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Nivelamento de estatística – Tópico 4 Atividades de fixação 1- Medidas de dispersão referem-se ao afastamento de todos os valores de uma série em relação a média aritmética ou mediana. Conforme Castanheira (2012), para avaliarmos o afastamento em torno da média ou da mediana, precisamos utilizar medidas que nos permitem obter informações mais completas e detalhadas em relação ao fenômeno analisado, são elas: a) Amplitude total ou intervalo total; b) Desvio quartil; c) Desvio médio; d) Variância; e) Desvio padrão Tanto o desvio padrão como a variância são medidas de dispersão e o uso dessas medidas dependem da finalidade do pesquisador. Assim, presuma que você deseja calcular o desvio padrão de uma população composta pelas notas: 3; 4; 7 e 9, obtidas por 4 alunos, numa avaliação da disciplina de estatística. Primeiramente você precisa calcular a média: ∑ fi ÷ n = 3 + 4 + 7 + 9 = 23 ÷ 4 = 𝑥̅ = 5,75 Em seguida usando a média (5,75), determinar cada desvio, e calcular o desvio médio (DM) e a variância S2 Com base nos dados apresentados, completar a tabela a seguir e calcular a variância da população (variância = soma dos Dm2 ÷ pela quantidade de elementos da amostra: 4) e o desvio padrão (raíz quadrada da variância): S2 = Ʃ notas (n) Desvio para a média (nota-média) Dm (Desvio médio) Dm2 (Desvio médio) 3 3 – 5,75=-2,75 2,75 7,56 4 7 9 23 O DM indica o quanto o desvio está distante da média aritmética. Desvio padrão: 2- Presuma que você tem uma população composta pelas notas: 2; 8; 5 e 6 obtidas por 4 alunos, numa avaliação da disciplina estatística. Média=2 + 8 + 5 + 6 = 21 = 5,25 4 4 Complete a tabela a seguir e calcule o desvio padrão: S2 = Ʃ Notas (n) Desvio para a média (nota – média) Quadrado do desvio para média 2 (2 – 5,25) = -3,25 (-3,25)2 = 10,56 8 5 6 Soma de n Para obter a variância S2 basta dividir a soma dos quadrados dos desvios por n (número de observações). O desvio padrão refere-se a raíz quadrada da variância. Desvio padrão = 3- Presuma que você precisa calcular o desvio padrão das idades dos 100 alunos da sala virtual de estatística. O primeiro passo é montar uma tabela de distribuição de frequências. Assim, complete a tabela a seguir e calcule a variância e o desvio padrão da idade em relação a média K idades fi Pm Pm - p (Pm - 2 × fi 1 18├─ 21 9 18+21÷2=19,5 19,5-30=-10,5 19,5×9=175,5 -10,52=110,25×9=992,25 2 21├─ 24 12 21+24÷2=22,5 22,5×12=270 3 24├─ 27 12 24+27÷2=25,5 25,5×12=306 4 27├─ 30 17 27+30÷2=28,5 28,5×17=484,5 5 30├─ 33 16 30+33÷2=31,5 31,5×16=504 6 33├─ 36 14 33+36÷2=34,5 34,5×14=483 7 36├─ 39 11 36+39÷2=37,5 37,5×11=412,5 8 39├─ 42 9 39+42÷2=40,5 40,5×9=364,5 Ʃ 100 (*)3.000÷100=30 3.879 Fonte: CASTANHEIRA, Helson Pereira. Curitiba. Ed. Intersaberes, p. 85 (*) 175,5 +270 + 306+ 484,5 +504 +483 + 412,5 +364,5 = 3.000 4- Complete a tabela amostral e calcule: média, a amplitude, o desvio padrão e a variância Rol: 2,3,4,4,5,6,6,7,8 n = 9 (quantidade de elementos, considerando uma amostra) Xi Xi - média (Xi – média)2 2 2-5=-3 9 3 4 4 5 6 6 7 8 Σ=45 Média= 2,3,4,4,5,6,6,7,8 = 45 9 = 5 Amplitude: 8 – 2 = 6 S2 = Ʃ Substituir os valores na fórmula: 5- Complete a tabela e calcule: média, a amplitude, o desvio padrão e a variância 3,4,5,6,7,8,9 n = 7 (quantidade de