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BIOESTATÍSTICA Profª Luciane Zickuhr Tomelin Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 2 CAPÍTULO 1: GENERALIDADES ESTATÍSTICAS 1.1- O que é Estatística? A palavra estatística vem do latim e significa ‘estado’. Os primeiros usos da estatística foram realizados para a obtenção do n.º de habitantes, de nascimentos, casamentos, ... e elaboração de tabelas e gráficos para a apresentação resumida de várias características de um país. 1.2- Definição Podemos definir a Estatística como um conjunto de métodos e processos quantitativos que serve para estudar e medir fenômenos coletivos. Podemos também definir a Estatística como um conjunto de métodos e técnicas que, através de dados obtidos em estudos ou experimentos realizados nas mais diferentes áreas do conhecimento, permite organizar, descrever, analisar, interpretar e tirar conclusões com base nesses dados. Bioestatística: é a estatística aplicada às ciências biológicas e da saúde. Ela é fundamental para a genética, a pesquisa clínica, e epidemiologia, ... 1.3- Ramos da Estatística A Estatística se divide em três ramos: Estatística Descritiva, Teoria das Probabilidades e Inferência Estatística. 1.3.1- Estatística Descritiva Compreende a coleta, a organização, a análise e o resumo de dados oriundos de pesquisas ou levantamentos de dados. Aqui, utilizam-se tabelas e gráficos para representar essas informações. Ex.: n.º de partos, nível de poluição ambiental, n.º dos casos de dengue em determinada região, estado de saúde das pessoas em relação ao tabagismo, notas de estudantes em determinada disciplina, ... Neste ramo, se enquadram as medidas de tendência central (média, mediana e moda) e as medidas de dispersão ou variabilidade (desvio-padrão, desvio- médio variância, ...). 1.3.2- Teoria das Probabilidades Sempre que estudamos fenômenos de caráter aleatório, deparamos com a incerteza de seus resultados, pois não podem ser previstos com plena certeza; então, é a Teoria das Probabilidades que se encarrega de realizar e desenvolver esses estudos. Ex.: a) Qual a chance da população adquirir a doença X? b) Que garantia temos de que o conteúdo de determinada lata em conserva de certo produto está em condições de ser consumido, mesmo que dentro do seu prazo de validade? c) Qual é a probabilidade da pessoa sorteada, ser vegana? Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 3 1.3.3- Inferência Estatística Inferir significa tirar por conclusão; deduzir pelo raciocínio. Este é o terceiro ramo da Estatística, em que envolve a formulação de certos julgamentos sobre um todo (população ou universo) após examinar apenas uma parte dele (amostra). A Inferência Estatística é feita por meio de teste de hipóteses, mas como toda inferência, está sujeita a erro. Ela tem como base, a Teoria das Probabilidades. 1.4- Variáveis Estatísticas As variáveis são divididas em quantitativas (natureza numérica) e qualitativas (não numéricas). 1.4.1- Variáveis quantitativas Podem ser divididas em discretas (quando os valores podem ser contados; ex.: n.º de pessoas que procuram um tratamento com fisioterapeuta, quantidade de alunos do 3.º semestre de medicina veterinária, quantidade de notas fiscais emitidas pelo hospital X no final do dia,...) e contínuas (quando se pode tomar qualquer valor de um determinado intervalo de números reais; ex.:altura de pessoas, consumo de energia elétrica dos habitantes da cidade X...). 1.4.2- Variáveis qualitativas São classificadas em ordinais (quando as variáveis possuem uma ordenação natural ou sequência classificatória; ex.: tamanho (p, m ou g), nível de instrução de uma pessoa (EF, EM, ES ou PG), classe social (A, B, C, D ou E)...) e nominais (quando não é possível estabelecer uma ordem natural entre as situações; ex.: esporte que pratica (futebol, natação,...), estado civil (casado, separado, solteiro,...). 