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1 DISCIPLINA: Probabilidade e Estatística Professora: Vera Lucia Monelli Sossai Teoria da Amostragem 2 População e Amostra Tipos de Amostragem agr 1 2 3 População consiste em um conjunto de todas as pessoas ou itens possíveis que compartilham de, pelo menos, uma característica comum, seja cidadania, raça, etnia, matrícula na universidade, profissão ....etc. 4 Ilustração de várias amostras de quatro sorrisos retirados de uma população de sorrisos. Uma amostra possível de quatro sorrisos Outra amostra possível de quatro sorrisos Outra amostra possível de quatro sorrisos 3 4 5 Resumindo: - População é o grupo completo de pessoas ou itens em estudo, dos quais se pretende obter uma informação. - Unidade é um objeto individual da população. 6 - Amostra é uma parte da população utilizada para obter a informação. É simplesmente uma seleção de indivíduos de uma população. Pesquisadores utilizam amostras por várias razões, principalmente pela viabilidade econômica, são mais baratas, mais rápidas de se obter e mais convenientes para examinar do que toda a população. Utilizamos estatísticas amostrais para estimar parâmetros populacionais, para fazer inferência da população. Por exemplo, geralmente estimamos a média da população (um parâmetro) a partir de uma média amostral (uma estatística) 5 6 7 Amostra é um subconjunto, seleção de pessoas ou itens extraídos de uma população. 8 Como coletar uma boa amostra? A capacidade de generalizar as informações de amostras para população depende de amostras que verdadeiramente representem a população-alvo, para isso estudaremos os métodos probabilísticos, que garantem que todos tenham a mesma chance de pertencer amostra. De que tamanho deve ser amostra? Será abordado o tamanho mínimo da amostra, com um cálculo simples de obtenção. Esse tamanho permitirá que a amostra represente verdadeiramente a população. 7 8 9 Exemplo Suponha que você é responsável pelo recebimento de produtos de uma prefeitura. Um carregamento acaba de chegar e você deve verificar a qualidade da mercadoria. O dono do carregamento pega algumas caixas de um produto X, do topo, e diz que todas as caixas estão ok. Você acha que esta é uma boa amostra? Com certeza não, pois não garantimos que todas as unidades tivessem a mesma chance de pertencerem a amostra Neste caso o resultado não produz a informação verdadeira sobre o carregamento. 10 Um método de obtenção de amostra que produz informações que diferem do parâmetro verdadeiro da população em estudo, são denominados de viesados ou viciados. O erro é denominado viés ou vício. 9 10 11 1. Uma amostra conveniente é uma amostra que consiste de unidades da população que são facilmente acessíveis. 2. Uma amostra voluntária é uma seleção de indivíduos da população que decidem responder. Algumas amostras que conduzem ao erro: 12 3. Viés ou erro por seleção é a tendência sistemática com processo de amostragem que inclui ou exclui um certo tipo de unidade. 11 12 13 4. Viés ou erro por não resposta é a alteração que aparece na variável em estudo, quando um grande número de indivíduos se recusa a responder sobre a pesquisa. . 14 5. Viés na resposta é a alteração que surge devido à formulação da questão e/ou ao comportamento do pesquisador. ? 13 14 15 Observação Quando um processo de amostragem é não probabilístico, tomar uma grande quantidade de amostra não resulta em sucesso, apenas repete o erro em grande escala. 16 Uma forma de superar a parcialidade no processo de amostragem é realizar o “acaso”. A ideia principal é que todo elemento da população possua a mesma chance de ser selecionado para a amostra. Esses métodos de amostragem são denominados de probabilísticos. 15 16 17 Tipos de amostragem probabilística Aleatória Simples Sistemática Estratificada Por conglomerados 18 Aleatória Simples 17 18 19 Amostragem aleatória simples Sorteio não viciado Amostra População homogênea em relação à variável em estudo! Existe listagem! EXEMPLO 20 Suponha que uma clínica deseja saber o grau de satisfação de seus pacientes com os atendimentos realizados. Estes pacientes são um total de 60.000 e deseja-se selecionar uma amostra aleatória de 1.000 que receberam atendimento. 19 20 21 Inicialmente são numerados de 1 a 60.000 e em seguida selecionam-se 1.000 pacientes. Essa seleção pode ser realizada com o auxílio de tabela de números aleatórios ou de software. 