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Unidade II BIOESTATÍSTICA APLICADA À SAÚDE Prof. Celso Guidugli Medidas de tendência central A análise sobre o estudo da frequência mostra ser possível interpretar os grupos dos dados/valores que uma variável pode assumir. Dentro de uma determinada distribuição de valores, é possível saber como seus grupos de valores se distribuem. Tais grupos podem estar localizados no início, no meio ou no fim ou se existe uma distribuição homogênea dos valores. Como traduzir essas tendências. Elementos típicos da distribuição Medidas de Posição > Média aritmética Mediana Moda Medidas de Variabilidade ou Dispersão > Amplitude total Variância Desvio-padrão Coeficiente de variação Medidas de Assimetria e Curtose Média Aritmética Simples e Ponderada - Média: valor equidistante (intermediário) entre os valores de todos os elementos da amostra. Imagine uma gangorra: é o ponto de equilíbrio dos valores dos dados de uma amostra. Média simples: quando a frequência de todos os elementos é igual a 1. Média ponderada: quando o peso de cada elemento (ou a frequência) da amostra possui mais de um elemento. X Média Aritmética Simples - MAS Cálculo: somatório dos valores de todos os elementos dividido pelo número de elementos. Exemplo: qual é a média da amostra abaixo? S = {8;2; 10; 6 e 4} ROL=2;4;6;8;10. Mas= ∑xi ÷ n , em que xi são os valores dos dados da série e n o número (qtd) dos dados. 6 5 30 5 108642 ==⇒ ++++ = XXX Desvio em relação à média É a diferença entre cada elemento de um conjunto de valores e a média aritmética. Exemplo: a idade das crianças atendidas diariamente num posto de vacinação – 6,9,11,7,5 e 4 > Rol > 4,5,6,7,9,11. Média=4+5+6+7+9+11÷6= 42÷6= Média=7. Desvio médio: d1= x1-m= 4-7=-3 d2= x2-m= 5-7=-2 d3= x3-m= 6-7=-1 d4= x4-m= 7-7= 0 d5= x5-m= 9-7= 2 d6= x6-m= 11-7= 4 Soma dos desvios = 0 Propriedades da média 1ª – A soma algébrica dos desvios tomados em relação à média é nula. Veja o exemplo. 2ª – Somando-se ou subtraindo-se uma constante (c) de todos os valores de uma variável, a média do conjunto fica aumentada ou diminuída dessa constante. 3ª – Caso multiplique-se ou divida-se todos os valores de uma variável por uma constante (c), a média do conjunto fica multiplicada ou dividida por essa constante. Média para dados agrupados sem intervalo de classe peso/frequência Cálculo: somatório da multiplicação de cada dado pela respectiva frequência dividido pelo somatório das frequências. Mp =Ʃxi.fi ÷ Ʃfi. Exercício: qual a média? VALOR =xi FREQUÊNCIA SIMPLES = fi xi.fi 2 20 40 4 25 100 6 18 108 8 10 80 10 5 50 TOTAL Ʃfi=78 Ʃxi.fi=378 5 966292,4 78 378 ⇒ =⇒= X XX Média para dados com intervalo de classe Todos os valores incluídos em um determinado intervalo de classe tendem a coincidir com seu ponto médio da classe (pmi), e é a partir daí que se calcula a média aritmética ponderada. Fórmula para o cálculo da média para dados com intervalo de classe: M= Ʃxi.fi ÷ Ʃfi , em que xi é o ponto médio (pmi) de cada intervalo. Média para dados com intervalo de classe Exemplo: calcular a média da distribuição. A B C D E=(C+D)/2 F=D x E Classe Limites de classe Frequência simples Ponto médio de classe Frequência x ponto médio li ls fi pmi fi x pmi 1 0 |---- 10 25 5 125 2 10 |---- 20 32 15 480 3 20 |---- 30 40 25 1000 4 30 |---- 40 19 35 665 5 40 |---| 50 7 45 315 ∑fi 123 ∑f1.pmi 2585 Média para dados agrupados com intervalo de classe 21 01626,21 123 2585 = ⇒== X X Interatividade Em uma prova de estatística, três alunos obtiveram a nota 8,2; outros três obtiveram a nota 9,0; cinco obtiveram a nota 8,6; um obteve a nota 7,0 e um a nota 8,9. Calculando-se a média, esta será: a) Uma média aritmética com valor 8,0. b) Uma média aritmética com valor 8,5. c) Uma média aritmética