1.5 Levantamento ou Método Estatístico ou Método Científico A partir do momento em que nos encontramos interessados ou envolvidos numa pesquisa, que necessite de dados mensuráveis, temos a necessidade de fazer um levantamento estatístico, ou seja, precisamos coletar, representar, descrever, analisar e prever o objeto ou o acontecimento em questão. Nisto utilizamos o Método Científico que é um conjunto de estratégias, ferramentas e ideias resultantes da experiência humana e consequentemente do acúmulo de saberes, que, estruturadas e sistematizadas, possibilitam alcançar um objetivo, que é responder a uma pergunta. Por ex.: # Qual é a prevalência da tuberculose na região X? # Qual a incidência da aids na cidade S? # Como é a qualidade de vida dos veterinários da clínica R? # Quais são as características dos usuários de uma unidade de saúde? Para tanto, encontramos 6 fases inseridas neste levantamento: 1a Fase → Planejamento Consiste num cronograma de atividades, respondendo uma série de interrogações, ou seja: o que? onde? quando? por quê? para que? como? Nada mais é do que, a definição do universo, da população, das informações, do tipo de levantamento, do prazo, do custo, ...; Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 4 - Para a escolha da técnica (como?): via postal, pessoas, através de questionário, entrevista direta, google docs, google forms, e-mail, teste, ...; esta escolha da técnica, deverá ser clara, simples e ter uma sequência lógica. 2a Fase → Coleta de Dados Consiste num registro de dados, segundo o(s) objetivo(s) determinado(s). 3a Fase → Apreciação ou Crítica Consiste na possível eliminação de erros, que possam afetar os resultados. Pode ser externa (erro do observado) ou interna (erro do observador); 4a Fase → Apuração ou Contagem dos Dados Processa os dados obtidos e dispõe os resultados mediante critérios de classificação. 5a Fase → Exposição dos resultados É a organização racional e prática para melhor entendimento dos dados através de gráficos, tabelas ou séries. Constitui a fase mais importante pois, é a coerência do levantamento; 6a Fase → Interpretação dos fatos É a conclusão final (numérica ou não) Exercício: Elaborar um Planejamento, para um futuro Levantamento Estatístico. 1.6 Questionário Quanto às questões, destacamos alguns CUIDADOS a serem observados: # explicar o objetivo do questionário e como ele poderá ser devolvido; # o questionário não deve ser de grande extensão (no máximo 15 minutos); # a redação deve ser clara, simples e dirigida ao leitor, como se o entrevistador estivesse conversando com ele (utilizar vocabulário compatível com o universo a ser pesquisado); # as questões devem ser curtas e objetivas, nunca exigindo duas ou mais informações numa mesma pergunta (a não ser que este seja o objetivo); # ser uma forma de informação adequada às necessidades definidas pela pesquisa; o objetivo sempre deverá ser um instrumento de informações de variáveis do universo; # devem-se preferir questões cujas respostas sejam quantificáveis; # para facilitar as respostas, as questões devem estar dispostas em ordem cronológica e segundo um grau crescente de dificuldade; # procurar incluir pontos de “amarração” que permitam verificar possíveis chutes; # prever e dispor as respostas numa forma tal que facilite a sua tabulação para processamento posterior. # devem-se evitar questões: Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 5 • declarativas ou opinativas em excesso, a menos que este seja o objetivo do estudo; • que exijam cálculos ou raciocínios complicados ou ainda a consulta a longas notas explicativas; • polêmicas ou que possam ferir suscetibilidades;• evitar formular duas perguntas em uma (Ex.: Você considera este veículo bonito e espaçoso?) • evitar perguntas negativas. (Ex.: Na sua opinião o técnico não deveria ter substituído o jogador? A resposta sim quer dizer que não deveria...) • não direcionar a pesquisa para um resultado desejado, nem refletir a posição do pesquisador em relação ao assunto Obs.: realizar pré-teste piloto (10 a 20 pessoas) em amostra com as mesmas características da população, permite a melhoria da qualidade do questionário bem como a reformulação de sua linha de condução de raciocínio. 1.6.1 Tipos de perguntas Perguntas fechadas - Dicotômicas (Ex.: sim/não; tem/não tem; V/F;...) - Respostas múltiplas (Ex.: manhã/tarde/noite; sim/talvez/não...) - Alternativas hierarquizadas (Ex.: ótimo/bom/regular/ruim/péssimo/não sabe) Obs.: 1)as alternativas de resposta devem ser exaustivas, pois se a opção do entrevistado não está presente, então ele optará por uma das respostas (incluir sempre alternativas como: outro, não sabe, não conhece,...) 