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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 1 APOSTILA DE ESTATÍSTICA DESCRITIVA Profa. Silvia dos Santos de Almeida, Dra. Belém – Setembro de 2013 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 2 DISCIPLINA: (EN 0707) Estatística Descritiva - CH Semestral: 90 h Plano de Ensino - 4º Perí odo/2013 EMENTA: Conceitos Fundamentais, Fases do Trabalho Estatístico, Medidas de Tendência Central, Medidas de Dispersão, Momentos, Assimetria e Curtose, Correlação Linear Simples, ajustamento, Números Índices. OBJETIVO: Possibilitar ao aluno o entendimento e a aplicação de técnicas estatísticas na análise de dados. PROCEDIMENTOS DIDÁTICOS: aulas expositivas com uso de quadro negro/ e ou outros recursos didáticos, além de aulas práticas no Computador e resolução de lista de exercícios. PROGRAMA 1. Conceitos Fundamentais e Regra de Arredondamento: Estatística (descritiva e Inferencial), população, amostra, amostragem, variáveis, parâmetro, estimador, estimativa e Regras de Arredondamento. 2. Fases do Trabalho Estatístico: O método estatístico: Planejamento, coleta de dados, critica apuração, apresentação e analise dos dados. 3. Medidas de Tendência Central e Separatrizes: médias, moda, mediana, quartis, percentis, decis e processo gráfico (Box plot). 4. Medidas de Dispersão: amplitude total, desvio médio, variância, desvio padrão e coeficiente de variação. 5. Momentos: absolutos, centrado numa origem qualquer, centrado na média. 6. Assimetria e Curtose: conceitos, tipos de assimetria e calculo, tipo de curtose e calculo 7. Correlação Linear Simples: conceito, diagrama de dispersão e coeficiente de correlação. 8. Regressão Linear: Conceito, construção do modelo, método de mínimos quadrados, aplicação. 9. Ajustamento: curva polinomial, exponencial, Gompertz e Logistica 10. Números Índices: conceito, tipos de índices (aritmético e ponderado), números índices complexos e mudança de base. IBGE. Centro de Documentação e Disseminação de Informação. Normas de apresentação tabular/Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, Centro de Documentação e Disseminação de Informações. 3ª Ed. Rio de Janeiro, 1993. 62 p. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 3 1. Alguns Conceitos Importantes 1.1 - Estatística A literatura de estatística apresenta várias definições de Estatística, desde as mais simples até as mais complexas. Como por exemplo, a apresentada em Dugé de Bernonville, que julga-se ser simples e fácil de ser memorizada: “Estatística é um conjunto de métodos e processos quantitativos que serve para estudar e medir os fenômenos coletivos”. Ou ainda Estatística é a ciência que se preocupa com coleta, análise, interpretação e apresentação dos dados, permitindo-nos a obtenção de conclusões válidas a partir destes dados, bem como a tomada de decisões razoáveis baseadas nessas conclusões. Didaticamente está dividida em duas partes: 1.1.1 - Estatística Descritiva É aquela que se preocupa com a coleta, análise, interpretação e apresentação dos dados estatísticos. 1.1.2 - Estatística Indutiva Também conhecida como amostral ou inferencial, é aquela que partindo de uma amostra, estabelece hipóteses sobre a população de origem e formula previsões fundamentando-se na teoria das probabilidades. 1.2 - População É todo conjunto, finito ou infinito, em um determinado período de tempo, que possui ao menos uma característica em comum entre todos os seus elementos componentes. Onde os estudos destas populações podem ser feito de duas formas: a) Censo: É a coleta exaustiva das informações de todas as “N” unidades da população. b) Amostra: É um subconjunto, uma parte selecionada da totalidade de observações abrangidas pela população da qual se quer inferir alguma coisa. 1.3 - Amostragem É o processo ou técnica de coleta das informações de parte da população - “n” - chamada amostra, mediante métodos adequados de seleção destas unidades. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 4 1.6 - Experimento Aleatório É todo experimento que efetuado repetidas vezes, sob condições praticamente idênticas, se obtém resultados que não são essencialmente os mesmos. Exemplo: Na jogada de uma moeda o resultado do experimento é o aparecimento de uma “cara” ou uma “coroa”. 1.7 - Variável É o conjunto de resultados possíveis de um fenômeno (resposta), ou ainda é (ou são) a (as) característica(s) da população que se pretende conhecer. E didaticamente pode classificar conforme Quadro 1 a seguir: Quadro 1: Esquema de classificação de variáveis. Variável Qualitativa Nominal Ordinal Quantitativa Discreta Contínua 1.7.1 - Variáveis Qualitativas É quando se obtém como resposta palavras. Se existir uma ordem natural nas respostas, se diz que a variável é qualitativa ordinal, caso contrario ela é dita variável qualitativa nominal. Exemplos: A Intenção de voto a um determinado candidato (A), a resposta (variável) é sim ou não. Avaliação dos alunos, a resposta (variável) é: Insuficiente, Regular, Bom e Excelente. 1.7. 2 - Variáveis Quantitativas É quando se obtém como resposta números. Podem ser ditas Discretas, quando obtidas por meio de contagem ou Contínuas quando obtidas por meio de medições. Exemplos: Número de filhos. (discreta) Temperatura numa cidade. (continua) UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 5 Exercício: 1. Classifique as variáveis abaixo: a) Número de filhos dos funcionários de uma escola. b) Altura dos estudantes da turma A do Ensino Fundamental de uma escola. c) Cor dos cabelos dos alunos de uma faculdade. d) Salário dos professores de uma escola. e) Número de indivíduos nas famílias dos moradores de um conjunto residencial. f) Estado civil dos funcionários de uma escola. g) Comprimento dos pregos produzidos por uma máquina. h) Número de peças defeituosas fabricadas por uma máquina diariamente. 