Para quantificar a variabilidade de um conjunto de dados ou medidas é que se usam medidas de dispersão. Vamos estudar algumas delas nesta aula.

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1 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 Medda de Dperão A medda de tendênca central não ão ufcente para e caracterzar um conjunto de dado. O motvo é que ete varação na natureza, to é, dado que venham de uma mema população não erão empre gua. Além do, memo medda feta de um memo objeto ou ujeto (pene na medda da altura de uma peoa, por eemplo) etarão ujeta à precão do ntrumento de medda, to é, poderão varar dentro do lmte de precão do ntrumento. Para quantfcar a varabldade de um conjunto de dado ou medda é que e uam medda de dperão. Vamo etudar alguma dela neta aula. A Ampltude Total do Dado A ampltude total do dado de uma amotra é a dferença entre o maor e o menor número da amotra. Por eemplo, para o conjunto de valore {, 3, 4,,, 7, 7, 9, 9, 0, } a ampltude total é 0. Já para o htograma abao, a ampltude total do dado é ote que eta ampltude fo calculada como a dferença entre o ponto médo da últma e da prmera clae.

2 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 A ampltude total do dado dá uma vão groera da varação, ou dperão, do dado. o entanto, em algun cao é jutamente eta vão groera obre dperão que e quer. Por eemplo, uma peoa de féra no eteror e que pretende alugar um carro pode etar ntereada em aber qua o valore mámo e mínmo que uma multa de trânto pode ter no paí para onde ela va. Outro eemplo: o(a) dono(a) de uma loja pode querer aber qual o produto ma caro e qual o ma barato que ele(a) tem à venda. O Devo Médo, o Devo Padrão e a Varânca O devo médo de um conjunto de dado ndca quão dtante em méda etão o dado ndvdua em relação à méda artmétca do grupo. Conderemo a egunte tabela. úmero de hora vendo televão num ábado de um grupo de crança de ano o da crança o de hora ( ) ( ) ( ) ( ) 0 8 ( ) 8 3hora. A partr do dado da egunda coluna calcula-e a méda. A dferença entre um valor da amotra e a méda do valore da amotra é chamada de devo. O devo do -émo elemento é defndo por. A oma do devo do elemento de uma amotra é empre nula: ( ).. 0

3 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 Ete fato etá ndcado pela tercera coluna da tabela acma. a quarta coluna etão ltado o valore aboluto do devo. A oma dee valore aboluto dvdda pelo total de dado é o devo médo: DM 8,3 hora. Ete reultado quer dzer que, em méda, o dado etão,3 hora devado (para ma e para meno) do valor médo do grupo, que vale 3 hora. O devo médo é muto pouco uado e ó aparece aqu como artfíco ddátco para ajudar na apreentação de uma medda mlar, eta m batante uada, o devo padrão. Para obter o devo padrão da amotra, omamo o quadrado do devo, ao nvé do eu valore em módulo, e dvdmo o reultado por (-). O valor obtdo é um tpo de méda do quadrado do devo, que é chamada de varânca. Como a varânca é uma oma de quadrado, ela é eprea na undade da varável medda ao quadrado (no cao, hora ao quadrado). Para voltarmo à undade orgna da varável medda (em o quadrado), temo que tomar a raz quadrada da varânca. A raz potva da varânca é chamada de devo padrão. A varânca de uma amotra é degnada por e o devo padrão por : ( ) 3, hora ; + 5,79 hora. Para facltar o cálculo, pode-e reecrever a fórmula para o devo padrão atravé da propredade da omatóra: 3

4 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 4 ( ) ( ) Oberve que eta fórmula para o cálculo do devo padrão requer apena o conhecmento do valore do dado,, e do eu quadrado,. Sendo am, o únco elemento que precam er ltado na tabela de freqüênca ão o valore do dado e o valore do eu quadrado: o da crança o de hora ( ) (h ) A partr deta tabela, o cálculo da varânca e do devo padrão é dreto: ( ),79 hora. 3, 3,

5 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 O devo padrão é uma medda de dperão. Quando temo do conjunto de dado e o prmero tem uma varação em torno da méda menor do que a do egundo, o devo padrão do prmero conjunto erá menor que o do egundo conjunto. A manera como o devo padrão mede dperão é ma ou meno a mema do devo médo, to é, medndo o afatamento médo do dado em relação à méda do conjunto. A dferença é que ao tomar o quadrado do devo, o devo padrão faz uma epéce de méda ponderada dee devo, po o devo maore entram na oma com peo maore que o devo menore. O devo padrão, conforme fo defndo, é o chamado devo padrão amotral. Ele é obtdo tomando-e a raz quadrada da oma do quadrado do devo dvdda por ( ), o número de elemento na amotra meno um. Ete outra defnção de devo padrão, válda para quando etamo trabalhando com uma população, ou eja, com o conjunto total de valore endo etudado. ete cao, o devo padrão populaconal é defndo como a raz quadrada da oma do quadrado do devo dvdda por, o número total de dado na população, ou ( ) σ, σ. 5