elementos, considerando uma amostra) Amplitude: 9 – 3 = 6 Média = 3,4,5,6,7,8,9 = 42 : 7 = 6 xi xi - média (xi – média)2 3 3-6=-3 9 4 4-6=-2 4 5 6 7 8 9 Σ=42 Fórmula: S2 = Ʃ Substituir os valores na fórmula: S2 =28 = 28 = 4,7 7-1 6 6- A variância é uma medida pouco usada na estatística descritiva, mas extremamente importante na inferência estatística e em combinações de amostras. A variância é igual ao desvio padrão ao quadrado, é representada por S2, é uma medida que se obtém, somando os quadrados dos desvios para a média das observações da amostra. Os desvios são calculados da seguinte forma: di = Pm - 𝑥̅ Com base nas informações apresentadas no texto, considere o seguinte conjunto: -7 4 0 3 8 10. Complete o cálculo da variância e identifique nas alternativas, aquela que apresenta corretamente o valor da S2. Média = (-7 + 4 + 0 + 3 + 8 + 10) / 6 = 18/6 = 3 A variância será: S2 = [(-7 - 3)2 + (4 - 3)2 + (0 - 3)2 + (3 - 3)2 + (8 - 3)2 + (10 - 3)2] / 6 = S2 = [(-10)2 + (1)2 + (-3)2 + (0)2 + (5)2 + (7)2] / 6 = 7- As medidas de posição (média, mediana, moda) descrevem características dos valores numéricos de um conjunto de observações em torno de um “ponto de equilíbrio” dos dados. Nenhuma delas informa sobre o grau de variação ou dispersão dos valores observados em relação à média. Já as medidas de dispersão, quantificam a variação dos dados em relação à média e qual o seu grau de representatividade. Dispersão é o afastamento de todos os valores de uma série em relação a média aritmética ou mediana. De acordo com a grandeza dos afastamentos as séries estatísticas podem ser homogêneas ou heterogêneas. As medidas de dispersão vão indicar, o grau de variabilidade existente na amostra em relação ao valor central. Para a análise de dados, também podemos usar o excel para calcular média, mediana, desvio padrão e variância. Usando os comandos no Excel: Média: =MÉDIA Mediana: =MED Variância: =VAR.A Desvio padrão: =DESVPAD.A Considerando as informações apresentadas, presuma que você é o líder de produção e precisa analisar a largura das rodas de duas linhas de produção, que deve ser de 165mm, conforme os dados do produto: Roda 1 (16x6.5 ET 45) Diâmetro da Roda 406 mm Tala / Largura da Roda 165 mm Backspace 128 mm Offset / ET 45 mm Peso Médio 7,7 kg As amostras foram de 30 rodas para cada linha de produção, e apresentaram as seguintes medidas: Linha 1 169 164 165 164 165 165 161 165 164 165 165 164 165 166 167 166 165 163 165 165 165 166 165 165 165 165 165 164 165 165 Utilizando os comandos no excel, calcule a média, mediana, variância e o desvio padrão Média Mediana Desvio padrão Variância n (números de elementos) 30 8-As medidas de posição (média, mediana, moda) descrevem características dos valores numéricos de um conjunto de observações em torno de um “ponto de equilíbrio” dos dados. Nenhuma delas informa sobre o grau de variação ou dispersão dos valores observados em relação à média. Já as medidas de dispersão, quantificam a variação dos dados em relação à média e qual o seu grau de representatividade. Dispersão é o afastamento de todos os valores de uma série em relação a média aritmética ou mediana. De acordo com a grandeza dos afastamentos as séries estatísticas podem ser homogêneas ou heterogêneas. As medidas de dispersão vão indicar, o grau de