simples com valor 7,0. d) Uma média ponderada com valor 8,0. e) Uma média aritmética simples com valor 8,3. Resposta Em uma prova de estatística, três alunos obtiveram a nota 8,2; outros três obtiveram a nota 9,0; cinco obtiveram a nota 8,6; um obteve a nota 7,0 e um a nota 8,9. Calculando- se a média, esta será: a) Uma média aritmética com valor 8,0. b) Uma média aritmética com valor 8,5. c) Uma média aritmética simples com valor 7,0. d) Uma média ponderada com valor 8,0. e) Uma média aritmética simples com valor 8,3. Ou seja, em ROL: Notas: 7,0; 8,2; 8,2; 8,2; 8,9; 9,0; 9,0; 9,0 M =7,0 + (3 . 8,2) + (5 . 8,6) + 8,9 + (3 . 9) ÷ 13 = = 110,5 ÷ 13 = 8,5 Moda - Mo É o valor que mais vezes se repete na amostra; o valor de maior frequência. Exercício: S = {2;2;3;3;3;4;5;5;6} Mo = 3 S = {2;2;2;3;3;3;4;5;6} Mo = 2 e 3 > Bimodal. S = {2;3;5;6;7;9;10;11} Mo não existe > Amodal. Mo = 2 Valor Frequência simples xi Fi 2 26 4 24 6 18 8 12 10 9 Moda (dados agrupados) A classe modal é a 3ª (maior frequência). Classe Limites de classe Frequência simples li ls fi 1 1000 |---- 1500 8 2 1500 |---- 2000 10 3 2000 |---- 2500 14 4 2500 |---- 3000 8 5 3000 |---| 3500 4 2,2222500 810 82000 =⇒× + += ⇒× + += MoMo h ff f liMo postant post Mo Mediana - Md É o valor que divide um conjunto de valores ordenados exatamente em duas metades. Exemplo: 1. Calcular a mediana do conjunto abaixo: S = {2;4;6;8;10} Md = 6 2. Calcular a mediana do conjunto abaixo: S = {2;4;6;8;10;12} Md = 7 5,3 2 16 2 1 = + =⇒ + = EmdNEmd 3 2 15 2 1 = + =⇒ + mdE NEmd Mediana (dados não agrupados) 3. Calcular a mediana da distribuição. A classe da mediana é: Valor Frequência simples Frequência acumulada xi fi fac 2 26 26 4 24 50 6 18 68 8 12 80 10 9 89 445 2 90 2 1 =∴== + = MdNEmd Mediana (dados agrupados) 4. Calcular a classe da mediana da distribuição: A classe da mediana é a de número 3. 5,22 2 45 2 144 == + =meE Classe Limites de classe Frequência simples Frequência acumulada li ls fi fac 1 250 |---- 300 8 8 2 300 |---- 350 10 18 3 350 |---- 400 14 32 4 400 |---- 450 8 40 5 450 |---| 500 4 44 Mediana (dados agrupados) O valor da mediana, portanto, é: Me = 366,1 Classe Limites de classe Frequência simples Frequência acumulada li ls fi fac 1 250 |---- 300 8 8 2 300 |---- 350 10 18 3 350 |---- 400 14 32 4 400 |---- 450 8 40 5 450 |---| 500 4 44 h f fEliMe Me acantme Me × − += 50 14 185,22350 × −+=Me Emprego da mediana Na obtenção de um ponto referencial que divide a distribuição em duas partes iguais. A média pode estar afetada por valores extremos que, até certo ponto, mascaram a própria média. Geralmente, a variável em estudo é salário. Posição relativa da média Simétrica > é a posição de uma distribuição em que as 3 medidas – média, moda e mediana coincidem. Assimetria > acontece quando não há coincidência numa distribuição em nenhuma das três medidas. Numa distribuição em forma de sino: M=Md=Mo <> curva simétrica. Mo<Md<M <> curva assimétrica positiva. M<Md<Mo <> curva assimétrica negativa. Separatrizes Mediana <> trata-se de uma medida de tendência central que define exatamente doisgrupos com os mesmos números de valores. Quartis (Q) <> são valores de uma série que a dividem em 4 partes iguais: Primeiro Quartil (Q1) é a parte (25%) menor. Segundo Quartil (Q2=Md) é justamente a parte que coincide com a mediana. Terceiro Quartil (Q3) é o valor (25%) da distribuição situado na parte superior. Percentis <> são os 99 valores que separam a distribuição em 100 partes iguais. Interatividade Calcular a média, a moda e a mediana da distribuição (rol é importante): 32,9,9,13,17,12, 10,15,23. Média—Moda—Mediana a) 15,5 9 13 b) 13,8 13 9 c) 18,3 17 17 d) 17,7 9 14 e) 15,5 13 14 Resposta Calcular a média, a moda e a mediana da distribuição (rol é importante): 