1.8 – Parâmetro: São valores singulares que existem na população e que servem para caracterizá- la. Para obter o valor de um parâmetro se deve examinar toda a população. Exemplo: A estatura média () dos alunos da UFPA. 1.9. Estimativa: é um valor aproximado do parâmetro e é calculado com o uso da amostra. Exemplo: com base em uma amostra obteve-se a estatura média dos alunos da UFPA é de 1,70. 1.10. Estimador: é a forma de se obter a estimativa. Exemplo: .,,2,1,1 ni n x média n i i 1.11- Arredondamentos de Números Conforme IBGE (1993) as regras de arredondamento são: Regra 1 - Quando o primeiro algarismo a ser abandonado for: 0, 1, 2, 3 e 4. Fica inalterado o último algarismo a permanecer. Exemplo - arredondar para uma casa decimal os números: 53,24 53,2 ; 88,01 80,0 ; 10,43 10,4 Regra 2 - Quando o primeiro algarismoa ser abandonado for: 5 , 6, 7, 8 ou 9. Aumenta-se uma unidade no algarismo a permanecer. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 6 Exemplo - arredondar para uma casa decimal os números: 53,25 53,3 ; 88,09 88,1 ; 10,47 10,5 Observação - Não se deve fazer arredondamentos sucessivos, se houver necessidade de um novo arredondamento, fica recomendado a volta aos dados originais. 2. FASES DO TRABALHO ESTATÍSTICO 2.1 - FASES DO MÉTODO ESTATÍSTICO 1º - DEFINIÇÃO DO PROBLEMA: Saber exatamente aquilo que se pretende pesquisar é o mesmo que definir corretamente o problema. 2º - PLANEJAMENTO: Como levantar informações? Que dados deverão ser obtidos? Qual levantamento a ser utilizado? Censitário? Por amostragem? E o cronograma de atividades? Os custos envolvidos? etc. PLANEJAMENTO COLETA DE DADOS CRITICA DOS DADOS APURAÇAO DOS DADOS EXPOSIÇAO DOS DADOS ANALISE E DIVULGAÇAO DOS RESULTADOS Definição do Problema Método Estatístico – fluxograma UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 7 3º - COLETA DE DADOS: Fase operacional. É o registro sistemático de dados, com um objetivo determinado. Dados primários: quando são publicados pela própria pessoa ou organização que os tenha recolhido. Ex: tabelas do censo demográfico do IBGE. Dados secundários: quando são publicados pro outra organização. Ex: quando determinado jornal publica estatísticas referentes ao censo demográfico extraídas do IBGE. OBS: É mais seguro trabalhar com fontes primárias. O uso da fonte secundária traz o grande risco de erros de transcrição. Coleta Direta: quando é obtida diretamente da fonte. A coleta direta pode ser: contínua (registros de nascimento, óbitos, casamentos, etc.), periódica (recenseamento demográfico, censo industrial) e ocasional (registro de casos de dengue). Coleta Indireta: É feita por deduções a partir dos elementos conseguidos pela coleta direta, por analogia, por avaliação, indícios ou proporcionalidade. Instrumento de Coleta: é um instrumento para levantar informações a que se deve responder sem a interferência do avaliador/pesquisador (Questionário). Geralmente usa-se o termo “questionário” para designar qualquer instrumento de coleta de informações. No entanto, quando este instrumento é preenchido pela população-alvo da avaliação o termo técnico para designá-lo é “Formulário”. 4º - APURAÇÃO DOS DADOS: Resumo dos dados através de sua contagem e agrupamento. É a condensação e tabulação de dados. 5º - APRESENTAÇÃO DOS DADOS: Há duas formas de apresentação, que não se excluem mutuamente. A apresentação tabular, ou seja, é uma apresentação numérica dos dados em linhas e colunas distribuídas de modo ordenado, segundo regras práticas fixadas pelo Conselho Nacional de Estatística. A apresentação gráfica dos dados numéricos constitui uma apresentação geométrica permitindo uma visão rápida e clara do fenômeno. 6º - ANÁLISE E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS: A última fase do trabalho estatístico é a mais importante e delicada. Está ligada essencialmente ao cálculo de medidas e coeficientes, cuja finalidade principal é descrever o fenômeno (estatística descritiva). Na estatística indutiva as interpretações dos dados se fundamentam na teoria da probabilidade. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 8 3. MEDIDAS DE TENDÊNCIA CENTRAL. Torna-se necessário, após a tabulação dos resultados e da representação gráfica, encontrar valores que possam representar a distribuição como um todo. São as chamadas medidas de tendência central ou medidas de posição. I - CONCEITO: as medidas de posição ou também conhecidas como medidas de tendência central compõem-se de um número que representa um conjunto particular de informações. Geralmente se localizam em torno do centro da distribuição, onde a maior parte das observações tende a concentra- se. 3.1 - MÉDIA ARITMÉTICA ( ): consiste em somar todas as observações ou medidas dividindo-se o resultado pelo número total de valores. Didaticamente têm-se duas formas de calcular uma média aritmética: 1º Caso - Quando se estiver trabalhando com dados brutos (dados que não foram tabulados em distribuições de frequência). Neste caso utiliza-se a Equação (3.1). n n i ix n nxxxX 121 , (3.1) onde x1, ...,xn são os valores da variável de interesse e n é a quantidade desses valores. Exemplo resolvido: seja o conjunto X = {2, 3, 5, 7, 6}, calcule a média. = (2 + 3 + 5 + 7 + 6) / 5 = 4,6 Exercício: se um estudante recebe nota 5 no primeiro dia de aula, 7 no segundo, 9 no terceiro, 10 no quarto e 6 no quinto, qual a nota média deste aluno? 