2) as alternativas devem ser excludentes, para que uma resposta não esteja em duas opções (Ex.: Idade ( ) menos de 20 ( ) 20 a 30 ( ) 31 a 40 ( )acima de 40) Vantagens de perguntas fechadas São fáceis de codificar. O entrevistado só assinala e não escreve sendo menos cansativo em responder. Desvantagens de perguntas fechadas Limitação das respostas às alternativas propostas. Perguntas abertas Levam a responder com frases ou orações. (Ex.: Justifique porque você está contente com seu emprego. Vantagens de perguntas abertas Resposta com mais liberdade. Desvantagens de perguntas abertas Dificuldade de codificação e classificação. Diferença na facilidade de escrever dos entrevistados; demora no preenchimento da resposta; não responder às questões. Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 6 Perguntas abertas e fechadas A pergunta fechada terá uma pergunta aberta.( Ex.: ( ) preto ( ) branco ( ) outro quais? ___________) Exemplo de Questionário (Referente a satisfação dos serviços prestados da Unidade de Saúde X) Estamos realizando uma pesquisa para fins acadêmicos. Você foi selecionado para participar e sua opinião é muito importante. Gostaríamos que respondesse a algumas perguntas. Garantimos confidencialidade dos dados, que somente serão divulgados de forma agregada, garantindo o anonimato dos participantes. PARTE I 1) Sexo ( ) Masculino ( ) Feminino 2) Faixa etária: ( ) menos de 18 anos ( ) 18 – 24 ( ) 25 – 31 ( ) 32 – 38 ( ) 39 – 45 ( ) 45 – 51 ( ) acima de 51 3) Estado civil: ( ) Casado (a) ( ) Solteiro (a) ( ) Divorciado (a) / Separado (a) ( ) Viúvo (a) ( ) União Estável 4) Grau de escolaridade ( ) Ensino Fundamental I ( ) Ensino Fundamental II ( ) Ensino Médio ( ) Ensino Superior ( ) Pós – Graduação 5) Faixa salarial ( ) menos de 1500 reais ( ) 1500 – 2000 reais ( ) 2001 – 2500 reais ( ) acima de 2500 reais PARTE II 6) Você costuma frequentar muito esta unidade de saúde? ( ) Sim ( ) Não 7) Até hoje, você frequentou esta unidade: ( ) Somente uma vez ( ) Mais de uma vez 8) Qual (ais) serviço(s) você utiliza nesta Unidade de Saúde? ( ) Médico ( )Dentista ( ) Fisioterapeuta ( )Psicólogo ( ) Nutricionista 9) Como você avalia a higiene desta Unidade? ( ) Ótimo ( )Bom ( ) Regular ( ) Ruim ( ) Péssimo Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 7 10) Como você avalia o atendimento inicial (recepção) nesta Unidade? ( ) Ótimo ( )Bom ( ) Regular ( ) Ruim ( ) Péssimo 11) Como você avalia o atendimento e o serviço prestado pelo profissional da saúde que lhe atendeu? Médico: ( ) Ótimo ( )Bom ( ) Regular ( ) Ruim ( ) Péssimo ( ) Não utilizei Dentista: ( ) Ótimo ( )Bom ( ) Regular ( ) Ruim ( ) Péssimo ( ) Não utilizei Fisioterapeuta: ( ) Ótimo ( )Bom ( ) Regular ( ) Ruim ( ) Péssimo ( ) Não utilizei Psicólogo: ( ) Ótimo ( )Bom ( ) Regular ( ) Ruim ( ) Péssimo ( ) Não utilizei Nutricionista: ( ) Ótimo ( )Bom ( ) Regular ( ) Ruim ( ) Péssimo ( ) Não utilizei 12) Espaço reservado para algum comentário (elogio, crítica, sugestão de melhoria, ...) ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ............................................................................................................................................ 1.7 Arredondamento de dados (Normas gerais) 1a Norma: quando o primeiro algarismo a ser abandonado for 0, 1, 2, 3 ou 4, fica inalterado o último algarismo a permanecer. Exemplos: 48,32 47, 834 2,3 4, 56487 2a Norma: quando o primeiro algarismo a ser abandonado for 5, 6, 7, 8 ou 9, aumenta-se em uma unidade o último algarismo a permanecer. Exemplos: 48,27 23,367 13,9 4,56748 Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 8 Exercícios 1)Fazer o arredondamento dos seguintes números: Número a arredondar Arredondamento para Número arredondado 53,479 Inteiros 26,571 Décimos 152,9838... Centésimos 31,834 Décimos 65,0921 Centésimos 16,504 Inteiros 27,587 Centésimos 37,6032 Centésimos 44,964... Décimos 315,500 Inteiros 316,5000 Inteiros 316,750 Décimos 316,705 Centésimos 316,735 Centésimos 4,972618 Milésimos 10,739274 Décimos de milésimos 81,938372 Milésimos 0,0034186 Décimos de milésimos 0,00083724 Centésimos de milésimos 12,1450000000 Centésimos 12,14555 Centésimos 83,6545 Décimos 83,6545 Décimos 127,85005 Décimos 72,150005 Centésimos 16,3445... Milésimos 8,0995000 Milésimos 123557 Dezena mais próxima 130,055 Unidade mais próxima 6739 Centena mais próxima 2) A Secretaria da Saúde declarou ter recebido os seguintes formulários de inscrição para o Prêmio de Qualidade Nacional MB: 23 de médicos, 18 de fisioterapeutas e 30 de psicólogos. a) A área da saúde (medicina, fisioterapia e psicologia) é variável qualitativa ou quantitativa? b) Que porcentagem de formulários foi entregue por cada categoria descrita? 