32,9,9,13,17,12, 10,15,23. Média—Moda—Mediana a) 15,5 9 13 b) 13,8 13 9 c) 18,3 17 17 d) 17,7 9 14 e) 15,5 13 14 Média = 15,55 Moda = 9 Mediana = 13 Medidas de dispersão ou de variabilidade Medidas de dispersão absolutas: Amplitude Total = diferença entre os extremos dos valores coletados; a diferença entre o limite superior e o inferior dos elementos da amostra. Desvio Médio = é o somatório das diferenças entre o valor de cada dado e a média apurada, dividida pelo número de elementos. Variância = S² Desvio-padrão = √variância = S Medidas de dispersão relativas: Coeficiente de Variação. Desvios (revisão) Conceito de desvio: a diferença (positiva ou negativa) entre o valor de um determinado elemento e a medida de posição da amostra, no caso da média. Por exemplo: você tirou nota 7,5 numa prova em que a nota média dos alunos foi 4,5. Significa que você tem um desvio positivo, em relação à amostra, de 3 pontos: Medidas de dispersão são tratamentos estatísticos dados a todos os desvios da amostra. 0,35,45,7 =⇒−=⇒−= iiii ddXxd Desvio-padrão É a mais importante das medidas de dispersão. É a raiz quadrada da soma de todos os desvios ao quadrado dividida pelo número de elementos menos um. Exemplo: calcular o desvio-padrão de: S = {2;4;6;8;10}, cuja média é 6. Desvios: di = {-4;-2;0;2;4} Desvios ao quadrado: di2 = {16;4;0;4;16} = Soma dos desvios = 40 ÷ amostra = 5 – 1, portanto: 2,310 15 40 =⇒=⇒ − = SSS Desvio-padrão (dados não agrupados) Exemplo: calcular o desvio-padrão. Valor Frequência simples Valor x frequência Desvios Desvios ao quadrado Desvios ao quadrado x frequência xi fi xi x fi di di2 fi x di2 1 20 20 -3,3 10,6 213,0 3 30 90 -1,3 1,6 47,9 5 20 100 0,7 0,5 10,9 7 15 105 2,7 7,5 112,4 9 10 90 4,7 22,4 224,4 Somas 95 405 608,4 Média: 4,3 Desvio-padrão 2,5 5,2 195 4,608 1 =⇒ − =⇒ − × = ∑ SS N fd S ii Desvio-padrão (dados agrupados) Exemplo: calcular o desvio-padrão. Classe Limites de classe Frequên cia simples Ponto médio de classe Valor x frequên cia Desvios Desvios ao quadra do Desvios ao quadrado x frequência li ls fi xi xi x fi di di2 fi x di2 1 10 |---- 20 10 15 150 -16,8 281,1 2810,6 2 20 |---- 30 20 25 500 -6,8 45,8 915,2 3 30 |---- 40 25 35 875 3,2 10,5 261,7 4 40 |---- 50 8 45 360 13,2 175,2 1401,4 5 50 |---| 60 5 55 275 23,2 539,9 2699,4 Som 68 2160 8088,2 Média: 31,8 Desvio-padrão 11,0 0,11 168 2,8088 1 =⇒ − =⇒ − × = ∑ SS N fd S ii Variância Variância (S²): é o quadrado do desvio-padrão; mesmo cálculo, interrompido antes de se extrair a raiz quadrada. Assim sendo: se a variância de uma amostra for 625, o desvio-padrão é √625 = 25; se o desvio-padrão de uma amostra for 13, a variância é 13² = 169. Medidas de dispersão relativas Coeficientes de Variação - CV Consideram simultaneamente a medida de posição e a medida de dispersão absoluta. Qualquer divisão entre uma medida de dispersão e uma medida de posição produz um Coeficiente de Variação. Os mais usados são o de Pearson (divisão do desvio-padrão pela média) e o de Thorndike (divisão do desvio- padrão pela mediana). Medidas de dispersão relativas Exemplo: a produção horária média de determinado processo industrial é de 250 toneladas, com desvio-padrão de 84 toneladas. Calcular o CV (%): Pelo CV de Pearson: = 33,6%. 