variabilidade existente na amostra em relação ao valor central. Para a análise de dados, também podemos usar o excel para calcular média, mediana, desvio padrão e variância. Usando os comandos no Excel: Média: =MÉDIA Mediana: =MED Variância: =VAR.A Desvio padrão: =DESVPAD.A Considerando as informações apresentadas, presuma que você é o líder de produção e precisa analisar a largura das rodas de duas linhas de produção, que deve ser de 165mm, conforme os dados do produto: Roda 1 (16x6.5 ET 45) Diâmetro da Roda 406 mm Tala / Largura da Roda 165 mm Backspace 128 mm Offset / ET 45 mm Peso Médio 7,7 kg As amostras foram de 30 rodas para cada linha de produção, e apresentaram as seguintes medidas: Linha 2 179 160 170 164 165 170 161 165 164 165 165 164 165 166 167 166 165 172 170 170 172 170 169 172 170 170 172 170 170 172 Resultados: Média Mediana Desvio padrão Variância n (númerosde elementos) 30 9-Considerando os cálculos das atividades anteriores explique sobre desvio padrão e responda qual das duas linhas de produção apresenta os melhores resultados. 10- Para a análise de dados, também podemos usar o excel para calcular média, mediana, desvio padrão e variância. Usando os comandos no Excel: Média: =MÉDIA Mediana: =MED Variância: =VAR.A Desvio padrão: =DESVPAD.A Dessa forma considere uma amostra aleatória do PIB per capita de 20 municípios brasileiros - fonte IBGE e usando o excel calcule a média, a mediana, o desvio padrão e a variância. Municípios PIB per capita (R$) Tarrafas 2.799 colinas 12.394 Gaspar 19.429 Caculé 4.453 Cássia 12.191 Matriz de Camaragiba 3.792 Tobias Barreto 4.657 Cabo de Santo Agostinho 19.035 Limeira do Oeste 17.559 Santa Cruz dos Milagres 3.638 São Félis do Tocantins 4.740 Perobal 11.755 Muçum 14.981 Icó 4.740 Rio das Pedras 3.280 Coaraci 3.373 Santa Bárbara do Monte Verde 7.392 Jaru 11.947 Uraí 10.158 Paulo Afonso 18.666 Média Mediana Desvio padrão Variância GABARITO 1- Medidas de dispersão referem-se ao afastamento de todos os valores de uma série em relação a média aritmética ou mediana. Conforme Castanheira (2012), para avaliarmos o afastamento em torno da média ou da mediana, precisamos utilizar medidas que nos permitem obter informações mais completas e detalhadas em relação ao fenômeno analisado, são elas: f) Amplitude total ou intervalo total; g) Desvio quartil; h) Desvio médio; i) Variância; j) Desvio padrão Tanto o desvio padrão como a variância são medidas de dispersão e o uso dessas medidas dependem da finalidade do pesquisador. Assim, presuma que você deseja calcular o desvio padrão de uma população composta pelas notas: 3; 4; 7 e 9, obtidas por 4 alunos, numa avaliação da disciplina de estatística. Primeiramente você precisa calcular a média: ∑ fi ÷ n = 3 + 4 + 7 + 9 = 23 ÷ 4 = 𝑥̅ = 5,75 Em seguida usando a média (5,75), determinar cada desvio, e calcular o desvio médio (DM) e a variância S2 Com base nos dados apresentados, completar a tabela a seguir e calcular a variância da população (variância = soma dos Dm2 ÷ pela quantidade de elementos da amostra: 4) e o desvio padrão (raíz quadrada da variância): S2 = Ʃ notas (n) Desvio para a média (nota-média) Dm (Desvio médio) Dm2 (Desvio médio) 3 3 – 5,75=-2,75 2,75 7,56 4 4 – 5,75= -1,75 1,75 3,06 7 7 – 5,75= 1,25 1,25 1,56 9 9 – 5,75= 3,25 3,25 10,56 23 22,74÷ 