2º Caso - Quando se estiver trabalhando com dados Tabulados (dados que foram tabulados em distribuição de frequência). Neste caso utiliza-se a Equação (3.2). n i i n i ii f xf X 1 1 , (3.2) Onde: fi = frequência simples da classe i e xi = ponto médio da classe i. X X UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 9 3.1.1. PROPRIEDADES DA MÉDIA A soma algébrica dos desvios de um conjunto de números em relação à média é zero. 00 11 n i ii n i i XxfouXx A soma dos quadrados dos desvios de um conjunto de números xj, em relação a qualquer número a, é um mínimo quando a = média e somente neste caso. .. 1 2 1 2 Xasemínimoaxfoumínimoax n i ii n i i Se n1 números têm média 1x , n2 números têm média 2x , . . ., nk números têm média kx , a média do conjunto formado por todos os números é dada pela expressão: k j j k j jj n nx X 1 1 . Somando-se (ou subtraindo-se) um valor constante e arbitrário a cada um dos elementos de um conjunto de números, a média aritmética fica somada (ou subtraída) por essa constante. Ou Seja, se nxxxX ,,, 21 e seja X0 uma constante escolhida arbitrariamente. Faça Y = X- X0 ou Y = X- X0 , tem-se: 00 xxYouxxY Multiplicando-se (ou dividindo-se) cada elemento de conjunto de números por um valor constante e arbitrário, a média fica multiplicada (ou dividida) por essa constante. Sejam nxxxX ,,, 21 e seja c uma constante escolhida arbitrariamente. Faça Y = cX ou c XY , tem-se: c xYouxcY Observação: a média tem a desvantagem de ser sensível a valores aberrantes ou outliers. Exemplo: Calcule o salário médio dos funcionários da Escola W no ano de 2012. Tabela 3.1: SALÁRIOS DOS PROFESSORES DA ESCOLA W - ANO DE 2012 Unidade Monetária Nº de Empregados (fi) 1 |--- 3 3 |--- 5 5 |--- 77 |--- 9 9 |--- 11 11 |--- 13 17 30 45 52 36 20 200 Fonte: Dados Hipotéticos UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 10 3.2. MÉDIA GEOMÉTRICA: é definida, genericamente, como a raiz enésima do produto de todos os seus valores, e define-se, para variáveis que não assumam valores negativos ou nulos. A média geométrica pode ser simples ou ponderada, conforme se utilize ou não em seu cálculo uma tabela de frequência. a) Média geométrica simples - dados n valores x1, x2 , ..., xn , a média geométrica desses valores será: n ixMg Exercício: Calcule a média geométrica do seguinte conjunto de números: x = (2, 2, 2, 2) b) Média geométrica ponderada - dado um conjunto de números dispostos em uma tabela de frequências, tem-se: i i f f ixMg observação: em geral é calculada utilizando o emprego de logaritmos. ( n i ing xM 1 1 lnln ) Exercício: Calcular a média geométrica dos valores constantes da Tabela 3.1 3.3 - MÉDIA HARMÔNICA: é o inverso da média aritmética dos inversos. Aplica-se em situações em que não faz sentido somar os valores da variável por haver proporcionalidade inversa. a) Média harmônica simples - dado o conjunto de n valores x1 , x2, ..., xn , a média harmônica do conjunto será: n i xi n Mh 1 1 Exercício: Calcular a média harmônica simples do seguinte exemplo y = (2, 2, 2, 2) b) Média harmônica ponderada n i x f n i i i i f Mh 1 1 Exercício: calcular a média harmônica dos dados da Tabela 3.1 Observação: (Murteira e Black, 1983), A média harmônica é menor ou igual à média geométrica para valores da variável diferentes de zero, que por sua vez é menor ou igual a média aritmética. XMM gh . UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 11 3.4 - MÉDIA QUADRÁTICA OU RAÍZ MÉDIA QUADRÁTICA: é definida como, Para dados Simples é n x QMR n i i 1 2 .. e para dados Tabelados n i i n i i f xf QMR i 1 1 2 .. . Exemplo: Obter a RMQ dos números 1,3,4,5 e 7 . Fórmula Geral das Médias As médias aritméticas, geométrica e harmônica são casos particulares da formula geral das médias ou média de ordem q , , 1 1 qn i q i n x qM que se obtêm fazendo respectivamente 1q , 0q , 1q . OBSERVAÇÃO: quando se tem valores “extravagantes”, pode-se utilizar as chamadas médias aparadas, pois esta atribui menor ponderação a esses valores. Uma média aparada a %100 , simbolicamente T , é obtida eliminando %100 das menores e maiores observações e calculando a média simples das restantes. Por exemplo: Dado 20 observações, 2021 ,,, xxx , tem-se a média aparada a 10% igual a, 16 10,0 1843 xxx T a média aparada a 25% , 10 25,0 1576 xxx T . O problema da escolha do “melhor” não cabe neste momento (disciplina). Porém, pode- se dizer que a quantidade “ideal” para aparar está diretamente relacionada com o peso das caudas da distribuição da população de onde veio a amostra: (a) se as caudas são neutras (distribuição gaussiana), a média 0 é a melhor medida de localização em termos de “eficiência” (nenhuma ou pouca perda de informação); (b) se as caudas são ligeiramente pesadas, para pequenas amostras 5n a medida mais eficiente é a média aparada a 25% (meia média); para amostras ligeiramente maiores 2010 n a medida mais eficiente é a média aparada a 10%; (c) se as caudas são pesadas (Cauchy, etc.), a medida mais eficiente é a mediana. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 12 3.5. MODA (Mo): é o valor que está em evidencia, o valor que mais aparece num conjunto de informações ou o de maior frequência em uma tabela. A moda pode não ser única ou ate mesmo pode não existir. 3.5.1 - MODA DE VALORES BRUTOS: basta observar o valor que mais aparece no conjunto. Exemplo: 3 ; 3 ; 6 ; 8 ; 10 ; 10; 10; 11; 11; 12 Mo = 10. 3.5.2 - MODA DE VALORES TABELADOS: na literatura existem pelo menos três métodos de se calcular a moda de dados tabelados, porém neste curso utilizam-se somente dois métodos (Moda Bruta e Moda de Czuber). 1º passo: identificar a classe modal (em uma distribuição de frequência chama-se classe modal à classe que possui maior frequência simples). 