336,0 250 84 =⇒=⇒= ppp CvCvX SCv Interatividade Para oito funcionários de uma empresa foi perguntado qual era o seu tempo de casa em anos. As respostas foram as seguintes: ROL:{8;12;14;15;18;20;20;21} Pergunta-se: qual é o desvio-padrão do tempo médio de casa desses funcionários? a) 4,27 anos. b) 18,25 anos. c) 16 anos. d) 4 anos. e) 4,57 anos. Resposta A resposta correta é: e) 4,57 anos. Passos: 1. Média: 2. Desvios: 3. Desvios ao quadrado: Raiz quadrada da soma dos desvios dividida pelo número de dados menos um: anos 16 8 212020181514128 =⇒ +++++++ = XX }5;4;4;2;1;2;4;8{ −−−−=di }25;16;16;4;1;4;16;64{=di 57,4 7 146 18 2516164141664 =⇒=⇒ − +++++++ = SSS Probabilidade Um espaço amostral U (finito) é equiprovável quando seus eventos elementares têm probabilidades iguais de ocorrência. Num espaço amostral equiprovável U (finito), a probabilidade de ocorrência de um evento A é sempre: P(A) = nº de elementos de A ÷ nº de elementos de U. P(A) = n(A) ÷ n(U), em que U(finito) é o espaço amostral equiprovável e A é a probabilidade de ocorrência de um evento. Probabilidade - propriedades 1ª. A probabilidade de uma amostra é sempre representada por um número racional, entre 0 e 1, imediato e da própria definição ou simbolicamente: 0 ≤ P(A/U) ≤1 ou P(A/U) € [0,1]. Será 0 se for amostra impossível e 1 se A = U ou a amostra certa. 2ª. Probabilidade de uma amostra complementar quando Ac = U - A. 3ª. É derivada da união de conjuntos, o que é útil. Quando num conjunto universo se trabalha com duas amostras, e/ou com eventos independentes ou mutuamente exclusivos. 4ª. A soma de todas a probabilidades de um espaço amostral é igual à unidade. Números índices Índice é a relação entre dois estados de uma variável ou de um grupo de variáveis que podem variar no tempo ou no espaço. Vale também de grupo para grupo de indivíduos (Crespo). Permite uma avaliação da variação percentual relativa (%), apurada entre dois dados da mesma natureza da variável. Números índices estão associados aos negócios e à economia nos ramos da física, química e ciências sociais. Cálculos sobre o comportamento dos preços, IDH etc. são exemplos de índices. Números índices Facilitam o estudo da evolução de dados quantitativos ao longo do tempo, assumindo diferentes formas. Estes últimos são empregados na análise conjunta de diferentes dados. Internação-Hospital Nenê - 1º trimestre/2013 DEZ/12—JAN/13—FEV/13—MARÇO/13 712 888 960 1.070 100,0 1,247 1,348 1,503=Índice100, 100,0% 24,7% 34,8% 50,3%= -1 ÷100 Números índices Exemplos de aplicação: eficácia de medicamentos e/ou tratamentos: obesidade, vitamínicos, comparação com placebos, dosagem e efeitos colaterais; evolução de doenças, por região, país, atividade exercida: periculosidade, dengue, gripe suína; avaliar resultados de campanhas públicas de erradicação de doenças: influenza, pólio, tuberculose, meningite; participação em vacinação: tétano, gripe. Números índices A área da saúde serve para avaliar e comparar dados de períodos diversos, de mesma natureza: de internação em um setor do hospital; dados de pesquisas médicas; consumo de medicamentos; campanhas de saúde pública preventiva e de erradicação, como vacinação em massa, propagação da dengue etc. Qui Quadrado – X² Simbolizado por X², é um teste de hipóteses que se destina aencontrar um valor da dispersão para duas variáveis nominais e avaliar a associação existente entre variáveis qualitativas. É um teste não paramétrico, ou seja, não depende de parâmetros populacionais, como média e variância. O princípio básico deste método é comparar proporções, isto é, as possíveis divergências entre as frequências observadas e esperadas para um certo evento. Qui Quadrado – X² O teste é utilizado para: verificar se a frequência com que um determinado acontecimento observado em uma amostra se desvia ou não da frequência com que ele é esperado; comparar a distribuição de diversos acontecimentos em diferentes amostras, para avaliar se as proporções observadas destes eventos mostram ou não diferenças significativas. Qui Quadrado – X² Condições necessárias para o teste: os grupos devem ser independentes; os itens de cada grupo são selecionados aleatoriamente; as observações devem ser frequências ou contagens (lembre-se: não há média/variância, pois estamos tratando com variáveis nominais e