6 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 ote que, para o cao do devo padrão populaconal, uou-e a letra grega σ (gma) para repreentá-lo. Eta é a convenção adotada em etatítca: o devo padrão populaconal é denotado por σ e o devo padrão amotral é denotado por. De manera geral, ua-e letra do alfabeto grego para repreentar varáve relatva a uma população e letra do alfabeto latno para repreentar varáve relatva a uma amotra (por eemplo, ua-e µ para repreentar a méda de uma população e para repreentar a méda de uma amotra). Alguém podera perguntar por que o devo padrão fo defndo de um jeto para amotra e de outro para populaçõe. A razão para to etá além do objetvo dete curo. O que e pode dzer aqu é que e quermo etmar o devo padrão de uma população a partr do cálculo do devo padrão de uma amotra retrada da população, o devo padrão da amotra calculado dvdndo-e por ( ) erá um melhor etmador do verdadero devo padrão da população, σ, do que era o devo padrão da amotra calculado dvdndo-e por. O Coefcente de Varação Em muto cao é mportante comparar a varabldade relatva de muto conjunto de dado. Ito não pode er feto apena pelo eame do devo padrõe do conjunto de dado, po o conjunto podem conter dado com magntude bem dferente ou undade dferente. Para fazer tal tpo de comparação, é cotume eprear o devo padrão como uma porcentagem da méda artmétca. A varável defnda a partr deta epreão é chamada de coefcente de varação: CV 00 (%).

7 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 Eemplo: Para um grupo de ndvíduo, a temperatura corporal méda é gual a 3,8 C com devo padrão de 0,7 C e a pulação méda é gual a 78 batda/mn com devo padrão de 9 batda/mn. Portanto, o coefcente de varação para a temperatura e a pulação do ndvíduo ão: 0,7 9 CVtemp. 00 0,7%; CVpulo 00,5% 3,8 78 Vemo então que a varabldade relatva da pulação é bem maor que a varabldade relatva da temperatura. O coefcente de dperão é útl quando e quer analar como a dperão de um conjunto de dado vara no tempo, dado que a méda do dado também vara. Eemplo: Suponhamo que uma pequa tenha do feta comparando-e o aumento no preço de um cafeznho em e dferente bare da cdade entre 994 e 000 e o reultado ejam o dado abao (valore em rea). Bar A B C D E F CV 994 0,30 0,40 0,40 0,50 0,0 0,70 0,48 0,5 30,45% 000 0,0 0,80 0,80,00,0,40 0,97 0,9 30,45% ote que todo o valore dobraram de 994 para 000. O devo padrão para a amotra também dobrou, ndcando que a dperão do valore aumentou. Porém, o preço médo do cafeznho também dobrou, de manera que o coefcente de varação permaneceu contante. Podemo dzer que, de manera aboluta, a dperão do preço do cafeznho dobrou entre 994 e 000; porém, de manera relatva, ela permaneceu contante. 7

8 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 O Ecore Padrão Uma medda de dperão relatva uada para caracterzar a varação de um dado em relação à meda é o chamado ecore padrão z, ou mplemente ecore z. Ele dá o devo de um dado em relação à méda meddo em undade de devo padrão. Seja um conjunto de dado com méda e devo padrão. O ecore z do dado é defndo por z. Eemplo: Suponha que do departamento dferente de uma emprea por eemplo, de marketng e de recuro humano façam avalaçõe do eu funconáro. Sejam a nota méda e o devo padrõe da avalaçõe dada abao: Marketng Recuro Humano,5 5, 5 M,4 0, 8 M RH RH Suponha que um funconáro do Departamento de Marketng tenha recebdo nota 8 e que um funconáro do Departamento de Recuro Humano tenha recebdo nota 7. Em termo aboluto, o funconáro do Departamento de Marketng teve nota ma alta, ma em termo relatvo (ou eja, em comparação com o funconáro do eu própro departamento) o funconáro do Departamento de Recuro Humano teve um deempenho melhor, conforme atetado pelo ecore z abao: Funconáro do Departamento de Funconáro do Departamento de Marketng RH 8,0,5 7,0 5,5 z FM,07 z FRH, 875,4 0,8 8

9 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 O Devo Padrão para Dado Agrupado Am como no cao do cálculo da méda e da medana, quando ó temo aceo a uma tabela de freqüênca a fórmula para o cálculo do devo padrão paa a er eprea em termo de uma apromação, na qual o ponto médo do ntervalo de clae ão uado como e foem o dado verdadero. Portanto, o que era, paa a er agora: f ( PM ) f PM. Eemplo: Em um etudo para e verfcar a efcáca de um novo anetéco, aplcaram-e vára doe do anetéco a 8 anma e medram-e o tempo de duração da anetea. O reultado foram colocado na tabela a egur. Calcule o devo padrão do valore. Tempo de duração do efeto anetéco (mn) Ponto médo do ntervalo (mn) PM Freqüênca f f ( ) PM PM 5 0 7,5 7,5 5,5 0 5,5 5 3, ,5 35,5 0 5, ,5 5 37,5 378,5 Soma ,5 f 9

