E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valores críticos (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Decisão
rejeite H0 se χ² > χ²crit
2Exercícios
1.Distribuição normalMédia
Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,0427. Encontre z com duas casas decimais.
A = 0,0427
z =
2.Distribuição normalDifícil
As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Calcule o valor x abaixo do qual estão 25% delas (o percentil 25).
μ = 178σ = 7P = 25%
x = cm
3.Intervalos de confiançaMédia
A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 65,5 h, desvio-padrão conhecido 16 h. Modelo 2: 30 celulares, média 54,5 h, desvio-padrão conhecido 16 h. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.
O desvio-padrão da população é 33. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 2?
σ = 33E = 295%
n =
5.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 93,5 e desvio-padrão amostral 10. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.
μ₀ = 100x̄ = 93,5s = 10n = 16
t =
6.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
Em um ensaio, 60 de 120 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 87 de 150 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.
x₁ = 60n₁ = 120x₂ = 87n₂ = 150
z =
7.Regressão linear e correlaçãoMédia
A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.
n = 5Σx = 15Σy = 269Σx² = 55Σy² = 14591Σxy = 839
r =
8.Regressão linear e correlaçãoDifícil
A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (1,5, 23). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.
n = 6(1,5, 23)
e =
9.Testes qui-quadradoMédia
A tabela de contingência mostra frequências observadas. Para um teste qui-quadrado de independência, encontre a frequência esperada E para a célula “funcionários, bicicleta”.
total da linha = 78total da coluna = 44N = 144
E =
10.Testes qui-quadradoDifícil
A tabela mostra frequências observadas. Teste ao nível α = 0,01 se as duas variáveis são independentes (sem correção de continuidade). Calcule a estatística de teste χ² e depois compare-a com o valor crítico da tabela.
N = 2203 × 2α = 0,01
χ² =
3Soluções
1.Distribuição normal
Resposta: z = 1,72
De uma área de volta a z: Φ(z) é a área à esquerda de z. Para uma área de cauda esquerda A, encontre na tabela o z com Φ(z) = A. Uma área de cauda direita A significa Φ(z) = 1 − A. Uma área central A entre −z e z deixa (1 − A)/2 em cada cauda, então Φ(z) = (1 + A)/2. Para um valor x, use x = μ + zσ.
Área à esquerda de z
Φ(z) = 1 − 0,0427 = 0,9573
Leia a tabela de z ao contrário
Encontre 0,9573 dentro da tabela e leia z.
z = 1,72
Resposta
z = 1,72
2.Distribuição normal
Resposta: x = 173,3 cm
Distribuição normal: converta um valor x em uma pontuação z, z = (x − μ)/σ, que conta quantos desvios-padrão ele está da média. Uma tabela z (ou Φ(z)) dá a área à esquerda de z, que é P(X < x). A área à direita é 1 − Φ(z), e a área entre dois valores é a diferença entre as duas áreas.
z do percentil
Φ(z) = 0,25 → z = −0,6745
De volta a x
x = 178 + −0,6745·7 = 173,28 cm
Resposta
x = 173,28 cm
3.Intervalos de confiança
Resposta: E = 6,078 h
Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.
Estimativa pontual
x̄₁ − x̄₂ = 65,5 − 54,5 = 11
Erro-padrão
SE = √(16²/50 + 16²/30) = 3,695
Margem de erro
E = 1,645·3,695 = 6,078
Resposta
E = 6,078 h
O intervalo não contém 0, então as médias diferem significativamente.
4.Intervalos de confiança
Resposta: n = 1046
Intervalo de confiança para uma média: x̄ ± margem de erro. Com σ populacional conhecido, a margem é z·σ/√n; tendo apenas o desvio-padrão amostral s, use t com n − 1 graus de liberdade: t·s/√n. Valores críticos: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). Para obter uma margem E ou menor, você precisa de n ≥ (z·σ/E)², arredondado para cima.