4 = 5,68 O DM indica o quanto o desvio está distante da média aritmética. Desvio padrão: S = √5,68 = 2,38 2- Presuma que você tem uma população composta pelas notas: 2; 8; 5 e 6 obtidas por 4 alunos, numa avaliação da disciplina estatística. Média=2 + 8 + 5 + 6 = 21 = 5,25 4 4 Complete a tabela a seguir e calcule o desvio padrão: S2 = Ʃ Notas (n) Desvio para a média (nota – média) Quadrado do desvio para média 2 (2 – 5,25) = -3,25 (-3,25)2 = 10,56 8 (8 – 5,25) = 2,75 (2,75)2 = 7,56 5 (5 – 5,25) = -0,25 (-0,25)2 = 0,062 6 (6 – 5,25) = 0,75 (1,25)2 = 1,56 Soma de n 7,0 (DM) S2 = 19,74 ÷ 4 = 4,9350 Para obter a variância S2 basta dividir a soma dos quadrados dos desvios por n (número de observações). O desvio padrão refere-se a raíz quadrada da variância. Desvio padrão = =2,22 S = 2,22 3- Presuma que você precisa calcular o desvio padrão das idades dos 100 alunos da sala virtual de estatística. O primeiro passo é montar uma tabela de distribuição de frequências. Assim, complete a tabela a seguir e calcule a variância e o desvio padrão da idade em relação a média K idades fi Pm Pm - p (Pm - 2 × fi 1 18├─ 21 9 18+21÷2=19,5 19,5-30=-10,5 19,5×9=175,5 -10,52=110,25×9=992,25 2 21├─ 24 12 21+24÷2=22,5 22,5-30=-7,5 22,5×12=270 -7,52=56,25×12=675 3 24├─ 27 12 24+27÷2=25,5 25,5-30=-4,5 25,5×12=306 -4,52=20,25×12=243 4 27├─ 30 17 27+30÷2=28,5 28,5-30=-1,5 28,5×17=484,5 -1,52=2,25×17=38,25 5 30├─ 33 16 30+33÷2=31,5 31,5-30=1,5 31,5×16=504 1,52=2,25×16=36 6 33├─ 36 14 33+36÷2=34,5 34,5-30=4,5 34,5×14=483 4,52=20,25×14=283,5 7 36├─ 39 11 36+39÷2=37,5 37,5-30=7,5 37,5×11=412,5 7,52=56,25×11=618,75 8 39├─ 42 9 39+42÷2=40,5 40,5-30=10,5 40,5×9=364,5 10,52=110,25×9=992,25 Ʃ 100 (*)3.000÷100=30 3.879 Fonte: CASTANHEIRA, Helson Pereira. Curitiba. Ed. Intersaberes, p. 85 (*) 175,5 +270 + 306+ 484,5 +504 +483 + 412,5 +364,5 = 3.000 S = √ 3879 ÷ 100-1 S = √ 3879 ÷ 99 S = √ 39,18 S = 6,26 4- Complete a tabela amostral e calcule: média, a amplitude, o desvio padrão e a variância Rol: 2,3,4,4,5,6,6,7,8 n = 9 (quantidade de elementos, considerando uma amostra) Xi Xi - média (Xi – média)2 2 2-5=-3 9 3 3-5=-2 4 4 4-5=-1 1 4 4-5=-1 1 5 5-5=0 0 6 6-5=1 1 6 6-5=1 1 7 7-5=2 4 8 8-5=3 9 Σ=45 Σ=30 Média= 2,3,4,4,5,6,6,7,8 = 45 9 = 5 S2 = Ʃ Substituir os valores na fórmula: S2 = 30 = 30 = 3,75 9 −1 8 O desvio padrão vale: S = = S = 1,936 Amplitude: 8 – 2 = 6 5- Complete a tabela e calcule: média, a amplitude, o desvio padrão e a variância 3,4,5,6,7,8,9 n = 7 (quantidade de elementos, considerando uma amostra) Amplitude: 9 – 3 = 6 Média = 3,4,5,6,7,8,9 = 42 : 7 = 6 xi xi - média (xi – média)2 3 3-6=-3 9 4 4-6=-2 4 5 5-6=-1 1 6 6-6=0 0 7 7-6=1 1 8 8-6=2 4 9 9-6=3 9 Σ=42 Σ=28 Fórmula: S2 = Ʃ Substituir os valores na fórmula: S2 =28 = 28 = 4,7 7-1 6 O desvio padrão vale: S = = S = 2,167 6- A variância é uma medida pouco usada na estatística descritiva, mas extremamente importante na inferência estatística e em combinações de amostras. A variância é igual ao desvio padrão ao quadrado, é representada por S2, é uma medida que se obtém, somando os quadrados dos desvios para a média das observações da amostra. Os desvios são calculados da seguinte forma: di = Pm - 𝑥̅ Com base nas informações apresentadas no texto, considere o seguinte conjunto: -7 4 0 3 8 10. Complete o cálculo da