Testes qui-quadrado: exercícios com soluções passo a passo

Também chamado: teste qui-quadrado · teste χ²

Exercícios grátis de Testes qui-quadrado com diagramas, dicas e soluções completas resolvidas. Valores novos a cada vez, em três níveis: aderência, teste de independência, decisão pelo valor crítico.

Exercício gratuitoFácil
corvermelhaslaranjaamareloverdesazuisobservado6129442145afirmado30%20%20%15%15%

Um fabricante de balas afirma as proporções de cores mostradas na tabela. Uma amostra aleatória de 200 balas dá as frequências observadas. Calcule a estatística qui-quadrado de aderência χ² para H₀: as proporções afirmadas estão corretas.

n = 200k = 5
Próximo exercício →
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O que você pratica

  1. Fáciladerência
  2. Médiateste de independência
  3. Difícildecisão pelo valor crítico

Fórmulas principais

Estatística de teste
χ² = Σ(O − E)²/E
Aderência
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Independência
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

Aprenda Testes qui-quadrado do zero

Antes disso: Testes de hipóteses e intervalos de confiança

1O que faz um teste qui-quadrado

Um teste qui-quadrado (χ²) compara contagens. Ele pergunta se as contagens observadas diferem das esperadas mais do que o acaso explicaria.

Exemplo: você lança um dado 60 vezes. Se ele for honesto, cada face deve sair cerca de 60 · 1/6 = 10 vezes. Essas são as contagens esperadas E.

Você observa 8, 12, 9, 11, 6 e 14. Essas são as contagens observadas O. Elas nunca são exatamente 10, mesmo com um dado honesto. A questão é se estão longe demais.

Como em todo teste de hipóteses, H₀ diz que nada de especial está acontecendo: o dado é honesto, ou duas variáveis são independentes.

Autoavaliação Um dado é lançado 120 vezes para testar se é honesto. Qual é a contagem esperada para cada face?
  1. 1/6
  2. 120
  3. 20
  4. 6

Resposta: 20. E = n · p = 120 · 1/6 = 20. A probabilidade 1/6 não é uma contagem; é preciso multiplicá-la pelo número de lançamentos.

2A estatística de teste

Para cada categoria, tome a diferença O − E, eleve-a ao quadrado e divida por E. Depois some sobre todas as categorias:

χ² = Σ (O − E)² / E

Elevar ao quadrado torna todos os termos positivos. Dividir por E faz uma diferença de 4 pesar mais quando se esperavam só 10 do que quando se esperavam 1000.

Para o dado: (8 − 10)²/10 + (12 − 10)²/10 + … + (14 − 10)²/10 = (4 + 4 + 1 + 1 + 16 + 16)/10 = 4,2.

Os graus de liberdade deste teste de aderência são gl = k − 1, em que k é o número de categorias. Seis faces dão gl = 5.

Um χ² grande significa que os dados se ajustam mal a H₀. Rejeite H₀ se χ² for maior que o valor crítico da tabela. Em α = 0,05:

  • gl 1: 3,841, gl 2: 5,991, gl 3: 7,815
  • gl 4: 9,488, gl 5: 11,070, gl 6: 12,592

Para o dado, 4,2 está abaixo de 11,070, então não há evidência de que ele seja viciado.

Autoavaliação Uma categoria tem O = 14 e E = 10. O que ela acrescenta a χ²?
  1. 0,4
  2. 1,6
  3. 16
  4. 4

Resposta: 1,6. (14 − 10)²/10 = 16/10 = 1,6. Esquecer de elevar ao quadrado dá 0,4, e esquecer de dividir por E dá 16.

3O teste de independência

Uma tabela de contingência conta os casos segundo duas variáveis ao mesmo tempo, como tratamento (linhas) e resultado (colunas). H₀: as duas variáveis são independentes.