3) Declare se cada uma das seguintes variáveis é quantitativa (discreta ou contínua) ou qualitativa (nominal ou ordinal): a) Atendimentos anuais: b) Região de residência do paciente, no início do tratamento oncológico, ambulatorial (Norte, Nordeste, Centro-Oeste, Sudeste, Sul): c) Estadiamento clínico do paciente, no momento do diagnóstico clínico de câncer na boca (in situ, I, II, III ou IV): d) Renda familiar de uma pessoa: e) Utilização de medicamentos durante a gestação (Sim; Não): f) Área em que o paciente reside (rural, urbana): g) Classificação socioeconômica do chefe do domicílio (muito pobre, pobre, médio, rico, muito rico): Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 9 h) Frequência com que um paciente se sente cansado durante as atividades rotineiras (nunca, raramente, algumas vezes, muitas vezes, sempre): i) Idade gestacional de grávidas atendidas um uma unidade de saúde, em semanas completas: 1.8 Como coletar dados (amostragem – I parte) 1.8.1- Amostras e Populações Em um levantamento com um grande n.º de dados, dificilmente tem-se acesso ao todo, que se chama população ou universo, então considera-se apenas uma parte dessa população, que se chama amostra e que deve ser aleatória, isto é, todo elemento da população tem a mesma chance que todos osoutros elementos da população de pertencer a essa amostra. Uma população pode ser: - Finita: quando possui um n.º determinado de elementos. - Infinita: quando possui um n.º infinito de elementos. É importante observar que na prática, não existe n.º infinito de elementos. Neste caso, consideramos populações infinitas quando estas apresentam um grande n.º de elementos (ex.: quantidade de árvores existentes em um país). Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 10 1.8.2- Amostragem A amostragem é o ato ou o processo de seleção ou extração de amostras de uma população, e que tem as mesmas características desejadas. A complexidade da amostragem depende da população e do problema que se pretende estudar. Na indústria, por ex., as obtenções das amostras para o controle de qualidade dos produtos não são tão difíceis em se obter, enquanto nos problemas econômicos e sociais, por ex., encontram-se muita dificuldade na obtenção das amostras, exigindo do pesquisador muita prática e bom senso. Importante! Quando o uso da amostragem não é interessante? Citaremos três situações em que o uso da amostragem pode não ser indicado: 1) POPULAÇÃO PEQUENA. Se a população for pequena ( 50 elementos), para termos uma amostra capaz de gerar resultados precisos para os parâmetros da população, necessitamos de uma amostra relativamente grande (em torno de 80% da população). Geralmente é mais relevante o tamanho absoluto da amostra do que a percentagem que ela representa na população. Por exemplo, para verificar o tempero de um alimento em preparação, desde que o alimento esteja bem mexido, uma amostra de uma colher é suficiente, independente de estarmos preparando uma pequena ou grande quantidade de alimento. 2) CARACTERÍSTICA DE FÁCIL MENSURAÇÃO. Talvez a população não seja tão pequena, mas a variável que se quer observar é de tão fácil mensuração, que não compensa investir num plano de amostragem. Por exemplo, para verificar a porcentagem de enfermeiros favoráveis à mudança de horário de um turno de trabalho, podemos entrevistar toda a população no próprio local de trabalho. 3) NECESSIDADE DE ALTA PRECISÃO. A cada 10 anos o IBGE realiza um Censo Demográfico para estudar diversas características da população brasileira. Dentre as características tem-se o parâmetro número de habitantes residentes no país, que é fundamental para o planejamento do país. Desta forma, o parâmetro número de habitantes precisa ser avaliado com grande precisão e, por isso, se pesquisa toda a população. A amostragem é probabilística quando todos os elementos têm probabilidade conhecida, e não nula, de pertencer à amostra; caso contrário, a amostragem é não probabilística. 