variância e identifique nas alternativas, aquela que apresenta corretamente o valor da S2. Média = (-7 + 4 + 0 + 3 + 8 + 10) / 6 = 18/6 = 3 A variância será: S2 = [(-7 - 3)2 + (4 - 3)2 + (0 - 3)2 + (3 - 3)2 + (8 - 3)2 + (10 - 3)2] / 6 = S2 = [(-10)2 + (1)2 + (-3)2 + (0)2 + (5)2 + (7)2] / 6 = = (100 + 1 + 9 + 0 + 25 + 49) / 6 = 184 / 6 = 30,67 O desvio padrão vale: S = S = 5,54 7- As medidas de posição (média, mediana, moda) descrevem características dos valores numéricos de um conjunto de observações em torno de um “ponto de equilíbrio” dos dados. Nenhuma delas informa sobre o grau de variação ou dispersão dos valores observados em relação à média. Já as medidas de dispersão, quantificam a variação dos dados em relação à média e qual o seu grau de representatividade. Dispersão é o afastamento de todos os valores de uma série em relação a média aritmética ou mediana. De acordo com a grandeza dos afastamentos as séries estatísticas podem ser homogêneas ou heterogêneas. As medidas de dispersão vão indicar, o grau de variabilidade existente na amostra em relação ao valor central. Para a análise de dados, também podemos usar o excel para calcular média, mediana, desvio padrão e variância. Usando os comandos no Excel: Média: =MÉDIA Mediana: =MED Variância: =VAR.A Desvio padrão: =DESVPAD.A Considerando as informações apresentadas, presuma que você é o líder de produção e precisa analisar a largura das rodas de duas linhas de produção, que deve ser de 165mm, conforme os dados do produto: Roda 1 (16x6.5 ET 45) Diâmetro da Roda 406 mm Tala / Largura da Roda 165 mm Backspace 128 mm Offset / ET 45 mm Peso Médio 7,7 kg As amostras foram de 30 rodas para cada linha de produção, e apresentaram as seguintes medidas: Linha 1 169 164 165 164 165 165 161 165 164 165 165164 165 166 167 166 165 163 165 165 165 166 165 165 165 165 165 164 165 165 Utilizando os comandos no excel, calcule a média, mediana, variância e o desvio padrão Média 164,93333 Mediana 165 Desvio padrão 1,284747 Variância 1,65057 n (números de elementos) 30 8-As medidas de posição (média, mediana, moda) descrevem características dos valores numéricos de um conjunto de observações em torno de um “ponto de equilíbrio” dos dados. Nenhuma delas informa sobre o grau de variação ou dispersão dos valores observados em relação à média. Já as medidas de dispersão, quantificam a variação dos dados em relação à média e qual o seu grau de representatividade. Dispersão é o afastamento de todos os valores de uma série em relação a média aritmética ou mediana. De acordo com a grandeza dos afastamentos as séries estatísticas podem ser homogêneas ou heterogêneas. As medidas de dispersão vão indicar, o grau de variabilidade existente na amostra em relação ao valor central. Para a análise de dados, também podemos usar o excel para calcular média, mediana, desvio padrão e variância. Usando os comandos no Excel: Média: =MÉDIA Mediana: =MED Variância: =VAR.A Desvio padrão: =DESVPAD.A Considerando as informações apresentadas, presuma que você é o líder de produção e precisa analisar a largura das rodas de duas linhas de produção, que deve ser de 165mm, conforme os dados do produto: Roda 1 (16x6.5 ET 45) Diâmetro da Roda 406 mm Tala / Largura da Roda 165 mm Backspace 128 mm Offset / ET 45 mm Peso Médio 7,7 kg As amostras