Se elas são independentes, a contagem esperada em cada célula decorre dos totais:

E = total da linha × total da coluna / total geral

Então χ² é calculado com a mesma fórmula de antes, sobre todas as células da tabela, sem os totais.

df = (r − 1)(c − 1)

Aqui r é o número de linhas e c o número de colunas, sem contar os totais. Uma tabela 2×2 tem gl = 1.

Autoavaliação Numa tabela com total geral 120, uma célula tem total de linha 40 e total de coluna 30. Qual é a sua contagem esperada?
  1. 10
  2. 1200
  3. 3
  4. 70

Resposta: 10. E = 40 · 30 / 120 = 1200/120 = 10. 1200 esquece de dividir pelo total geral.

4O método passo a passo

  1. Enuncie H₀: as proporções declaradas estão certas (aderência) ou as variáveis são independentes.
  2. Calcule todas as contagens esperadas: E = n · p, ou total da linha × total da coluna / total geral.
  3. Para cada célula, calcule (O − E)²/E. Some tudo para obter χ².
  4. Encontre gl: k − 1 para aderência, (r − 1)(c − 1) para independência.
  5. Procure o valor crítico para esse gl em α = 0,05.
  6. Rejeite H₀ se χ² for maior que o valor crítico. Enuncie a conclusão em palavras.

Verifique: as contagens esperadas de cada linha e coluna somam os mesmos totais que as contagens observadas.

5Um exemplo resolvido

Acompanhe cada passo. Tente prever o próximo antes de abri-lo.

Exemplo resolvido

Em um ensaio, 120 pacientes recebem um novo medicamento (linha A) e 100 recebem placebo (linha B). A coluna 1 conta os pacientes que melhoraram, a coluna 2 os que não melhoraram. Teste em α = 0,05 se o resultado é independente do tratamento.

1

Leia a tabela

12ΣABΣ56641205446100110110220

Totais das linhas: 120 e 100. Totais das colunas: 110 e 110. Total geral: 220.

2

Frequências esperadas

EA1 = 120 · 110 / 220 = 60, EA2 = 60
EB1 = 100 · 110 / 220 = 50, EB2 = 50
12ΣABΣ56(60)64(60)12054(50)46(50)100110110220
3

A estatística

χ² = (56 − 60)²/60 + (64 − 60)²/60 + (54 − 50)²/50 + (46 − 50)²/50
χ² = 0,267 + 0,267 + 0,32 + 0,32 = 1,173
4

Graus de liberdade e valor crítico

gl = (2 − 1)(2 − 1) = 1, χ²crit = 3,841
5

Decida

3,8415%1,17χ²

1,173 é menor que 3,841, então χ² não está na região de rejeição. Não rejeite H₀.

Resposta

χ² ≈ 1,17 < 3,841: sem evidência significativa de que a melhora dependa do tratamento.

6Erros comuns

  • Usar porcentagens ou proporções em vez de contagens. O χ² só funciona com contagens.
  • Dividir por O em vez de por E.
  • Incluir a linha ou a coluna de totais na soma.
  • Usar o gl errado: para uma tabela é (r − 1)(c − 1), e não o número de células menos um.
  • Rejeitar H₀ quando χ² é menor que o valor crítico. Só um χ² grande é evidência contra H₀.
Autoavaliação Um teste de independência usa uma tabela com 3 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade ele tem?
  1. 11
  2. 12
  3. 5
  4. 6

Resposta: 6. gl = (3 − 1)(4 − 1) = 2 · 3 = 6. 11 é o número de células menos um, que é a regra de aderência aplicada por engano a uma tabela.

7Como são as questões de prova

  • Fácil: aderência. Contagens de faces de um dado ou de cores de balas contra proporções declaradas; calcule χ².
  • Médio: o teste de independência. Calcule as contagens esperadas a partir dos totais e depois χ², sem correção de continuidade.
  • Difícil: a decisão pelo valor crítico. Encontre gl e o valor crítico χ²crit em α = 0,05 na tabela.