1.8.3- Métodos de amostragem não probabilística (1) Amostragem por julgamento: Neste método, é o pesquisador quem faz a escolha dos elementos da amostra, os quais são selecionados com base no seu julgamento. Por ex.: Um pesquisador pretende entrevistar pessoas, com idade entre 40 e 50 anos e que recebam entre 8 e 10 salários mínimos. Ao avistar uma pessoa, ele poderá julgar, pela sua aparência, que ela se enquadra nessas características, e assim poderá entrevistá-la. Também se encaixam nesse método as pessoas que são voluntárias, como, por ex., doadores de sangue, pessoas que se submetem a um tratamento para testar um novo medicamento,... Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 11 (2) Amostragem por conveniência (ou intencional): é um método bem simples e prático, no qual o pesquisador utiliza os resultados que já estão disponíveis, ou que são fáceis de coletarem. Ex.: Se um professor (ou pesquisador) que trabalha em uma universidade pretende realizar determinada pesquisa que envolva estudantes universitários, ele pode obter uma amostra formada por estudantes dessa própria universidade, pois são as pessoas que estão ao seu alcance, sendo, assim, uma amostra por conveniência. 1.8.4- Métodos de amostragem probabilística (1) Amostragem casual ou aleatória simples: este tipo de amostragem é equivalente a um sorteio lotérico. Na prática, esta amostragem pode ser realizada numerando-se a população de um a n e sorteando-se, a seguir, por meio de um dispositivo aleatório qualquer, k números dessa sequência, os quais corresponderão aos elementos pertencentes à amostra. Por ex., imagine que você precisa obter uma amostra de 5% dos 300 funcionários de um hospital para entrevistá-los sobre a qualidade das refeições servidas por um novo fornecedor. Uma forma bem simples de obter essa amostra é escrever o nome desses funcionários em pedaços de papel, colocá-los em uma caixa, misturar bem e retirar 15 papéis. Outra forma seria a de elaborar uma lista desses 300 funcionários, numerando-os de 001 a 300 e, em seguida, utilizar uma tabela de números aleatórios (existem várias tabelas desse tipo) para selecionar os 15 funcionários (também poderia ser utilizado o mesmo procedimento anterior, escrevendo esses números em pedaços de papel). (2) Amostragem proporcional estratificada: muitas vezes a população se divide em subpopulações – estratos. Como é provável que a variável em estudo apresente, de estrato em estrato, um comportamento heterogêneo e, dentro de cada estrato, um comportamento homogêneo, convém que o sorteio dos elementos da amostra leve em consideração tais estratos. É exatamente isso que fazemos quando empregamos a amostragem proporcional estratificada, que, além de considerar a existência dos estratos, obtém os elementos da amostra proporcional ao n.º de elementos dos mesmos. Por ex. se um pesquisador for fazer um levantamento na Secretaria da Saúde da cidade X, que tem 500 funcionários, sendo 300 homens e 200 mulheres, e quiser uma amostra de 5% desses funcionários, basta escolher aleatoriamente 5% do total de homens e 5% do total de mulheres (15 homens e 10 mulheres). (3) Amostragem sistemática: quando os elementos da população já se encontram ordenados, não há necessidade de construir o sistema de referência. São exemplos os prontuários de um hospital, os prédios de uma rua, as linhas de produção, etc. Nestes casos, a seleção dos elementos que constituirão a amostra pode ser feita por um sistema imposto pelo pesquisador que chamamos de amostragem sistemática. Assim, no caso de uma linha de produção, podemos, a cada dez itens produzidos, retirar um para pertencer a uma amostra da produção diária. Neste caso, estamos fixando o tamanho da amostra em 10% da população. Neste caso, utilizamos a fórmula N/n onde N (universo) e n(tamanho da amostra). Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 12 Vamos analisar as situações descritas acima, através de um ex. prático. Com o objetivo de estudar algumas características dos funcionários de uma unidade de saúde, vamos extrair uma amostra aleatória simples de tamanho cinco. A listagem dos funcionários da unidade é apresentada a seguir: POPULAÇÃO: funcionários da unidade Aristóteles Anastácia Arnaldo Bartolomeu Bernardino Cardoso Carlito Cláudio Felício João da Silva Ernestino Endevaldo Francisco Hiraldo José de Souza Geraldo Gabriel Getúlio José C. Mauro Joana Joaquim Joaquina Maria Paula Thiago Josefa Josefina Maria J Ercílio Janete Paula Paulo C. Emílio Fabrício Roberto Para utilizar uma tabela de números aleatórios, precisamos associar cada elemento da população a um número. Por simplicidade, consideremos números inteiros sucessivos: Numeração dos elementos da população Aristóteles- 01 Anastácia- 02 Arnaldo- 03 Bartolomeu-04 Bernardino- 05 Cardoso-06 Carlito-07 Cláudio- 08 Felício-09 João da Silva-10 Ernestino- 11 Endevaldo- 12 Francisco- 13Hiraldo-14 José de Souza-15 Geraldo-16 Gabriel-17 Getúlio-18 José C-19 Mauro-20 Joana-21 Joaquim-22 Joaquina- 23 Maria Paula-24 Thiago-25 Josefa-26 Josefina-27 Maria J- 28 Ercílio-29 Janete-30 Paula-31 Paulo C.