2º passo: aplica-se a formula de acordo com o tipo de moda solicitada. Moda Bruta: como o ponto médio é representativo de qualquer classe de frequências, chama- se moda bruta ao ponto médio da classe modal. 2 )( si fidebrutaO ll XM Moda de Czuber: método conhecido como método eficiente, e consiste na aplicação da formula: h fff ff lMo postantMo antMo i 2 , onde: li fpost fant h fMO = = = = = Limite inferior da classe modal; Frequência simples posterior à classe modal; Frequência simples anterior à classe modal; Intervalo de classe; Frequência modal. EXERCÍCIO - Dada a tabela abaixo, Pede-se: Tabela 3.2: Notas dos alunos de Estatística no Instituto Datavox, ano de 2012 NOTAS fi 1 |-- 3 3 |-- 5 5 |-- 7 5 7 8 20 Fonte: dados hipotéticos a) A média aritmética da distribuição; b) A média harmônica da distribuição; c) Calcule a média geométrica da distribuição; d) A moda da distribuição pelo processo de Czuber; e) A moda bruta da distribuição. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 13 3.6 - MEDIDAS SEPARATRIZES: Estas medidas dividem o conjunto de dados (distribuição) em partes (2, 4, 10 e 100) iguais a) MEDIANA (Me): é o valor central em um rol, ou seja, a mediana de um conjunto de valores ordenados, ou ainda a mediana divide a distribuição ao meio. MEDIANA DE VALORES BRUTOS Ordenar os valores em ordem crescente (Rol); Verifica se o número de elementos é par ou ímpar; Se n for ímpar, a posição da Me no conjunto, será o valor localizado na posição dada por: 2 1 nP ; Se n for par, o conjunto terá dois valores centrais, neste caso, a Me será igual à média aritmética dos valores centrais, cujas posições são dadas por: P1 = n / 2 e P2 = (n / 2) + 1 Exemplo: Em um grupo de 6 alunos cujas as alturas medidas em centímetros fossem as seguintes: 183 cm, 170 cm, 165 cm, 180 cm, 185 e 160 cm, qual a altura mediana deste grupo de pessoas? MEDIANA DE VALORES TABELADOS Calcula-se primeiro a posição da mediana na tabela: P = fi / 2; A mediana é dada por: h f F lMe i aa f i n i i 2 1 onde: li Faa fi h = = = = Limite inferior da classe da mediana; Frequência acumulada anterior da classe da Me; Frequência simples da classe da mediana; Intervalo de classe. Observação 1: a mediana é muito utilizada em pesquisas onde não interessam valores extremos, por terem pouca significação para o conjunto em geral. Observação 2: quando não se tem os dados originais, é valida a seguinte relação empírica 2 3 oMMex UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 14 b) Quartis (Qi): são os valores que dividem um conjunto de dados em quatro partes iguais, representados por Q1, Q2 e Q3 denominam-se primeiro, segundo e terceiro quartis, respectivamente, sendo o valor de Q2 igual à mediana. Assim, tem-se; 0% ----------------- 25% ----------------- 50% ----------------- 75% ----------------- 100% Q1 Q2 Q3 A formula para determinação dos quartis para dados agrupados é semelhante à usada para o cálculo da mediana. Determinação de Qi: 1º passo: calcula-se a posição ; 4 1 n i ifi p 2º passo: identifica-se a classe Qi pela coluna das Frequências Acumuladas; 3º passo: Aplica-se a fórmula: .3,2,1,4 1 iparah f F lQ i n i i i iQ aa fi iQi onde: i liQi Faa fiQi h = = = = = Ordem do quartil, i =1 ou 2 ou 3; Limite inferior da classe do quartil de ordem i. Frequência acumulada anterior da classe do quartil de ordem i; Frequência simples da classe do quartil de ordem i; Intervalo de classe. Interpretação: Q1: é o valor que ocupa a posição tal que um quarto dos dados (25%) tomam valores menores ou iguais ao valor do primeiro quartil; Q2 = Me: Coincide com o valor da mediana, ou seja 50% dos dados tomam valores menores ou iguais aos da mediana. Entre o primeiro quartil (Q1) e a mediana (Me) ficam 25% dos dados; Q3: é o valor que ocupa a posição tal que um quarto dos dados (25%) tomam valores maiores ou iguais ao valor do terceiro quartil. Entre a mediana (Me) e o terceiro quartil (Q3) ficam 25% dos dados. Exemplo: Considerando a Tabela 3.1 e calcule o Q1, Q2 e Q3. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 15 c) Decis (Di): são as medidas separatrizes que dividem a série em 10 partes iguais, e são representadas por D1, D2, ...,D9. O quinto decil corresponde à mediana. 0% -- 10% -- 20% -- 30% -- 40% -- 50% -- 60% -- 70% -- 80% -- 90% -- 100% D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 A formula, neste caso, é semelhante à das separatrizes anteriores. Determinação de Di: 1º passo: calcula-se a posição 10 1 n i ifi p , onde i = 1,2,3,4,5,6,7,8 e 9. 2º passo: identifica-se a classe Di pela Frequência acumulada. 3º Passo: aplica-se a fórmula: h f F lD i n i i i iD aa fi iDi 10 1 onde: I liDi Faa fiDi h = = = = = Ordem do decil, i =1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 ou 9; Limite inferior da classe do decil de ordem i. Frequência acumulada anterior da classe do decil de ordem i; Frequência simples da classe do decil de ordem i; Intervalo de classe. Exemplo: Considerando a Tabela 3.3, calcule o D3. d) Percentis (Pi): são as medidas separatrizes que dividem a série em 100 partes iguais, e são representadas por P1, P2, ...,P99. 0% --- 1% --- 2% -- 3% --- -- -- 50% --- --- --- 97% --- 98% -- 99% -- 100% P1 P2 P3 P50 P97 P98 P99 Interpretação dos Percentis mais Importantes: P1 1% dos dados tomam valores menores ou iguais; P5 5% dos dados tomam valores menores ou iguais; P10 10% dos dados tomam valores menores ou iguais; P25 25% dos dados tomam valores menores ou iguais (Q1); P50 50% dos dados tomam valores menores ou iguais (Q2 = Me); P75 25% dos dados tomam valores maiores ou iguais (Q3); UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 16 P90 10% dos dados tomam valores maiores ou iguais; P95 5% dos dados tomam valores maiores ou iguais; P99 1% dos dados tomam valores maiores ou iguais; Determinação de Pi: 1º passo: calcula-se a posição 100 1 n i ifi p , onde i = 1,2,3,...,97,98 e 99. 