10 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 Uando a fórmula para o devo padrão para dado agrupado, temo: ` f ( PM ) f PM , ,99 5,83 mn. Eemplo Geral (medda de tendênca central e de dperão): Um etudo para e determnar o perfl da renda do unvertáro paultano reultou na egunte tabela. Faa de Renda Eata Humana Bológca Até al. mínmo 9% 9% 44% a 3 al. mínmo 8% 8% 4% 3 a 5 al. mínmo 9% % % Acma de 5 al. mínmo 4% 38% % Fonte: Perfl Sóco-Econômco do Unvertáro Paulta. Fórum do Joven Empreáro ( Vamo calcular a méda, a medana, a moda e o devo padrão para o unvertáro da área de humana. Deamo o cálculo para o unvertáro da área de eata e bológca como eercíco para caa. A prmera coa que devemo fazer para calcular o dado peddo é reecrever a tabela acma colocando a nformação que no nterea, como ponto médo, freqüênca acumulada etc. Devemo notar que a tabela não no dá o número de etudante pequado, ou eja, o valor de. Portanto, não teremo como calcular o devo padrão uando a fórmula para uma amotra, po para to teríamo que conhecer o valor de ( ). 0

11 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 Porém, e upuermo que o número de etudante na amotra fo muto grande to não deverá cauar maore problema, po dvõe por ou por ( ) reultarão em valore apromadamente gua. ote que embora o valor de eja deconhecdo, o valore da méda e do devo padrão podem er calculado uando-e a fórmula ecrta em termo da freqüênca relatva f r f/. Outro ponto mportante obre o qual devemo tomar uma decão ante de montar a nova tabela é a defnção de qual erá o ponto médo do últmo ntervalo uado. ote que ete ntervalo fo defndo como acma de 5 al. mínmo. Portanto, ó conhecemo o eu lmte nferor. O lmte uperor, ou eja, a maor renda de um unvertáro, não é fornecdo. Ete é um eemplo em que a ampltude total do dado não fo conderada relevante por quem fez a pequa. o entanto, para calcularmo a méda e o devo padrão temo que ter um valor para o ponto médo do últmo ntervalo. Em um cao como ete, a únca alternatva é etmar um valor para o lmte uperor do últmo ntervalo. Tal etmatva requer bom eno, po o valor uperor etmado não pode er eageradamente alto (lembre-e que a méda e o devo padrão ão batante nfluencado por valore muto alto). Para o cao em quetão, vamo uar como lmte uperor do últmo ntervalo o valor de 0 aláro mínmo. Pode er que etam unvertáro com renda acma dete valor (com certeza etem), ma etamo upondo que ele não ão muto e não etamo querendo dar um peo muto grande a ele. Procure fazer, como eercíco para caa, ete memo eercíco uando valore dferente para o lmte uperor do últmo ntervalo; por eemplo 7 aláro mínmo, 0 aláro mínmo e 30 aláro mínmo. Uma vez feta a defnçõe acma, vamo agora montar a tabela de dado para o etudante de humana.

12 Etatítca Aplcada à Educação Antono Roque Aula 5 Faa de Renda (.m.) P.M. f R f R.Ac. f R P.M. f R (P.M.) 0 0,5 0,9 0,9 0,09 0,05 3,0 0,8 0,37 0,3 0, ,0 0, 0,58 0,84 3, ,5 0,38 0,9,85,37 Soma 0,9 4,4 5,50 O valor da méda é o própro valor da oma da coluna de f R P.M.: f R.P.M. 4,4.m. O valor da medana é o valor correpondente à freqüênca relatva acumulada de 0,50. ote, porém, que a coluna de freqüênca acumulada no dá um total de 0,9 (por algum motvo que não etá eplcado no te de onde o dado foram retrado). ete cao, o valor da medana deve correponder à freqüênca acumulada de 0,9/ 0,48. Portanto,.(0,48 0,37) MD ,05 4,05.m. 0, ote que ete valor da medana é, para o cao em quetão, uma medda ma eata de tendênca central do que o valor da méda calculado anterormente. Para calcular a méda, fzemo uma upoção obre o valor do etremo uperor da últma clae, o que pode ter nduzdo algum erro; já para o cálculo da medana, ete valor uperor não teve qualquer nfluênca. A clae modal é a clae de maor freqüênca, ou eja acma de 5.m.. Já o devo padrão pode er calculado pela fórmula: f R.(P.M.) ( f R.P.M. ) 5,50 ( 4,4) 8,3,89.m. 8,3.m.