qualitativas); cada observação pertence a uma e somente uma categoria; a amostra deve ser relativamente grande (pelo menos 5 observações em cada célula e, no caso de poucos grupos, pelo menos 10. Exemplo: em tabelas 2 x 2). Qui Quadrado – X² Como calcular: Karl Pearson propôs a seguinte fórmula para medir possíveis discrepâncias entre proporções observadas e esperadas: = [(o - e)2 /e] , em que: o = frequência observada para cada classe; e = frequência esperada para aquela classe. Note-se que (o - e) = desvio (d). Portanto, a fórmula também pode ser escrita como X²=∑(d² /e) Qui Quadrado – X² Percebe-se que as frequências observadas são obtidas diretamente dos dados das amostras, enquanto que as frequências esperadas são calculadas a partir destas. Quando as frequências observadas são muito próximas às esperadas, o valor de X² é pequeno. Mas se as divergências são grandes, (o - e) passa a ser também grande e, por isso, X² assume valores altos. Qui Quadrado – X² Hipóteses a serem testadas - apenas duas: Hipótese nula: as frequências observadas não são diferentes das frequências esperadas. Não existe diferença entre as frequências (contagens) dos grupos. Portanto, não há associação entre os grupos. Hipótese alternativa: as frequências observadas são diferentes da frequências esperadas. Existe diferença entre as frequências. Portanto, há associação entre os grupos. Qui Quadrado – X² De modo geral, o teste do QUI Quadrado analisa a Ho - hipótese nula de não existir discrepância entre as frequências observadas de um determinado evento e as frequências esperadas. A Há - hipótese alternativa alega a existência de discrepância entre frequências observadas e esperadas. Nos testes do Qui Quadrado há: teste de dependência - analisar apenas uma característica; teste para independência/associação - analisar duas características. Utilização dos recursos de informática e da internet aplicados à saúde O final do livro-texto apresenta uma relação de ferramentas da: área da informática e para usos da internet na área da saúde. Sucesso! Interatividade Em uma lista de 6 prontuários de acidentados de motos, numerados de 1 a 6, qual a probabilidade de ocorrer a retirada do prontuário do paciente nº 3? a) 1/3 b) ¼ c) 1/5 d) 1/6 e) 1/7 Resposta Em uma lista de 6 prontuários de acidentados de motos, numerados de 1 a 6, qual a probabilidade de ocorrer a retirada do prontuário do paciente nº 3? a) 1/3 b) ¼ c) 1/5 d) 1/6 e) 1/7 Alternativa correta “d”: 1/6 de chance, ou 0,17%. ATÉ A PRÓXIMA! Slide Number 1 Medidas de tendência central Elementos típicos da distribuição Média Aritmética Simples e Ponderada - Média Aritmética Simples - MAS Desvio em relação à média Propriedades da média Média para dados agrupados sem�intervalo de classe peso/frequência Média para dados com�intervalo de classe �Média para dados com �intervalo de classe� Média para dados agrupados �com intervalo de classe Interatividade Resposta Moda - Mo Moda (dados agrupados) Mediana - Md Mediana (dados não agrupados) Mediana (dados agrupados) Mediana (dados agrupados) Emprego da mediana Posição relativa da média Separatrizes Interatividade Resposta Medidas de dispersão ou de variabilidade Desvios (revisão) Desvio-padrão Desvio-padrão �(dados não agrupados) Desvio-padrão (dados agrupados) Variância Medidas de dispersão relativas Medidas de dispersão relativas Interatividade Resposta Probabilidade Probabilidade - propriedades Números índices Números índices Números índices Números índices Qui Quadrado – X² Qui Quadrado – X² Qui Quadrado – X² Qui Quadrado – X² Qui Quadrado – X² Qui Quadrado – X² Qui Quadrado – X² Utilização dos recursos de informática e da internet �aplicados à saúde Interatividade Resposta Slide Number 51
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