjunto de dados observados (média, moda, mediana). São assim chamadas porque tendem a se localizar no centro da distribuição. Média Aritmética Fórmula Geral: x x N i , onde: xi variável em estudo N número de observações x média aritmética Exemplo-1: Calcular a média aritmética do seguinte conjunto de dados: 6,8,0,10 Temos: x 6 8 0 10 4 6 Desvio em Relação a Média Denominamos de desvio em relação a média, a diferença entre cada elemento de um conjunto de valores e a média aritmética. Assim, cada desvio é dado por: di = xi - x . No exemplo acima, os desvios em relação a média são: d1 = 0; d2 = 2; d3 = - 6 e d4 = 4. Média Aritmética para Dados distribuídos por Freqüência Se os valores x1, x2, x3,....., xn ocorrem f1, f2, f3,....., fn vezes respectivamente, a média aritmética será : x = f x f x f x f x f f f f n n n 1 1 2 2 3 3 1 2 3 .... .... ou x f x N i i , onde N = fi (soma das freqüências) e xi é o valor da observação da classe i. Neste caso, como as freqüências são números indicadores da intensidade de cada valor da variável, elas funcionam como fatores de ponderação (média ponderada). Exemplo-2: Calcular a média aritmética da seguinte distribuição (dados agrupados): x 2 3 5 7 9 f 4 6 10 3 2 Temos: x 4 2 6 3 10 5 3 7 2 9 25 115 25 4 6, ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 2 Cálculo da Média Aritmética para Dados Agrupados em Classes Neste caso, todos os valores incluídos em um determinado intervalo de classe coincidem com seu ponto médio. Assim, x f x N i i , onde xi é o ponto médio do intervalo de classe i. N = Soma das freqüências ifN Exemplo-3: Calcular a média aritmética e os desvios da seguinte distribuição: ì Estatura (cm) fi Ponto Médio(xi) fi x xi di = xi - x (xi-x ) x fi 1 150 ├ 154 4 152 608 -9 -36 2 154 ├ 158 9 156 1404 -5 -45 3 158 ├ 162 11 160 1760 -1 -11 4 162 ├ 166 8 164 1312 3 24 5 166 ├ 170 5 168 840 7 35 6 170 ├ 174 3 172 516 11 33 40 6440 0 Temos: i ii f xf x Logo, x 6440 40 161 Desvios: di = xi - x Multiplicando cada desvio pela freqüência correspondente vem: di = fi x (xi - x ) Propriedades da Média Aritmética 1. A soma dos desvios em relação a média é igual a zero (0). 2. A média aritmética é um valor contido entre o menor valor (min) e o maior valor (max). 3. Multiplicando-se ou dividindo-se todos os valores de um conjunto de dados por uma constante, a média ficará multiplicada ou dividida por esta constante. 4. Somando-se ou subtraindo-se a todos os valores de um conjunto de dados uma constante, a média ficará aumentada ou subtraída desta constante. ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 3 Mediana Mediana - é o valor que ocupa a posição central de um conjunto de N dados ordenados. Assim, se N for par, a mediana será a média aritmética entre os dois termos centrais. Se N for ímpar a mediana é o termo central. Dados não Agrupados Achar a mediana do seguinte conjunto de dados: 5 13 10 2 18 15 6 16 9 Ordenando vem: 2 5 6 9 10 13 15 16 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Termo central Logo a mediana será, Md = 10 Se o conjunto de dados for: 2 6 7 10 12 13 18 21 1 2 3 4 5 6 7 8 Termos centrais Aqui a mediana será, Md 10 12 2 11 Observações: 1. O valor da mediana pode ou não coincidir com um elemento da série, como vimos. Quando o número de elementos da série é ímpar, há a coincidência. O mesmo não acontece, em geral, quando esse número é par. 2. A mediana e a média aritmética não têm necessariamente, o mesmo valor. 3. A mediana depende da posição e não dos valores dos elementos na série ordenada. Essa é uma das diferenças entre a mediana e a média (que é muito influenciada pelos valores extremos - outliers). 4. A mediana é designada muitas vezes por valor mediano. ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 4 Dados Agrupados Neste caso, o problema consiste em determinar o ponto do intervalo em que está compreendida a mediana. Fórmula Geral Md l f Faa f hi i md [ ] 2 onde: li limite inferior da classe em que está a mediana Faa freqüência acumulada da classe anterior a classe da mediana h amplitude do intervalo da classe da mediana fmd freqüência simples da classe da mediana Regra Prática 1. Determinar a freqüência acumulada. 2. Calcular f i 2 3. Marcar a classe correspondente a freqüência acumulada imediatamente superior a f i 2 (classe mediana). 4. Aplicar a fórmula geral. Exemplo- 4: Determinar a mediana da seguinte distribuição de freqüência: Classe i Estatura (cm) fi Fi 1 150 ├ 154 4 4 2 154 ├ 158 9 13 3 158 ├ 162 11 24 4 162 ├ 166 8 32 5 166 ├ 170 5 37 6 170 ├ 174 3 40 40 Temos: f i 2 = 20 , logo a classe mediana é a Classe 3 li = 158 Faa = 13 h = 4 f md = 11 Aplicando a fórmula vem: Md 158 20 13 11 4 ( ) Md 158 7 4 11 = 158 + 28 11 = 158 + 2,54 = 160,54 Classe da mediana ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 5 Moda Moda - é o valor que ocorre com mais freqüência em um conjunto de dados. Dados Não-Agrupados Na série 5, 6, 7, 7, 8, 9, 10, 10, 10, 11 a moda é 10 (Unimodal). No entanto, podemos encontrar séries nas quais não existe uma moda (Amodal). Exemplo-5: 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 Em outros casos pode haver dois ou mais valores de concentração (Polimodal/Plurimodal). Exemplo-6: 2, 2, 3, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 8, 8, 9, 10, 10, 10, 11 Temos duas modas 4 e 10 (Bimodal). Exemplo-7: 1, 1, 2, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 7, 8, 9 Neste exemplo temos três modas: 1, 4 e 5 (Trimodal ou Polimodal) Dados Agrupados Sem Intervalos de Classe Agrupados os dados é fácil determinar a moda, basta fixar o valor da variável de maior freqüência. Na tabela seguinte o valor correspondente a freqüência máxima é 12, logo a moda da distribuição é Mo = 3. Nº meninos fi 0 2 1 6 2 10 Moda 3 12 Maior freqüência 4 4 Com Intervalos de classe A classe que apresenta a maior freqüência é denominada classe modal. Pela definição, podemos afirmar que a moda, neste caso é o valor dominante que está compreendido entre os limites da classe modal. ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 6 Moda Czuber Fórmula de CZUBER Mo l D D D hi 1 1 2 onde: li limite inferior da classe modal h amplitude da classe modal D1 f fmo ant D2 f fmo pos f mo freqüência simples da classe modal fant freqüência simples da classe anterior à classe modal f pos freqüência simples da classe posterior à classe modal Exemplo-8: Determinar a moda da seguinte distribuição de freqüência (Fórmula de Czuber). Classe i Estatura (cm) fi Fi 1 150 ├ 154 4 4 2 154 ├ 158 9 13 3 158 ├ 162 11 24 classe modal 4 162 ├ 166 8 32 5 166 ├ 170 5 37 6 170 ├ 174 3 40 40 Temos: A maior freqüência é 11, logo, a classe modal é a de ordem i = 3. Então: li = 158 h = 162 - 158 = 4 D1 = f fmo ant = 11 - 9 = 2 D2 = f fmo pos = 11 - 8 = 3 Aplicando a fórmula Mo l D D D hi 1 1 2 vem: Mo 158 2 2 3 4 158 2 4 5 158 8 5 158 16 159 6. , ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 7 Posição Relativa da Média e da MedianaEm uma distribuição simétrica as três medidas de posição são iguais, porém, quanto mais assimétrica for a curva, maior será a diferença entre essas medidas. Para uma distribuição em forma de sino (Normal) pode-se visualizar essas diferenças nos exemplos que se seguem. Em uma distribuição simétrica, verifica-se que: x = Md = Mo ( Fig. A) Em uma distribuição assimétrica positiva (à direita), verifica-se que: x > Md > Mo (média > mediana > moda) (Fig. B) Em uma distribuição com assimetria negativa (à esquerda), verifica-se que: x < Md < Mo (média < mediana < moda) (Fig. C) ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 8 SEPARATRIZES Como vimos, a mediana separa a série em dois grupos que apresentam o mesmo número de valores. Existe um grupo de medidas que juntamente com a mediana são conhecidas pelo nome genérico de separatrizes. Essas medidas são: os quartis, os decis e os percentis. QUARTIS Dividem os valores de uma série em 4 (quatro) partes iguais (freqüências). 0% 25% 50% 75% 100% ├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤ 25% Q1 25% Q2 25% Q3 25% Q1 (1º quartil) é um valor tal que a quarta parte (25%) dos dados é menor que ele. Q2 (2º quartil) coincide com a mediana, deixa 50% dos valores abaixo e 50% acima dele. Q3 (3º quartil) é um valor tal que (75%) dos valores é menor que ele. A fórmula usada para determinação dos quartis é a mesma da mediana substituindo-se apenas: fi 2 por k fi 4 , onde k é o número de ordem do quartil ( k = 1,2 e 3). Temos: Md l f Faa f hi i md [ ] 2 Assim, Q l f Faa f hi i q 1 4 [ ] k = 1 ( 1/4 = 25% ) Q2 = Md e k = 2 ( 2/4 = 1/2 = 50% ) Q l f Faa f hi i q 3 3 4 [ ] , k = 3 ( 3/4 = 75% ) Onde: li limite inferior da classe do quartil Faa freqüência acumulada da classe anterior a classe do quartil fq freqüência simples da classe do quartil Obs. Os QUARTIS são 3 Q1, Q2 e Q3. ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 9 DECIS separatrizes que dividem a série em 10 partes iguais. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% ├────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤ D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 Da mesma forma que os quartis, basta substituir na fórmula da mediana: fi 2 por k fi 10 , onde k é o número de ordem do decil (k = 1,2,3,4,5,6,7,8,e 9) OBS: Os DECIS são 9 D1 , D2 , D3 , D4 , D5 , D6 , D7 , D8 , D9 D5 = Md o quinto DECIL é igual a MEDIANA. PERCENTIS são os valores que dividem uma série em 100 partes iguais. 0% 1% 2% 3% ••••••••••• 50% ••••••••• 97% 98% 99% 100% ├───┼───┼───┼─────────┼─────────┼───┼───┼───┤ P1 P2 P3 ••••••••••••••••••••••••••••• P97 P98 P99 Para determinar os percentis basta substituir na fórmula da mediana: fi 2 por k fi 100 , onde k é o número de ordem do percentil (k = 1,2,3,.......97,98,99) Os PERCENTIS são 99 P1 , P2 , P3,................................,P97 , P98 , P99 OBS: P25 = Q1 (o percentil 25 é igual ao 1º quartil - Q1) P50 = Q2 (o percentil 50 é igual ao 2º quartil - Q2) MEDIANA (50% / 50%) P75 = Q3 (o percentil 75 é igual ao 3º quartil - Q3) Da mesma forma: P10 = D1 (o percentil 10 é igual ao 1º decil - D1) P50 = D5 = Q2 (o percentil 50 é igual ao 5º decil-D5 que é igual a o 2º quartil-Q2) P90 = D9 (o percentil 90 é igual ao 9º decil - D9) ESTATÍSTICA-MÓDULO-03 MANUEL 10 Exemplo-9: Determinar o 1º e o 3º quartis da seguinte distribuição de freqüência: Classe i Estatura (cm) fi Fi 1 150 ├ 154 4 4 2 154 ├ 158 9 13 Classe do 1º Quartil 3 158 ├ 162 11 24 4 162 ├ 166 8 32 Classe do 3º Quartil 5 166 ├ 170 5 37 6 170 ├ 174 3 40 40 Temos: Primeiro Quartil Temos: k fi 4 (Primeiro Quartil, k=1) f i 4 = 10, logo a classe é a de ordem 2 li = 154 Faa = 4 (freqüência acumulada anterior a classe do 1º quartil) h = 4 fq1 = 9 (freqüência simples da classe do 1º quartil) Q cm1 154 10 4 9 4 154 24 9 154 2 66 156 7 ( ) , , Terceiro Quartil 3 4 f i = 30, logo a classe é a de ordem 4 li = 162 Faa = 24 (freqüência acumulada anterior a classe do 3º quartil) h = 4 fq3 = 8 (freqüência simples da classe do 3º quartil) Q cm3 162 30 24 8 4 162 24 8 165 ( )
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