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
As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 26 e 44,3 min? Dê P em forma decimal.
μ = 32σ = 6x1 = 26x2 = 44,3
P =
2.Distribuição normalDifícil
As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Calcule o valor x abaixo do qual estão 99% delas (o percentil 99).
μ = 32σ = 6P = 99%
x = min
3.Intervalos de confiançaMédia
Um intervalo de confiança de 95% para uma média, baseado em 100 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 1,1. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 99% com os mesmos dados?
95%n₁ = 100E₁ = 1,199%
E₂ =
4.Intervalos de confiançaDifícil
Um estudo piloto sugere que cerca de 0,2 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 99% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,01?
p ≈ 0,2E = 0,0199%
n =
5.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
Afirma-se que a média de uma população é 80; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 18. Uma amostra aleatória de 36 observações tem média 77,48. Teste H₀: μ = 80 contra H₁: μ ≠ 80. Encontre o valor p p.
μ₀ = 80σ = 18n = 36x̄ = 77,48H₁: μ ≠ μ₀
p =
6.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
Uma amostra de 100 medições tem média 203,5. O desvio-padrão da população é 12. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 99 % para a média.
x̄ = 203,5σ = 12n = 10099%
U =
7.Regressão linear e correlaçãoMédia
A tabela dá 6 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.
A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (20, 66). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.
n = 5(20, 66)
e =
9.Testes qui-quadradoMédia
A tabela de contingência mostra frequências observadas. Calcule a estatística qui-quadrado χ² para o teste de independência entre as variáveis de linha e de coluna. Não use correção de continuidade.
N = 1802 × 3
χ² =
10.Testes qui-quadradoDifícil
Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 11 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?
k = 11
df =
3Soluções
1.Distribuição normal
Resposta: P = 0,8212
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.
Pontuações z
z₁ = (26 − 32)/6 = −1
z₂ = (44,3 − 32)/6 = 2,05
Área entre os valores
P = Φ(2,05) − Φ(−1) = 0,9798 − 0,1587 = 0,8212
Resposta
P = 0,8212
2.Distribuição normal
Resposta: x = 45,96 min
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) = 0,99 → z = 2,326
De volta a x
x = 32 + 2,326·6 = 45,96 min
Resposta
x = 45,96 min
3.Intervalos de confiança
Resposta: E₂ = 1,446
Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.
Razão das margens
E₂/E₁ = (2,576/1,96)·√(100/100) = 1,314
Nova margem
E₂ = 1,1·1,314 = 1,446
Resposta
E₂ = 1,446
4.Intervalos de confiança
Resposta: n = 10618
Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.
Resolver em ordem a n
n = 2,576²·0,2·0,8/0,01² = 10617
Arredondar para cima
n = 10618
Resposta
n = 10618
5.Testes de hipóteses e intervalos de confiança
Resposta: p = 0,4009
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.
Estatística de teste
SE = σ/√n = 18/√36 = 3
z = (77,48 − 80)/3 = −0,84
Área da cauda
Φ(0,84) = 0,7995
1 − Φ(0,84) = 0,2005
Valor p
p = 2·0,2005 = 0,4009
Resposta
p = 0,4009
p > 0,05, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5%.
6.Testes de hipóteses e intervalos de confiança
Resposta: U = 206,6
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).
Margem de erro
E = 2,576·12/√100 = 3,091
Limite do intervalo
U = 203,5 + 3,091 = 206,6
Resposta
U = 206,6
7.Regressão linear e correlação
Resposta: r = 0,8998
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 = 1424 − 27·304/6 = 56
Sxx = 139 − 27²/6 = 17,5
Syy = 15624 − 304²/6 = 221,3
Coeficiente de correlação
r = 56/√(17,5·221,3) = 0,8998
Resposta
r = 0,8998
8.Regressão linear e correlação
Resposta: e = −2,45
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 = 105/5 = 21
ȳ = 364/5 = 72,8
Somas de quadrados e de produtos
Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 174
Reta de regressão
b = 174/40 = 4,35
a = 72,8 − 4,35·21 = −18,55
ŷ = −18,55 + 4,35·x
Valor previsto
ŷ = −18,55 + 4,35·20 = 68,45
Resíduo
e = 66 − 68,45 = −2,45
Resposta
e = −2,45
O ponto está abaixo da reta.
9.Testes qui-quadrado
Resposta: χ² = 6,33
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.
gl = 2. Para α = 0,05 o valor crítico é 5,991, então H₀ (independência) é rejeitada.
10.Testes qui-quadrado
Resposta: df = 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.