2º passo: identifica-se a classe de Pi pela Frequência acumulada. 3º Passo: aplica-se a fórmula: h f F lP i n i i i iP aa fi iPi 100 1 onde: I liPi Faa fiPi h = = = = = Ordem do percentil, i =1; 2; ....;97; 98 ou 99; Limite inferior da classe do percentil de ordem i. Frequência acumulada anterior da classe do percentil de ordem i; Frequência simples da classe do percentil de ordem i; Intervalo de classe. Exemplo: Considerando a Tabela 3.1, calcule o P3. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 17 3.7. Processo Gráfico GRÁFICO BOX-PLOT (DIAGRAMA DA CAIXA, GRÁFICO ESQUEMÁTICO) * Valores extremos: são valores maiores que 3× comprimentos da caixa, a partir do percentil 75% 25% dos dados estão acima da caixa O Outliers: são valores maiores que 1,5 × comprimentos da caixa, a partir do percentil 75% Maior valor que não é outlier Percentil 75% 50% dos dados estão Mediana dentro da caixa Percentil 25% Menor valor que não é outlier 25% dos dados estão abaixo da caixa O Outliers: valores menores que 1,5 ×comprimentos da caixa, a partir do percentil 25% * Valores extremos: valores menores que 3× comprimentos da caixa, a partir do percentil 25% Obs.: Comprimento da caixa = amplitude interquartílica = Q3 - Q1 Exemplo: Monte um Box-plot para a Tabela 3.1 e interprete os resultados. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 18 4- MEDIDAS DE DISPERSÃO OU VARIABILIDADE. As medidas que determinam o comportamento dos valores em termos de variabilidade são chamadas de medidas de dispersão ou de variabilidade, e as mais utilizadas são a variância e o desvio padrão. 4.1 - AMPLITUDE TOTAL: é a diferença entre o maior e o menor valor observado. minmax XXAT 4.2 - DESVIO MÉDIO:é a média dos valores absolutos dos desvios dos dados a partir de um valor de tendência central. a) DESVIO MÉDIO DE VALORES BRUTOS n n i x i x DM 1 )( b) DESVIO MÉDIO DE VALORES TABELADOS n n i i fonde n i i f n i i fx i x DM 1 :, 1 1 .)( Obs: no caso de amostra trabalha-se com n-1. Exemplo: calcule o desvio médio da distribuição abaixo Tabela 4.1: Notas dos alunos da disciplina Estatística no Instituto Datavox, ano de 2012 NOTAS fi 1 |-- 3 3 |-- 5 5 |-- 7 5 3 2 Soma 10 Fonte: dados hipotéticos 4.3 - VARIÂNCIA OU VARIÂNCIA ABSOLUTA: Quando se trabalha com certo rigor de análise estatística se faz grande uso do que é chamada a variância de uma distribuição, a qual é a média quadrática das somas dos desvios em relação à média aritmética. Símbolo S2 (amostra) ou 2 (população) UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 19 a) FÓRMULA PARA DADOS BRUTOS Processo longo Processo breve ou simplificado 1 1 )( 2 2 n n i x i x S 1 2 1 2 2 n xn n i i x S Observação: quando se tratar de população, divide-se apenas por “N”. Exemplo: calcular a variância dos valores amostrais: 4, 2, 3, 5 e 1. b) FÓRMULA PARA DADOS TABELADOS: Processo longo Processo breve ou simplificado 1 1 )( 2 2 n n i x i xf S i 1 2 1 2 2 n xn i f n i i x S Observação: quando se trata de população dividimos apenas por “N”. Exemplo: calcule a variância da distribuição dada pela tabela 4.1. PROPRIEDADES DA VARIÂNCIA: a) A variância absoluta de uma constante é igual a zero; b) Somando-se ou diminuindo-se a todos os valores da série um valor constante K 0, a nova variância será igual a anterior, isto é, não se altera. c) Multiplicando-se ou dividindo-se todos os valores de uma série por um valor constante, K 0, a nova variância calculada será igual à variância absoluta original multiplicada ou dividida pelo quadrado da constante utilizada. 4.4 - DESVIO PADRÃO OU AFASTAMENTO PADRÃO: é a raiz quadrada da variância; assim: 2SS , é o desvio padrão amostral, ou 2 , é o desvio padrão populacional. Resumindo: para o cálculo do desvio padrão, deve-se primeiramente determinar o valor da variância e, em seguida, extrair a raiz quadrada desse resultado. Exemplo 1: calcular o desvio padrão amostral dos valores: 2, 4, 5, 3 e 1. Exemplo2: calcule o desvio padrão amostral da distribuição dada pela tabela 4.1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 20 4.5- COEFICIENTE DE VARIAÇÃO: Às vezes pode-se querer comparar o grau de dispersão de dois conjuntos de dados com unidades de medidas diferentes. Neste caso, deve-se usar o coeficiente de variação (CV), que é uma medida de dispersão relativa, uma vez que ela não está afetada pelas unidades da medida da variável. CV = 100 X S Observação 1: Será considerada a série mais homogênea, aquela que apresentar menor valor do coeficiente de variabilidade. Observação 2: é uma medida estatística que serve para avaliar a homogeneidade de séries estatísticas, que é o grau de concentração dos valores observados em torno da sua média aritmética. Observação 3: O seu valor numérico pode ser expresso em percentual. 5 – MOMENTOS Os momentos podem ser caracterizados como quantidades numéricas, calculados a partir de uma distribuição de frequência e que são utilizados para fornecer descrições resumidas da distribuição estudada. 5.1 - Momento Natural (absoluto) de Ordem “ r ” para valores brutos: n x m n i r i r 1' , r = 1, 2, 3 ou 4. Observação: o momento natural de 1ª ordem (r=1) é a própria média aritmética ( Xm '1 ). Exercício: calcular os momentos naturais de ordem r = 2, r = 3 e r = 4, para os valores de x (2,3,5,7, 8) para valores tabelados: n xf m n i r ii r 1' UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 21 Ex: calcular os momentos naturais de 1ª, 2ª, 3ª e 4ª ordens da distribuição de frequências abaixo: Notas dos alunos da disciplina Estatística no Instituto Datavox , ano de 2012. NOTAS fi 1 |-- 3 3 |-- 5 5 |-- 7 5 7 8 20 Fonte: dados hipotéticos 5.2 - Momento de ordem “r” centrado numa origem qualquer para valores brutos: n xx m n i r oi rxo 1 Exercício: considerando a origem 4ox , calcular o momento de segunda ordem do conjunto x = (2, 3, 5, 7, 8), em relação a origem xo. para valores tabelados: n xxf m n i r oii rxo 1 Obs: fazendo-se xo = 0, o momento em relação à origem é igual ao momento natural. 