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1 Capítulo IV - Medidas de Tendência Central CAPÍTULO IV - Medidas de Tendência Central Um dos aspectos mais importantes no estudo da distribuição é a posição de um valor central, isto é, um valor representativo sobre o qual as observações estão distribuídas. Qualquer medida numérica com este objetivo é chamada de medida de tendência central ou de locação. As três mais importantes são a média aritmética, mediana e moda. 4.1 Média aritmética 4.1.1 Média aritmética para dados não agrupados A média aritmética de um conjunto de n elementos - é a soma dos n elementos dividido por n. Onde: xi= valor genérico da observação n = número de observações Exemplo 1: Calcular a média aritmética dos seguintes valores 37, 35, 640, 52, 60 e 40. 4.1.2 Média aritmética para dados agrupados Estatística Aplicada Prof ª Juciara do N. César – UNB 2 Onde xi= valores agrupados, ou pontos médios de classe, x Exemplo 2: Determinar a média da distribuição: Renda Familiar (em salários mínimos) No de Famílias xi xi·fi 2 |- 4 5 3 15 4 |- 6 10 5 50 6 |- 8 14 7 98 8 |- 10 8 9 72 10 |- 12 3 11 33 Total 40 268 Como a renda familiar foi dada em salários mínimos, podemos afirmar que a renda média desse grupo de 40 famílias é de 6,7 salários mínimos. 4.2 Mediana A mediana de um conjunto de n elementos é o valor que ocupa a posição central, quando os dados são ordenados do menor para o maior. 4.2.1 Mediana para dados não agrupados Se “n” é ímpar, existe um único valor que ocupa a posição do meio e este valor é a mediana. Se “n” é par, há dois valores que ocupam a posição central, e a mediana é definida como sendo a média entre esses valores. A mediana é o valor que divide os dados em duas metades, ou seja, 50% dos dados estão abaixo da mediana e 50% estão acima. Exemplo 3: Encontre a mediana dos pesos de recém-nascidos, dados abaixo: 6.4; 9.2; 8.1; 7.8; 10.5 • Primeiro ordena-se em ordem crescente: 6.4 7.8 8.1 9.2 10.5. 3 Capítulo IV - Medidas de Tendência Central • n = 5, então a posição do meio é a 3ª posição. Assim, a mediana é o valor que ocupa esta posição, ou seja, 8.1. • Se houvessem seis observações a mediana seria a média aritmética entre a 4ª e a 3ª posições. Para “n” ímpar Para “n” par 4.2.2 Mediana para valores tabulados em classe Para os dados agrupados a mediana pode ser obtida pela fórmula: l = limite inferior da classe mediana h = amplitude do intervalo de classe fMd= freqüência simples da classe mediana Fant= freqüência acumulada absoluta da classe anterior á classe mediana EMd = elemento mediano Exemplo 4: Determine a mediana para os dados da tabela abaixo Classes fi Fac↓ 35 |- 45 5 5 45 |-55 12 17 55 |-65 18 35 65 |-75 14 49 75 |-85 6 55 85 |- 95 3 58 Total 58 1º Passo – Determinar o EMd = n/2. Estatística Aplicada Prof ª Juciara do N. César – UNB 4 Como n = 58 temos EMd = 58/2 = 29º (vigésimo nono elemento). 2º Passo – Identificar a classe mediana pela Fac↓. Neste exemplo, a classe mediana é a 3ª. 3º Passo – Aplicar a fórmula 4.3 Separatrizes Há uma série de medidas de posição semelhantes na sua concepção à mediana, embora não sejam medidas de tendência central. Essas medidas são denominadas separatrizes. 4.3.1 QUARTIS - os quartis dividem um conjunto de dados em quatro partes iguais. Q1= 1º quartil, deixa 25% dos elementos abaixo e 75% dos elementos acima. Q2= 2º quartil, coincide com a mediana, deixa 50% dos elementos abaixo e 50% dos elementos acima. Q3= 3º quartil, deixa 75% dos elementos abaixo e 25% dos elementos acima. Utilizaremos os quartis apenas para dados agrupados em classes. As fórmulas para determinação dos quartis são semelhantes à usada para o cálculo da mediana. Determinação de Q1: 1º Passo – Determinar o EQ1 = 1·n/4. 2º Passo – Identificar a classe Q1 pela Fac↓. 