-32 Emílio-33 Fabrício-34 Roberto-35 Extrair uma amostra aleatória simples de tamanho 5 utilizando a 1.ª linha da tabela de números aleatórios (ver final do capítulo). Resposta: Para selecionarmos nossa amostra, num primeiro momento, os elementos que compõe a população, precisam estar todos enumerados (condição necessária para fazer o sorteio e identificar o elemento da população). O segundo passo é utilizar o sorteador (google) https://sorteador.com.br/ ou a tabela de números aleatórios (usada para sorteios) que se encontra no final deste capítulo. Porém, antes de usarmos a tabela, precisamos identificar o n.º de algarismos necessários para ocorrer o sorteio. O n.º de algarismos irá depender do tamanho da população (que iremos identificar por N). No nosso exemplo, o tamanho da população é formado por 35 funcionários. Portanto, N = 35 (2 algarismos). Neste sentido, devemos usar 2 algarismos para o sorteio. No exemplo, foi pedido para utilizar a 1.ª linha da tabela de sorteios. Os valores que se encontram na 1.ª linha, são: 57 – 72 – 00 – 39 – 84 - ... (vejam que até agora, não sorteamos nenhum funcionário já que o n.º máximo se refere a 35. Então, devemos continuar sorteando até encontrarmos as 5 pessoas pretendidas. Caso chegar ao final da 1.ª https://sorteador.com.br/ Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 13 linha e ainda não tiver encontrado as 5 pessoas, passe para a linha seguinte e continue o sorteio. Vejamos: 1.ª pessoa sorteada: 21 (Joana) 2.ª pessoa sorteada: 13 (Francisco) 3.ª pessoa sorteada: 08 (Claudio) 4.ª pessoa sorteada: 29 (Ercilio) 5.ª pessoa sorteada: 28 (Maria J.) Estas pessoas fazem parte da amostra. Utilizando o ex. acima, encontre 10% (este valor sempre difere) da população utilizando a amostragem proporcional estratificada. Em seguida, use a 1.ª e a 2.ª coluna da tabela de números aleatórios para destacar os funcionários selecionados. Resposta: Neste caso, primeiramente, precisamos separar os estratos na tabela para facilitar nosso sorteio. Então: Aristóteles- 01 Arnaldo-02 Bartolomeu- 03 Bernardino-04 Cardoso- 05 Carlito-06 Cláudio-07 Felício-08 João da Silva- 09 Ernestino- 10 Endevaldo- 11 Francisco-12 Hiraldo-13 José de Souza- 14 Geraldo-15 Gabriel-16 Getúlio-17 José C-18 Mauro-19 Joaquim- 20 Thiago-21 Ercílio-22 Paulo C.-23 Emílio-24 Fabrício- 25 Roberto-26 Anastácia-27 Joana-28 Joaquina-29 Maria Paula-30 Josefa-31 Josefina-32 Maria J-33 Janete-34 Paula-35 Num segundo momento, precisamos calcular o n.º de elementos que se encontram em cada estrato. Para isto, elaboramos a seguinte tabela de cálculo: Estrato População % (10%) Amostra Masculino 26 10/100 x 26 = 2,6 3 Feminino 9 10/100 x 9 = 0,9 1 Total 35 4 Vejamos que precisamos sortear 3 homens e 1 mulher. Aí a pergunta: quem são? Para isto, precisamos recorrer ao sorteador (google) https://sorteador.com.br/ ou a nossa tabela de sorteios (final do capítulo). Vejam que o nosso exemplo, sugere que usemos a 1.ª e a 2.ª coluna da tabela de números aleatórios para destacar os funcionários selecionados. Quantos algarismos devemos utilizar para fazer o sorteio? Depende do tamanho da população (N). Como N = 35 funcionários, devemos utilizar novamente, 2 algarismos. Portanto: O 1.º número sorteado seria o 57. Porém, não temos funcionário 57, já que a nossa enumeração máxima, corresponde a 35. Então, pulamos este valor. https://sorteador.com.br/ Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 14 O 2.º n.º sorteado é 28. Vejam acima que temos este funcionário. Ele se refere á Joana. Vimos na tabela, que apenas devemos sortear 1 mulher. Caso acharmos mais algum n.º que corresponda a outra mulher, este deverá ser ignorado. O 3.º n.