22 Amostragem sistemática 21 22 23 Amostragem sistemática Os elementos dessa população se encontram ordenados. Neste caso, a seleção para compor a amostra pode ser realizada por um sistema definido pelo responsável da pesquisa. SISTEMÁTICA 24 Exemplo 1: Suponha uma consultoria contratada por um hospital que deseja saber o grau de aceitação dos pacientes em relação aos atendimentos. Sendo esse número de 60.000 selecionar uma amostra aleatória de 1.000. Portanto devemos selecionar 1 paciente entre os primeiros 60. Fazendo-se um sorteio entre 1, 2, ..., 60, digamos que foi sorteado o número 10 E assim, logo temos então os números 10, 70, 130, ... 23 24 25 Exemplo 2: Seja uma pesquisa em uma parte da cidade com 400 casas, sendo a amostra de 10% de um bairro, o responsável pela pesquisa visitará 40 casas. Um sistema para obtenção desta amostra pode ser feito da seguinte maneira: - sorteia-se um número de 01 a 10, utilizando a amostragem casual simples. - se por exemplo o número sorteado for 6, pode-se começar a pesquisa pelo lado direito de uma das ruas do início do quarteirão, o primeiro elemento a fazer parte da amostra, será a 6ª casa, depois a 16ª , a 26ª ... ao terminar o lado direito volta pelo esquerdo, e assim sucessivamente até passar por todo o bairro. Ao final o pesquisador terá visitado 40 casas. 26 Exemplo 3: Na coleta de amostras de um processo no controle de qualidade de produtos, de acordo com o número total, pode-se por exemplo, selecionar uma unidade a cada 5 minutos, ou selecionar uma a cada 20 unidades transportadas... 25 26 27 Amostragem Estratificada Usa-se o processo de amostragem estratificada quando a população se apresenta dividida em estratos, isto é, quando a população está dividida em grupos distintos. 28 Amostragem Estratificada Importante que exista homogeneidade DENTRO de cada estrato. Escolha dos elementos dos estratos: aleatória simples ou sistemática. Todos os estratos precisam pertencer a amostra 27 28 29 Exemplo: Vamos obter uma amostra estratificada de 10% da população para a pesquisa de opinião de 90 candidatos a uma vaga, sendo que destes 54 são homens e 36 sejam mulheres. São dois estratos (gênero feminino e gênero masculino) e queremos uma amostra de 10% da população. 10%: 5 homens 4 mulheres 30 Amostragem por Conglomerados 29 30 31 Amostragem por Conglomerados O processo de amostragem é utilizado quando a identificação das unidades da população é difícil, porém pode ser obtida dividindo a população em conglomerados (subgrupos) heterogêneos que representem a população. 32 Exemplo Estudar a população de cães de uma cidade, dispondo apenas do mapa dos locais de residência. Neste caso, não temos a relação destes animais. Para realizar o estudo estatístico realizaremos os seguintes procedimentos: 1º) Numerar os locais de 1 a n; 2º) Escrever os números de 1 a n em pedaços de papel e colocá-los em uma urna; 3º) Retirar alguns pedaços de papel da urna para realizar o estudo, com a escolha aleatória de um dado número de locais para a coleta de observações, como por exemplo saber se cães facilitam ou não as interações sociais. Dentro de cada local são sorteadas as residências, pesquisando todas as casas. 31 32 Sortear um subconjunto (casas) dos conglomerados Pesquisar todas as casas sorteadas Sorteio De Conglomerados (locais) Locais para pesquisa (conglomerados) 34 Variável 33 34 35 Toda informaçãocoletada corretamente e registrada, seja por contagem ou medição, é um dado estatístico. E todo dado se refere a uma variável. Variável é a característica de interesse que é medida em cada elemento estudado. São exemplos de variáveis: sexo, velocidade de digitação, número de sintomas de uma doença relatados, temperatura, nível de ansiedade... Esses são exemplos do que se pode medir e registrar e que variam de uma situação ou pessoa para outra. 36 As variáveis podem ter valores numéricos ou não numéricos Variáveis Tipos Descrição Exemplos Nominal Não existe nenhuma ordenação. Cor dos olhos, sexo, estado civil. Qualitativas ou Categóricas Ordinal Obedece a uma certa ordenação. grau de instrução; classe social. Discretas Dados oriundos de contagem. Número de funcionários; número acidentes de trabalho ocorrido durante um mês. Quantitativas Contínuas Dados oriundos de medição. Medidas de altura e peso. 35 36 37 TAMANHO DA AMOSTRA 38 Cálculo do tamanho mínimo da amostra 37 38 39 EXERCÍCIOS COM SOLUÇÃO Sendo N a População e EO o erro amostral, encontrar o tamanho mínimo da amostra 1) N = 200, E = 0,02 (2%) 2) N = 200, E = 0,05 (5%) 2 0 0 )( 1 E n = R: 185 R:133 40 39 40
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