3º Passo – Aplicar a fórmula onde: l = limite inferior da classe quartil h = amplitude do intervalo de classe 5 Capítulo IV - Medidas de Tendência Central fQ1= freqüência simples da classe quartil Fant= freqüência acumulada absoluta da classe anterior à classe quartil EQ1= elemento quartil Determinação de Q3 1º Passo – Determinar o EQ3 = 3·n/4. 2º Passo – Identificar a classe Q3 pela Fac↓. 3º Passo – Aplicar a fórmula onde: l = limite inferior da classe quartil h = amplitude do intervalo de classe fQ3= freqüência simples da classe quartil Fant= freqüência acumulada absoluta da classe anterior à classe quartil EQ3= elemento quartil Exemplo 5: Determine Q1 e Q3 para os dados da tabela abaixo: Classes fi Fac 7 |- 17 6 6 17 |-27 15 21 27 |-37 20 41 37 |-47 10 51 47 |-57 5 56 Total 56 Cálculo do 1º quartil 1º Passo – Determinar o EQ1 = 1·n/4. Como n = 56 EQ1 = 56/4 = 14º 2º Passo – Identificar a classe Q1 pela Fac↓. A classe Q1 é a 2ª classe 3º Passo – Aplicar a fórmula Estatística Aplicada Prof ª Juciara do N. César – UNB 6 Cálculo do 3º quartil 1º Passo – Determinar o EQ3 = 3·n/4 Como n = 56 EQ3 = 3·56/4 = 42º 2º Passo – Identificar a classe Q3 pela Fac↓. A classe Q3 é a 4ª classe 3º Passo – Aplicar a fórmula 4.3.2 DECIS - são valores que dividem a série em 10 partes iguais. Determinação dos decis: 1º Passo – Determinar o EDi = i·n/10. 2º Passo – Identificar a classe Di pela Fac↓. 3º Passo – Aplicar a fórmula onde: lDi = limite inferior da classe decil, i = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. h = amplitude do intervalo de classe fDi= freqüência simples da classe decil Fant= freqüência acumulada absoluta da classe anterior à classe decil EDi= elemento decil 4.3.3. PERCENTIS - são valores que dividem a série em100 partes iguais. Determinação dos percentis: 1º Passo – Determinar o EPi = i·n/100. 2º Passo – Identificar a classe Pi pela Fac↓. 3ºPasso – Aplicar a fórmula. onde: 7 Capítulo IV - Medidas de Tendência Central lPi = limite inferior da classe percentil, i = 1, 2, 3, ..., 99. h = amplitude do intervalo de classe. FPi= freqüência simples da classe percentil. Fant= freqüência acumulada absoluta da classe anterior à classe percentil. EPi= elemento percentil. Exemplo 6: Determinar o 4º Decil e o 72º Percentil da seguinte distribuição Classes fi Fac 4 |- 9 8 8 9 |-14 12 20 14 |-19 17 37 19 |-24 3 40 Total 40 Cálculo do 4º decil 1º Passo – Determinar o ED4 = 4·n/10. Como n = 40 ED4 = 4·40/10 = 16º 2º Passo – Identificar a classe D4 pela Fac↓. A classe D4 é a 2ª classe 3º Passo – Aplicar a fórmula Cálculo do 72º percentill 1º Passo – Determinar o EP72 = 72·n/100 Como n = 40 EQ1 = 72·(40)/100 = 28,8º 2º Passo – Identificar a classe P72 pela Fac↓. A classe P72 é a 3ª classe 3º Passo – Aplicar a fórmula Estatística Aplicada Prof ª Juciara do N. César – UNB 8 4.4 Moda É o valor de maior freqüência. Para distribuições simples (sem agrupamento em classes), a identificação da Moda é facilitada pela simples observação do elemento que apresenta maior freqüência. Assim, para a distribuição: xi 243 245 248 251 307 fi 7 17 23 20 8 A moda será 248. Indica-se Mo = 248. Exemplo 7: Calcular a moda dos seguintes conjuntos de valores: X = {4, 5, 5, 6, 6, 6, 7, 7, 8, 8} Moda de X: Mo = 6 Y = {4, 4, 5, 5, 6, 6} Moda de Y: não existe é Conjunto amodal Z = {1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 6} Moda de Z: Mo1=2 e Mo2=5; este é um conjunto bimodal W = {1, 2, 3, 4, 5} Moda de W: não existe é Conjunto amodal 4.4.1 Moda para valores tabulados agrupados Existem três métodos para determinação da moda de valores tabulados. 4.4.1.1. Moda Bruta Consiste em tomar o ponto médio da classe modal. A classe modal é a classe de maior freqüência. 