Uma verificação rápida: χ² nunca é negativo, e só é 0 quando toda contagem observada é igual à esperada.

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Exemplos resolvidos

Exemplo 1Fácil
face123456observado534862505433

Um dado é lançado 300 vezes para testar se é honesto. As frequências de cada face são mostradas. Calcule a estatística qui-quadrado de aderência χ² para H₀: cada face tem probabilidade 1/6.

n = 300k = 6

Calcule χ²

Mostrar dicas
  1. Frequências esperadas sob H₀: E = n·p para cada categoria.
  2. E = 50, 50, 50, 50, 50, 50.
  3. Some (O − E)²/E em todas as categorias.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

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.

Frequências esperadas

E = 300·p = 50, 50, 50, 50, 50, 50

Estatística qui-quadrado

χ² = (53 − 50)²/50 + (48 − 50)²/50 + (62 − 50)²/50 + (50 − 50)²/50 + (54 − 50)²/50 + (33 − 50)²/50
χ² = 9,24

Resposta

χ² = 9,24

gl = 5. Para α = 0,05 o valor crítico é 11,070, então H₀ é não rejeitada.

Exemplo 2Média
tossesem tosseTotalfumantes334780não fumantes3961100Total72108180

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 × 2

Calcule χ²

Mostrar dicas
  1. Frequência esperada de cada célula: E = total da linha × total da coluna / total geral.
  2. E = 32, 48 | 40, 60.
  3. Some (O − E)²/E em todas as 4 células.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

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.

Frequências esperadas

fumantes: 80·72/180 = 32, 80·108/180 = 48
não fumantes: 100·72/180 = 40, 100·108/180 = 60

Estatística qui-quadrado

χ² = (33 − 32)²/32 + (47 − 48)²/48 + (39 − 40)²/40 + (61 − 60)²/60
χ² = 0,09375

Resposta

χ² = 0,09375

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é não rejeitada.

Exemplo 3Difícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 6 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 6

Calcule df

Mostrar dicas
  1. Os graus de liberdade contam quantas células podem variar livremente depois que os totais (e eventuais parâmetros estimados) estão fixados.
  2. Aderência: k − 1, menos um para cada parâmetro estimado.
  3. Independência: (r − 1)(c − 1).
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

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.

Graus de liberdade

df = (2 − 1)·(6 − 1) = 5

Resposta

df = 5

Perguntas e respostas

Testes qui-quadrado: o que é?

Um teste qui-quadrado (χ²) compara contagens. Ele pergunta se as contagens observadas diferem das esperadas mais do que o acaso explicaria.

Exemplo: você lança um dado 60 vezes. Se ele for honesto, cada face deve sair cerca de 60 · 1/6 = 10 vezes. Essas são as contagens esperadas E.

Testes qui-quadrado: como resolver os exercícios passo a passo?

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.

Testes qui-quadrado: quais são os erros mais comuns?
  • Divida cada diferença ao quadrado pela frequência esperada E, e não pela frequência observada O.
  • Divida cada diferença ao quadrado pela sua própria frequência esperada E antes de somar, e não o total por n.
  • As frequências esperadas vêm das margens, e não de distribuir o total igualmente: E = total da linha × total da coluna / total geral.
Testes qui-quadrado: o que se pratica?
  • Fácil: aderência
  • Média: teste de independência
  • Difícil: decisão pelo valor crítico

Cada exercício tem valores novos, então você aprende o método em vez de decorar uma resposta. Travou? Abra primeiro uma dica pequena, e a explicação completa só quando precisar.

Como a prática funciona

  • Cada exercício tem valores novos, então você aprende o método em vez de decorar uma resposta.
  • Travou? Abra primeiro uma dica pequena, e a explicação completa só quando precisar.
  • Seu progresso, seus erros e seus exercícios salvos ficam guardados, para você revisar antes da prova.

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