Resolver em ordem a n
n = (1,96·33/2)² = 1046
Arredondar para cima
O tamanho da amostra é um número inteiro, e arredondar para baixo deixaria a margem grande demais.
n = 1046
Resposta
n = 1046
5.Testes de hipóteses e intervalos de confiança
Resposta: t = −2,6
Teste a uma média: a estatística de teste mede a quantos erros-padrão a média amostral está do valor afirmado em H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) quando σ é conhecido, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) quando é estimado pela amostra. Um intervalo de confiança é x̄ ± (valor crítico)·(erro-padrão).
Erro-padrão
SE = 10/√16 = 10/4 = 2,5
Estatística de teste
t = (93,5 − 100)/2,5 = −2,6
Resposta
t = −2,6
t0,025; df = 15 = 2,131
|t| > 2,131, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).
6.Testes de hipóteses e intervalos de confiança
Resposta: z = −1,312
Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.
Proporções amostrais
p̂₁ = 60/120 = 0,5
p̂₂ = 87/150 = 0,58
p̂ = 147/270 = 0,5444
Erro-padrão sob H₀
SE = √(0,5444·0,4556·(1/120 + 1/150)) = 0,06099
Estatística de teste
z = (0,5 − 0,58)/0,06099 = −1,312
Resposta
z = −1,312
|z| < 1,96, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).
7.Regressão linear e correlação
Resposta: r = 0,9284
Regressão por mínimos quadrados: com x̄ e ȳ as médias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), a reta ŷ = a + b·x tem inclinação b = Sxy/Sxx e intercepto a = ȳ − b·x̄, então ela sempre passa por (x̄, ȳ). O coeficiente de correlação de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) fica entre −1 e 1; r² é a fração da variação de y explicada pela reta.
Somas centradas
Sxy = 839 − 15·269/5 = 32
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 14591 − 269²/5 = 118,8
Coeficiente de correlação
r = 32/√(10·118,8) = 0,9284
Resposta
r = 0,9284
8.Regressão linear e correlação
Resposta: e = −2,443
Regressão por mínimos quadrados: com x̄ e ȳ as médias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), a reta ŷ = a + b·x tem inclinação b = Sxy/Sxx e intercepto a = ȳ − b·x̄, então ela sempre passa por (x̄, ȳ). O coeficiente de correlação de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) fica entre −1 e 1; r² é a fração da variação de y explicada pela reta.
Médias
x̄ = 21/6 = 3,5
ȳ = 129/6 = 21,5
Somas de quadrados e de produtos
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −34,5
Reta de regressão
b = −34,5/17,5 = −1,971
a = 21,5 − (−1,971)·3,5 = 28,4
ŷ = 28,4 − 1,971·x
Valor previsto
ŷ = 28,4 + (−1,971)·1,5 = 25,44
Resíduo
e = 23 − 25,44 = −2,443
Resposta
e = −2,443
O ponto está abaixo da reta.
9.Testes qui-quadrado
Resposta: E = 23,83
Testes qui-quadrado: compare as frequências observadas O com as frequências E esperadas sob H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Aderência: E = n·p para cada categoria, gl = k − 1 (menos um para cada parâmetro estimado a partir dos dados). Independência em uma tabela r × c: E = total da linha × total da coluna / total geral, gl = (r − 1)(c − 1). Rejeite H₀ quando χ² ultrapassar o valor crítico para o α escolhido.
Frequência esperada
E = 78·44/144 = 23,83
Resposta
E = 23,83
10.Testes qui-quadrado
Resposta: χ² = 10
Testes qui-quadrado: compare as frequências observadas O com as frequências E esperadas sob H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Aderência: E = n·p para cada categoria, gl = k − 1 (menos um para cada parâmetro estimado a partir dos dados). Independência em uma tabela r × c: E = total da linha × total da coluna / total geral, gl = (r − 1)(c − 1). Rejeite H₀ quando χ² ultrapassar o valor crítico para o α escolhido.