º sorteado é 92 (que será ignorado já que não temos este funcionário). Vamos continuar o sorteio até encontrarmos os 3 homens que estão faltando. Portanto, as pessoas sorteadas que formarão a amostra são: 28 – Joana 22 – Ercílio 18 – José C. 03 - Bartolomeu Voltando ao exemplo dos 35 funcionários (primeira tabela enumerada), vamos realizar uma amostragem sistemática de tamanho 5. Calculemos, inicialmente, o intervalo de seleção: N/n Resposta: Para realizar uma amostragem sistemática, primeiramente precisamos enumerar os membros da população que representamos por N. No nosso exemplo, o critério escolhido para fazer essa enumeração, foi ordem alfabética dos nomes dos funcionários. Ao mesmo tempo, precisamos conhecer o tamanho da amostra (representado por n). Num primeiro momento, iremos dividir o tamanho da população (N) pelo tamanho da amostra (n). Ou seja: 𝑁 𝑛 Em nosso problema, N = 35 funcionários e ‘n’ = 5 funcionários. Substituindo os valores, teremos: 35 5 = 7 O resultado da divisão da população pela amostra sempre deverá ser inteiro. Caso isso não aconteça, devemos fazer o arredondamento conforme as normas que já estudamos no capítulo 1. Em seguida, devemos sortear um número de 01 até o resultado da divisão anterior, ou seja, até 07. Para isso, podemos utilizar o ‘sorteador’ em https://sorteador.com.br/ ou utilizar a tabela dos números aleatórios que se encontra na página 17 (cap. 1) da apostila de Estatística. Lembro que na tabela, teremos que utilizar dois algarismos pois (N = 35 funcionários, ou seja, formado por dois algarismos). Então, podemos escolher se quisermos utilizar linhas ou colunas para fazer o sorteio (basta sempre descrever para identificar). No exemplo, irei utilizar a primeira e segunda coluna (juntas). No caso do ‘sorteador’, basta imprimir o valor sorteado (a própria página permite esta ação). https://sorteador.com.br/ Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 15 No exemplo, irei utilizar a tabela de números aleatórios (p.17 da apostila) utilizando a primeira e segunda coluna (juntas). Neste sentido, sorteamos os seguintes valores: 57 – 28 – 92 – 90 – 80 - ... O primeiro número, entre 01 e 07 que apareceu é 03. Então 03, é o primeiro funcionário sorteado. Voltamos à tabela de funcionários (início do exemplo) para verificarmos quem é a pessoa. 03 – Arnaldo (Este, é o único sorteado. Para descobrirmos quem serão os próximos funcionários que farão parte da amostra, basta somar 7 (resultado da divisão entre população e amostra, realizado anteriormente) até termos o total de 5 funcionários. Portanto: 03 (+ 7) = 10 (João da Silva) O funcionário 10 (João da Silva) será o segundo funcionário da amostra. O próximo será: 10 (+7) = 17 (Gabriel) E assim sucessivamente. Os próximos serão: 17 (+7) = 24 (Maria Paula) e finalmente 24 (+7) = 31 (Paula) Dessa forma, completamos o n.º de funcionários pedidos no exemplo. 1.8.5 Fórmula para calcular o tamanho de uma amostra (segundo Barbetta) Um primeiro cálculo do tamanho da amostra pode ser feito, mesmo sem conhecer o tamanho da população, através da seguinte expressão: no=1/E² Conhecendo o tamanho da população (N), podemos corrigir o cálculo anterior. Temos: 0 0. nN nN n + = Onde: N = tamanho da população n = tamanho da amostra n0 = uma primeira aproximação para o tamanho da amostra E = erro amostral tolerável (em pesquisas sociais, o erro padrão é fixado em 5%). Ex.: Planeja-se um levantamento por amostragem para avaliar diversas características da população (N=200) veterinários(as) da cidade A. Qual deve ser o tamanho mínimo da amostra aleatóriasimples tal que, possamos admitir que o erro amostral não ultrapasse a 5%( E0=0,05)? Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 16 Portanto: Primeiramente, vamos retirar os dados do problema. Temos: População: N = 200 funcionários. E0 = 5% (para cálculo, transforme sempre o valor da % em número fracionário ou decimal, como preferir. Fracionário 5% corresponde a 5/100 e decimal (5 dividido por 100 corresponde a 0,05) Como conhecemos o tamanho da população (N = 200) precisamos utilizar as duas fórmulas. Portanto: 0n = 2 0 1 E Substituindo os valores na fórmula, temos: 𝑛0 = 1 0,052 = 1 0,0025 = 400 funcionários Esta seria a amostra caso não conhecêssemos o tamanho da população. Porém, o problema nos informa que a empresa possui 200 funcionários, ou seja, temos o conhecimento do tamanho da população. Portanto, teremos que arrumar o valor calculado anteriormente. Usamos então, a seguinte fórmula: 0 0. nN nN n + = Substituindo e calculando, temos: n = 200 𝑥 400 200+400 = 80000 600 = 133,33... Como não existem 133,33... pessoas, temos que arredondar este resultado para inteiros (ver normas de arredondamento na p. 08 da apostila (cap. 1)). Portanto, n = 133 funcionários, ou seja, este é o número mínimo de funcionários que precisam pertencer à amostra. Agora é com você: • Considerando os objetivos e os valores fixados no exemplo anterior, qual deveria ser o tamanho da amostra se a pesquisa fosse estendida para todos os veterinários da região, ou seja, N = 20.000? Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 17 Exercícios 1) 1) Num estudo de amostragem de trabalho decidiu-se fazer 10 leituras (visitas para avaliações médicas), num período de 8 horas. O tamanho do universo S são 32 horários, do qual será retirada uma amostra casualizada de 10 intervalos. Quais intervalos escolher? Considere a 1ª e 2ª coluna da tabela de sorteio (números aleatórios, ver no final do capítulo), de cima para baixo, utilizando números com 2 algarismos. Caso necessário, utilize também a 3.ª e 4.ª coluna. 1. 8:00 – 8:15h 2. 8:15 – 8:30h 3. 8:30 – 8:45h 4. 8:45 – 9:00h 5. 9:00 – 9:15h 6. 9:15 – 9:30h 7. 9:30 – 9:45h 8. 9:45 – 10:00h 9. 10:00 – 10:15h 10. 10:15 – 10:30h 11. 10:30 – 10:45h 12. 10:45 – 11:00h 13. 11:00 – 11:15h 14. 11:15 – 11:30h 15. 11:30 – 11:45h 16. 11:45 – 12:00h 17. 13:00 – 13:15h 18. 13:15 – 13:30h 19. 13:30 – 13:45h 20. 13:45 – 14:00h 21. 14:00 – 14:15h 22. 14:15 – 14:30h 23. 14:30 – 14:45h 24. 14:45 – 15:00h 25. 15:00 – 15:15h 26. 15:15 – 15:30h 27. 15:30 – 15:45h 28. 15:45 – 16:00h 29. 16:00 – 16:15h 30. 16:15 – 16:30h 31. 16:30 – 16:45h 32. 16:45 – 17:00h 2) Uma população se encontra dividida em três estratos, com tamanhos N1 = 80, N2 = 120 e N3 = 60. Ao se realizar uma amostragem estratificada proporcional, doze elementos da amostra foram retirados do primeiro estrato. Qual o n.º de elementos total da amostra? 3) Os valores abaixo são referentes ao resultado de peso (kg) aplicados com 140 pessoas. Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 18 62 129 95 123 81 93 105 95 96 80 87 110 139 75 123 60 72 86 108 120 57 113 65 108 90 137 74 106 109 84 121 60 128 100 72 119 103 128 80 99 149 85 77 91 51 100 63 107 76 82 110 63 131 65 114 103 104 107 63 117 116 86 115 62 122 92 102 113 74 78 69 116 82 95 72 121 52 80 100 85 117 85 102 106 94 84 123 42 90 91 81 116 73 79 98 82 69 102 100 79 101 98 110 95 67 77 91 95 74 90 134 94 79 92 73 83 74 125 101 82 71 75 101 102 78 108 125 56 86 98 106 72 117 89 99 86 82 57 106 90 Obtenha uma amostra do consumo de 26 pessoas. Para isto, utilize a tabela de sorteios (ver final do capítulo). Na tabela de sorteios, comece utilizando a 1.ª linha da esquerda para a direita. Após retirar a amostra, calcule a média do índice corpóreo (peso) destes pacientes. 4) Descreva como se faz uma amostragem sistemática de 35 elementos a partir de uma população ordenada formada por 2590 elementos. 6) Uma população encontra-se dividida em 3 estratos com tamanhos N1 = 80, N2 = 120 e N3 = 60. Pretende-se tirar uma amostra de 50 elementos da população. a) Por que não é recomendada uma amostra aleatória simples? b) Que tipo de amostragem é a mais adequada? Descreva como seria feita a amostragem. 7) O secretário da saúde da cidade X quer encaminhar para um curso de capacitação 5% de seus 600 funcionários, escolhidos por meio de um processo de amostragem aleatória simples. Descreva o critério para a escolha desses funcionários. 8) O departamento que controla a qualidade dos produtos de uma indústria de fármacos, quer fazer uma análise do peso constante na embalagem de seus produtos. Na impossibilidade de analisar todos os produtos, selecionou uma amostra de 12% de um lote com 98 unidades de um tipo de embalagem e 200 de outro tipo. Obtenha a quantidade dos componentes proporcionais da amostra estratificada. 9)Numa pesquisa para estudar a preferência do eleitorado a uma semana da eleição presidencial, qual o tamanho de uma amostra aleatória simples de eleitores, que garanta, com alta confiança, um erro amostral não superior a 2%? 10)Num hospital, com 1000 funcionários, deseja-se estimar a percentagem de funcionários favoráveis a um certo programa de treinamento. Qual deve ser o tamanho da amostra aleatória simples, sendo o erro amostral não superior a 5%? Apostila de Estatística – Prof.ª Luciane Zickuhr Tomelin – Dept.º Matemática FURB Página 19
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