foram de 30 rodas para cada linha de produção, e apresentaram as seguintes medidas: Linha 2 179 160 170 164 165 170 161 165 164 165 165 164 165 166 167 166 165 172 170 170 172 170 169 172 170 170 172 170 170 172 Resultados: Média 168,00000 Mediana 169,5 Desvio padrão 3,991370 Variância 15,93103 n (números de elementos) 30 9-Considerando os cálculos das atividades anteriores explique sobre desvio padrão e responda qual das duas linhas de produção apresenta os melhores resultados. Desvio Padrão (σ ou s ) ⇒ É a raiz quadrada da variância. Devemos calcular o desvio padrão quando procuramos um parâmetro que se revista de um máximo de estabilidade, além de uma plena utilização no cálculo de outras estatísticas. O desvio padrão é uma medida que só pode assumir valores não negativos e quanto maior for, maior será a dispersão dos dados. O desvio padrão da linha 1 foi de 1,28, enquanto o DP da linha 2 foi de 3,99. Variância representa-se por s2, como sendo a medida que se obtém somando os quadrados dos desvios das observações da amostra, relativamente à sua média. A variância mede o quanto os dados estão dispersos em relação à sua média. A variância é igual ao desvio padrão ao quadrado. Está evidente que as rodas produzidas pela linha 1 de produção são melhores que a da linha 2, pois a dispersão das medidas em torno da média é menor. 10- Para a análise de dados, também podemos usar o excel para calcular média, mediana, desvio padrão e variância. Usando os comandos no Excel: Média: =MÉDIA Mediana: =MED Variância: =VAR.A Desvio padrão: =DESVPAD.A Dessa forma considere uma amostra aleatória do PIB per capita de 20 municípios brasileiros - fonte IBGE e usando o excel calcule a média, a mediana, o desvio padrão e a variância. Municípios PIB per capita (R$) Tarrafas 2.799 colinas 12.394 Gaspar 19.429 Caculé 4.453 Cássia 12.191 Matriz de Camaragiba 3.792 Tobias Barreto 4.657 Cabo de Santo Agostinho 19.035 Limeira do Oeste 17.559 Santa Cruz dos Milagres 3.638 São Félis do Tocantins 4.740 Perobal 11.755 Muçum 14.981 Icó 4.740 Rio das Pedras 3.280 Coaraci 3.373 Santa Bárbara do Monte Verde 7.392 Jaru 11.947 Uraí 10.158 Paulo Afonso 18.666 Média 9548,95000 Mediana 8.775 Desvio padrão 5992,724611 Variância 35912748,26053 Referências CASTANHEIRA, H. P. Estatística Aplicada a todos níveis. Curitiba: InterSaberes, 2012. CRESPO, A. A. Estatística fácil. São Paulo: Saraiva, 2012. KIRSTEN, J. T.; ALVES, V.; PEREIRA, W. Estatística para as ciências sociais: teoria e aplicações. São Paulo: Saraiva, 1980. LAPPONI, J. C. Estatística Usando Excel. 8. ed. Rio de janeiro: Elsevier, 2005. LARSON, Ron. Estatística Aplicada, São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2015 PASSARI, L. M. Z. G.; SOARES, P. K.; BRUNS, R. E. Estatística aplicada à química: dez dúvidas comuns. Química Nova, São Paulo, v. 34, n. 5, p. 888-892, ago. 2001. ROSLING, H. O prazer da estatística. Documentário, 59’22’’. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=xLr68J2yDJ8>. Acesso em: 5 jul. 2015. SPIEGEL, M. R. Estatística. 3. ed. São Paulo: Makron Books (Coleção Schaum), 1993. 639 p. THURMAN, P. W. Estatística. São Paulo: Editora Saraiva, 2014. TOLEDO, G. L.; OVALLE, I. I. Estatística Básica. 2. ed. São Paulo: Atlas, 1995. 2
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