5.3 - Momento de Ordem r Centrado na média Para se calcular o momento centrado na média, usa-se as mesmas fórmulas do centrado numa origem qualquer, fazendo xxo . Com isto, tem-se: para valores brutos: n xx m n i r i r 1 para valores tabelados: n xxf m n i r ii r 1 Obs: O 2º momento centrado na média (r = 2), corresponde à variância da distribuição. Ex: calcular os momentos centrados na média de 3ª e 4ª ordens da distribuição de frequências abaixo: Notas dos alunos da disciplina Estatística no Instituto Datavox , ano de 2012. NOTAS fi 1 |-- 3 3 |-- 5 5 |-- 7 5 7 8 20 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 22 Fonte: dados hipotéticos Relação entre os momentos: São validas as seguintes relações entre os momentos centrados na média, rm , e os referidos a uma origem arbitrária rx mo . 4 12 2 13144 3 12133 2 122 0000 00 364 23 mmmmmmm mmmmm mmm xxxxxx xxxx xx oo oo oo 6 – ASSIMETRIA E CURTOSE 6.1 - ASSIMETRIA É o estudo do grau de enviezamento (viés) da curva. É o grau de desvio ou afastamento do eixo de simetria de uma distribuição Se o polígono de frequência de uma distribuição tem uma cauda mais longa, diz- se que a distribuição é assimétrica positiva. Se for o inversoque ocorre, diz-se que ela é assimétrica negativa. a) Simétrica b) Assimetria Positiva c) Assimetria Negativa = Mo = Md Mo < Md < < Md < Mo UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 23 MEDIDAS DE CALCULO: Coeficiente do momento de assimetria: Este coeficiente pode ser definido usando o terceiro momento centrado na média e o desvio padrão: 3 2 3 3 3 3 m m S m a obs: para curvas perfeitamente simétricas, como a normal, a3 é nulo. Primeiro coeficiente de assimetria de Pearson: S MX A 0 Segundo coeficiente de assimetria de Pearson: S MX A e 3 Quando A = 0 Simétrica, se A > 0 Assimetria Positiva e se A < 0 Assimetria Negativa. Ex: Se um conjunto possui 24X , Mo = 25 e S = 3, Que tipo de viés possui a curva? 6.2 - CURTOSE É o estudo do grau de achatamento de uma distribuição, considerado em relação a uma distribuição normal. A distribuição que tem um pico alto é denominada leptocúrtica, enquanto a da curva que tem o topo achatado é denominada platicúrtica. E a distribuição que não é nem pontiaguda e nem achatada (normal), é denominada mesocúrtica. Curva Mesocúrtica Curva Platicúrtica UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 24 Curva Leptocúrtica MEDIDAS DE CALCULO: Coeficiente do momento de Curtose: é definido pela divisão do momento de grau 4 centrado na média pela variância ao quadrado. Ou seja: 2 2 4 4 4 2 m m S m b . Para a distribuição normal, 32 b . Por essa razão, a curtose é definida frequentemente por 32 b , que é positivo para uma distribuição leptocúrtica, negativa para uma platicúrtica e nulo para uma normal. Coeficiente percentílico de Curtose: 19 13 19 2 DD QQ DD D k q onde : K = coeficiente percentílico de curtose Dq = Desvio quartílico = 2 13 QQ D9 = 9º decil, D1 = 1º decil, Q1 = 1º quartil e Q3 = 3º quartil. Comparação: se K = 0,263 curva de frequências mesocúrtica se K > 0,263 curva de frequências platicúrtica se K < 0,263 curva de frequências leptocúrtica Ex: calcular o Coeficiente momento de curtose e o percentílico de curtose para a tabela abaixo e classifique essa distribuição por ambos os coeficientes: Notas dos alunos da disciplina Estatística no Instituto Datavox , ano de 2012. NOTAS fi 1 |-- 3 3 |-- 5 5 |-- 7 5 7 8 20 Fonte: dados hipotéticos UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 25 7 – CORRELAÇÃO LINEAR SIMPLES Frequentemente procura-se verificar se existe relação entre duas ou mais variáveis. O peso pode estar relacionado com a idade das pessoas; o consumo das famílias pode estar relacionado com sua renda, bem como a demanda de um determinado produto e seu preço. A verificação da existência e do grau de relação entre variáveis é o objeto de estudo da correlação. Se um sistema de coordenadas retangulares mostra a localização dos pontos (x, y) e se todos os pontos desse diagrama parecem cair nas proximidades de uma reta, a correlação é denominada linear. Fazendo X a variável independente, se Y tende a aumentar quando X cresce, a correlação é denominada positiva. Se Y tende a diminuir quando X aumenta, a correlação é denominação negativa. 7.1. DIAGRAMAS DE DISPERSÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 26 7.2. COEFICIENTE DE CORRELAÇÃO: é o instrumento de medida da correlação linear, e é dado pelo coeficiente de correlação de Pearson. n Y Y n X X n YX XY r 2 2 2 2 , -1 r 1. Exemplo 1: calcule o coeficiente de correlação linear entre as variáveis X e Y da tabela abaixo. X 1 3 4 6 8 Y 1 2 4 4 5 8. REGRESSÃO LINEAR SIMPLES 8.1 – Considerações Gerais Na prática, constata-se frequentemente a existência de uma relação entre duas (ou mais) variáveis e se deseja expressar tal relação sob forma matemática, estabelecendo-se uma equação entre as variáveis. Supondo a variável X independente e a variável Y aleatória, se diz, que xfY . 