4.4.1.2. Método de Czuber O Método de CZUBER, leva em consideração não apenas as freqüências das classes adjacentes, mas também a freqüência da classe modal. É obtido através da seguinte expressão: onde l = limite inferior da classe modal h = amplitude do intervalo de classe 9 Capítulo IV - Medidas de Tendência Central fant= freqüência simples da classe adjacente anterior á classe modal fpost= freqüência simples da classe posterior á classe modal fmo= freqüência simples da classe modal 4.4.1.3. Método de King O método de KING baseia-se na influência das freqüências das classes adjacentes sobre a classe modal. Ë calculado pela seguinte expressão: Onde l = limite inferior da classe modal h = amplitude do intervalo de classe fant= freqüência simples da classe adjacente anterior á classe modal fpost= freqüência simples da classe posterior á classe modal Exercícios 1 – Dado o seguinte conjunto de dados: {7, 8, 6, 10, 5, 9, 4, 12, 7, 8} a-) a média b-) mediana e moda 2 - O número de acidentes ocorridos durante um dado mês em 13 departamentos de manufaturas em um estabelecimento industrial foi: 2, 0, 0, 3, 3, 12, 1, 0, 8, 1, 0, 5, 1.Calcular: a)média b)mediana c)a moda para o número de acidentes por departamento. 3 - Um caminhão cujo peso vazio é 3.000kg será carregado com 480 caixas de 10kg cada, 350 de 8kg cada, 500 caixas de 4 kg cada e 800 caixas de 5kg cada. O motorista do caminhão pesa 80kg e a lona de cobertura da carga pesa 50kg. a)Se este caminhão tem que passar por uma balança que só permite passagens a caminhão com peso máximo de 15 toneladas, este caminhão passará pela balança? b)Qual o peso médio das caixas carregadas no caminhão? Estatística Aplicada Prof ª Juciara do N. César – UNB 10 4 - Determine a média, a mediana e a moda dos dados da tabela abaixo. Rendimento em milhas por galão de automóveis em 25 viagens realizadas por veículos de propriedade de uma companhia Milhas por galão Número de viagens 15,9 3 17,9 5 19,9 10 21,9 4 23,9 2 25,9 1 Total 25 5 - As mortes em acidentes de trânsito são devastadoras para as famílias envolvidas e, em geral, envolvem processos na justiça e pagamentos de altos seguros. Abaixo, estão apresentadas uma distribuição de freqüência dos motoristas com habilitação, por idade. Classe de idade motoristas com habilitação 10|--20 5 20|--30 17 30|--40 21 40|--50 27 50|--60 12 60|--70 8 70|--80 6 80|--90 4 total 100 Determine os valores: a) média, b)mediana, c)moda, d) primeiro quartil, e) sexto decil, f) 65º percentil g) 92º percentil para tais idade. 6 - É dada a distribuição dos salários semanais de 100 funcionários: Salário por semana (R$) Nº de empregados 50|--100 26 100|--150 43 150|--200 17 200|--250 9 250|--300 5 total 100 Determine os valores: a) média, b)mediana, c)moda, d) terceiro quartil, e) nono decil, f) do 50º percentil g) 84º percentil para tal grupo de salários. 7 - Determine: 11 Capítulo IV - Medidas de Tendência Central Tempo de Vida de componente Tipo A Tempo de Vidas (horas) Nº de Peças 0|--25 2 25|--50 4 50|--75 12 75|--100 30 100|--125 18 125|--150 4 Total 70 a) O valor médio do tempo de vida b) O valor mais freqüente (utilizando os dois métodos estudados) c) Q1 e Q3 d) D2 e D7 e) P5, P25, P45 8 - Uma auditoria em uma grande construtora observou o valor de 50 notas fiscais emitidas durante um mês. Esta amostra apresentou a seguinte distribuição: Valor da nota (mil reais) No de notas 7 |-12 2 12 |-17 5 17 |-22 13 22 |-27 10 27 |-32 9 32 |-37 6 37 |-42 5 Total 50 Pede-se: a) O valor médio das notas b) O valor mais freqüente (utilizando os dois métodos estudados) c) Q1 e Q3 d) D5 e D8 e) P10, P50, P90 Estatística Aplicada Prof ª Juciara do N. César – UNB CAPÍTULO IV - Medidas de Tendência Central 4.1 Média aritmética 4.1.2 Média aritmética para dados agrupados Onde Tempo de Vida de componente Tipo A Tempo de Vidas (horas) Nº de Peças 0|--25 2 25|--50 4 50|--75 12 75|--100 30 100|--125 18 125|--150 4 Total 70