8.2- Construção do Modelo de Regressão Linear Simples. Dados n pares de valores de duas variáveis, Xi, Yi (i = 1, 2, ...,n), admite-se que Y é função linear de X, ou seja xfY , pode-se estabelecer uma regressão linear simples , cujo modelo estatístico é iii XY 10 (2) onde: Yi é o i-ésimo valor da variável resposta; 0 e 1 são os parâmetros (coeficientes de regressão); Xi é o i-ésimo valor da variável preditora (é uma constante conhecida, fixo). i é o termo do erro aleatório com distribuição normal e E(i)=0 e 2 (i)= 2; i e j não são correlacionados (i, j)=0 para todo i,j; i j; (covariância é nula).i=1,2,...,n. Deve-se verificar também se o número de observações é maior do que o número de parâmetros da equação de regressão. Os dados são usados para estimar 0 e 1, isto é, ajustar o modelo aos dados. Isto geralmente é feito pelo métodos de mínimos quadrados. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 27 8.3 - Método dos mínimos quadrados O Objetivo na aplicação típica: é prever o comportamento de uma variável dependente (Y) a partir do valor de uma variável independente (x). Logo, Y é uma variável aleatória cuja distribuição depende de X. Seja as observações (Xi,Yi) i=1,..,n, temos o modelo: n1,..,i XY iii 10 Importante: A figura mostra a distribuição de Y para vários valores de X. Mostra onde cai a observação Y1. Mostra que o erro é a diferença entre Y1 e E(Y1). Observe que as distribuições de probabilidade apresentam a mesma variabilidade. Deseja-se ajustar o modelo, estimando os parâmetros desconhecidos 0 e 1. O método de mínimos quadrados considera os desvios de Yi em relação ao seu valor esperado (E(Yi)): )( 10 ii XY Elevando-se ao quadrado esses desvios e aplicando-se o somatório, temos o critério Q. 1 2 10 n i ii XYQ De acordo com o método de mínimos quadrados, os estimadores de 0 e 1são os valores 0ˆ e 1ˆ , respectivamente, que minimizam o critério Q para a amostra (X1,Y1),..,(Xn,Yn).- Estimadores de mínimos quadrados Os valores de 0 e 1 que minimizam o critério Q podem ser obtidos diferenciando-se Q em relação a 0 e 1, obtendo-se: UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 28 n i iii Q n i ii Q XYX XY 1 10 1 10 )(2 )(2 1 0 Iguala-se a zero as derivadas parciais, utilizando-se 0ˆ e 1ˆ para denotar os valores de 0 e 1 tem-se: 0ˆˆ 0ˆˆ 0)ˆˆ( 0)ˆˆ( :se-obtem ,expandindo e ndosimplifica 0)ˆˆ(2 0)ˆˆ(2 1 2 1 1 0 1 1 10 1 1 10 1 10 1 10 1 10 n i i n i i n i ii n i i n i i n i iii n i ii n i iii n i ii XXYX XnY XYX XY XYX XY De onde, se obtém o sistema de equações normais, dado por: n i i n i n i iii n i i n i i XXYX XnY 1 2 1 1 1 0 11 10 ˆˆ ˆˆ As equações normais podem ser resolvidas simultaneamente para 0ˆ e 1ˆ (estimadores pontuais): XYXY n X X n YX XY iin XX YYXX i ii 11 1 0 2 2 )( ))(( 1 ˆˆˆ ˆ 2 Onde: n = número de observações; n xX = média de X e n y Y = média de Y. - Portanto a reta estimada será: ii XY 10 ˆˆˆ . UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 29 Exercício – Utilizando-se os dados abaixo, Quantidade (X) 10 11 12 13 14 15 Custos (Y) 100 112 119 130 139 142 a) Construa o diagrama de dispersão; b) Calcule o coeficiente de correlação linear; c) Ajuste uma reta aos dados; d) Qual é o custo para 16 unidades? 8.4 - Aplicação a séries de Tempo Quando se utiliza uma série de temporal é necessária uma transformação na variável X para facilitar os cálculos. Em geral se se tem um número ímpar de elementos (n) deve-se centra a variável X em zero, e proceder a uma escala de números naturais. Por exemplo, para n=5, tem-se X (-2, -1, 0, 1, 2). No caso de n par o procedimento pode se de apenas excluir o zero, ou seja, para n=4, tem-se X (-2, -1, 1, 2). Exercício: 1. As importações de determinada matéria prima, no período de 2004 a 2010, encontram-se na tabela a seguir: Ano 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Quantidade (ton) 50 47 35 30 24 10 16 Pede-se: a) Construir um diagrama de dispersão; b) Estimar a equação de regressão linear da quantidade sobre o tempo; c) Estimar a quantidade para 2011. 9. Ajustamento de Curvas 9.1 - Considerações Gerais: a determinação de equações de curvas que se ajustem a determinados conjuntos de dados observados é chamado de ajustamento de curvas, onde ajustar, significa estimar uma variável dependente em função de outra independente. Porém, é necessário inicialmente identificar a curva matemática que mais se aproxima dos pontos característicos do fenômeno, e isto depende do conhecimento algébrico de cada um, a curva mais comum é a linear, vista anteriormente no capitulo 8. Porém, quando os dados se afastam da linearidade, deve-se cogitar outra curva que UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 30 não seja a linha reta. A seguir apresentam-se outras curvas não lineares, porém possíveis de ajustamento. a) Curva Polinomial: Uma linha de tendência polinomial pode ajustar uma curva quando os dados têm diversas variações. Por exemplo, de grau 2, neste caso se possui apenas um máximo ou um mínimo relativo, pois se trata de uma parábola: 2cxbxay , A seguir um exemplo gráfico da curva polinomial de grau 2 b) Curva Exponencial: é muito útil para os casos em que a variável dependente varia com uma taxa percentual constante. E sua equação é dada por: bxeay Um exemplo gráfico é apresentado a seguir c) Curva de Gompertz: é uma curva sigmoidal, ela descreve um crescimento cuja taxa relativa decresce exponencialmente como função do tempo. ctbeeay A figura a seguir é uma representação da curva de crescimento Gompertz. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 31 d) Curva de Lorenz: é um simples instrumental gráfico e analítico que nos permite descrever e analisar a distribuição relativa de uma variável em um domínio determinado. O domínio pode ser o conjunto de pessoas de uma região ou país, por exemplo. A variável cuja distribuição se estuda pode ser a renda das pessoas. A curva é traçada considerando-se a percentagem acumulada de pessoas no eixo das abscissas e a percentagem acumulada de renda no eixo das ordenadas. A equação (modelo) de Lorenz é comumente definida como três equações diferenciais ordinárias, como aliada = = e) Logistica: é uma curva também sigmoidal, porém descreve um crescimento cuja a taxa relativa decresce linearmente como função do tempo. x x e e y 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 32 A figura a seguir é uma representação da curva de crescimento logística. TAREFA EXTRA: Pesquise e apresente para cada uma das curvas dadas anteriormente, um exemplo resolvido. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 33 10. NÚMEROS ÍNDICES São medidas estatísticas usadas para comparar grupos de variáveis relacionadas entre si e para obter um quadro simples e resumido das mudanças significativas ocorridas ao longo do tempo ou em diferentes lugares. 10.1- RELATIVOS DE PREÇO, QUANTIDADE E VALOR Tratam-se dos números índices mais simples, relacionando o preço ou a quantidade ou ainda o valor de um produto numa época atual (a) com uma época base (b). Assim, para um produto: bP = Preço da Época Base aP = Preço da Época Atual bq = Quantidade da Época Base aq = Quantidade da Época Atual bV = Valor da Época Base aV = Valor da Época Atual Assim, Tem-se Relativo de Preço b a ab P P P , Relativo de Quantidade b a ab q q q , Relativo de Valor b a ab V V V , onde, aaa qPV e bbb qPV . Exemplo - Em 2002, uma empresa vendeu 500 unidades de um produto ao preço unitário de R$ 40,00. Em 2003, vendeu 700 unidades do mesmo produto ao preço unitário de R$80,00. Determine os relativos de preço, quantidade e de valor para o produto, tomando como base2002. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 34 10.2 - TIPOS DE NÚMEROS ÍNDICES Quando se pretende avaliar a variação de preços, entre duas épocas, por exemplo, de dez artigos, através de um número-resumo (Índice), o cálculo dos relativos visto anteriormente representa apenas o primeiro passo para a solução do problema. Sem levar em consideração a importância relativa de cada item, existem várias proposições no que diz respeito aos métodos de cálculo: Média Aritmética, Geométrica e Harmônica Simples, Índice Agregativo Simples e Mediana. 1 - Número Índice Aritmético Simples (ou Média Aritmética Simples de Relativos) Basta calcular o valor dos relativos de todos os itens considerandos e, em seguida, aplicar a fórmula da média aritmética. a) Índice Aritmético Simples de Preços n P P ab ab , , , onde abP , = Relativos de Preços dos Itens considerados; n = Número de Itens Considerados. b) Índice Aritmético Simples de Quantidade n q q ab ab , , , onde abq , = Relativos de Quantidades dos Itens considerados; n = Número de Itens Considerados. 2 - Número índice aritmético ponderado (IAP) Seu cálculo é uma média aritmética ponderada, em que as variáveis são os números relativos e os fatores de ponderação as quantidades originais do período dado (atual). aiq aiqbaiP baIAP )( UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 35 III - NÚMEROS ÍNDICES OU COMPLEXOS Estes índices também são chamados de índices agregativos ponderados. A ponderação proposta nestes índices baseia-se na participação de cada bem no valor transacionado total e é feita, em geral, segundo dois critérios: peso fixo na época básica ou peso variável na época atual. 1 - Números índices complexos de Laspeyres (ou método da época-base) Neste índice, a base de ponderação é a época básica; daí a denominação método da época básica. a) Números Índices de Laspeyres de Preço - abPL , ibqibP ibqiaP abPL , onde : abPL , = Índice de Preço de Laspeyres iaP = Preços da Época Atual ibq = Quantidade da Época Base ibP = Preços da Época Base b) Números Índices de Laspeyres de Quantidade abQL , O índice de quantidade, pelo método de Laspeyres, é obtido permutando-se p e q da expressão de preços. ibPibq ibPiaq abQL , , onde abQL , = Índice de Quantidade de Laspeyres iaq = Quantidade da Época Atual ibq = Quantidade da Época Base ibP = Preços da Época Base UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 36 2 - Números índices de Paasche ou Método da época atual Neste índice, a base de ponderação é a época atual, daí a denominação método da época atual. a) Número índice de Paasche de Preços abPP , iaqibP iaqiaP abPP , onde : abPP , = Índice de Preço de Paasche iaP = Preços da Época Atual iaq = Quantidade da Época Atual ibP = Preços da Época Base b) Números índices de Paasche de Quantidade abQP , ibqiaP iaqiaP abQP , onde abQP , = Índice de Quantidade de Paasche iaP = Preço da Época Atual iaq = Quantidade da Época Atual ibq = Quantidade da Época Base Exemplo - Dada a tabela abaixo, calcule os índices de preço e quantidade de Laspeyres e Paasche. 2011 2012 PRODUTOS Preço Qtde. Preço Qtde. A B C 3 4 7 2 6 4 1 5 3 4 2 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ESTATÍSTICA - CURSO DE BACHARELADO EM ESTATÍSTICA ESTATÍSTICA DESCRITIVA – Profa. Dra. Silvia dos S. de Almeida 37 10.3 - MUDANÇA DE BASE DOS NÚMEROS ÍNDICES Na prática, é desejável que o período-base escolhido, para fins de comparação, seja de estabilidade econômica e não esteja muito distante no passado; de tempos em tempos, entretanto, pode ser necessário mudar o período-base (mudança de base) A mudança de base é feita dividindo-se os números índices de uma série original pelo índice correspondente à nova época-base. Obs.: a mudança de base não é valida para os índices complexos, visto estes apresentarem pesos variáveis, exigindo a mudança no período de referência mudança nos pesos. Ex: Na tabela abaixo, encontra-se a produção anual de tratores no período de 2006 a 2012. Reduzir os dados a quantidades relativas, utilizando como base o ano de 2006. ANOS 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 TRATORES 71 59 55 64 69 47 37