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1ºAula Separatrizes (Quartis) Iniciaremos nossa aula com alguns questionamentos básicos: sabe o que é separatriz? Já ouviram falar em quartis? Vamos conferir? Bons estudos! Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula, vocês serão capazes de: • compreender sobre organização dos dados – quartis; • conhecer os tipos de quartis; • saber como fazer o cálculo para determinar valores de quartis. Metódos Quantitativos II 6 1 - Noções de Quartis 2 - Aplicações de Quartis Seções de estudo 1 – Noções de Quartis Saber Mais Se um conjunto de dados é organizado em ordem de grandeza que divide o conjunto em duas partes iguais, damos o nome de MEDIANA. Se seguirmos com esse conceito, podemos pensar nos valores que podem ser divididos em QUATRO partes iguais, para eles damos o nome de QUARTIL, ou seja, primeiro quartil (Q1), segundo quartil (Q2 ou mediana) e terceiro quartil (Q3). Conceito QUARTIS Crespo (2002) defi ne quartis como os valores de uma série que a dividem em quatro partes iguais. Desta maneira, temos 3 quartis (Q1 ,Q2 e Q3) para dividir a série em quatro partes iguais. Observação: O quartil 2 ( Q2 ) sempre será igual a mediana da série. Mas vocês sabem dizer o por que isso acontece? Não?! Então, vamos entender... Segundo Crespo (2002), além das medidas de posição que estudamos (médias), há outras que, consideradas individualmente, não são medidas de tendência central, mas estão ligadas à mediana, relativamente à sua característica de separar a série em duas partes que apresentam o mesmo número de valores. Estas medidas são os quartis, os decis e os percentis. Toda distribuição pode ser dividida em quatro partes iguais. A essas divisórias damos o nome de QUARTIS. Portanto, temos Q1 (quartil 1), Q2 (quartil 2), Q3 (quartil 3). Percebam, a seguir, a Imagem 1. Vejam que ela tem as divisões de quartis (Q1, Q2, Q3), determinando 4 partes iguais, 25% para cada uma delas. Se observarmos, o Q2 está no centro da distribuição, portanto, podemos considerá-lo como mediana, ou seja, terá o mesmo valor (Q2 = mediana). Imagem 1 25% 25% 25% 25% Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 25% 25% 25% 25% Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Fonte: criação da autora. Fonte: criação da autora. Fonte: criação da autora. O método mais prático é utilizar o princípio do cálculo da mediana para os 3 quartis. Na realidade, serão calculadas 3 medianas em uma mesma série: a mediana central (Q2), conforme apresentado na Imagem 2, é a mediana de Q0 e Q4. Imagem 2 A mediana Q1 é a que se apresenta entre os valores Q0 e Q2, conforme Imagem 3. Imagem 3 25% 25% Q0 Q1 Q2 E Q3 é a mediana que se encontra entre os valores de Q2 e Q4, conforme Imagem 4. Imagem 4 25% 25% Q2 Q3 Q4 Fonte: criação da autora. Deste modo, podemos afirmar que, para calcular os quartis Q1, Q2 e Q3, sempre aplicaremos o conceito de Mediana. Para que possamos fixar melhor esses conceitos, vamos, na próxima seção, procurar aplicá-los?! 2 - Aplicações de Quartis Nesta seção, vamos ver a aplicação da teoria de Quartis, ou seja, como podemos encontrar os valores dos Q1, Q2 e Q3. →Dados não agrupados Exemplo 1: Encontre os quartis da série: 4, 2, 6, 9, 10, 15, 20. O primeiro passo a ser dado é ordenar a série, ou seja, colocá-la em ordem crescente ou decrescente. Deste modo, teremos os seguintes valores: 2, 4, 6, 9, 10, 15, 20. Depois de colocado em ordem crescente, vamos identificar a quantidade de números que existem na série. Percebam que a quantidade é 7, ou seja, existem 7 números nessa sequência. Quando a quantidade de termos da sequência é ÍMPAR, basta localizarmos o termo que está na posição central. Daí localizamos o Q2, que é a mesma coisa que mediana. O valor 9 divide a série acima em duas partes iguais, ou seja, duas sequências (sequência 1 e sequência 2). Logo, a Mediana será 9, que será igual ao segundo quartil (Q2). Sequência 1 = 2, 4, 6 Sequência 2 = 10, 15, 20 → Temos agora duas sequências: Como sendo os dois grupos de valores iguais proporcionados pela mediana ou o segundo quartil. Para o cálculo do quartil 1 e 3 basta calcular as medianas das partes iguais provenientes da verdadeira Mediana da série (quartil 2). → Para a sequência 1, temos: Sequência 1 = 2, 4, 6 Novamente, temos que verificar a quantidade de termos. Temos 3 termos, portanto, quantidade ÍMPAR. Basta localizarmos o termo central e encontraremos o primeiro quartil (Q1). → Já para a sequência 2, temos: Sequência 2 = 10, 15, 20 Novamente temos que verificar a quantidade de termos. Temos 3 termos, portanto, quantidade ÍMPAR. Basta 7 Sequência 1 = 1, 2, 3, 4 Sequência 2 = 5, 9, 10, 12 localizarmos o termo central e encontraremos o primeiro quartil (Q1). Deste modo, temos que o primeiro quartil (Q1) será igual a 4, o segundo quartil (Q2) será 9 e o terceiro quartil (Q3) será igual a 15. Vamos ver agora um exemplo com quantidade PAR na sequência... Exemplo 2: Calculem os quartis da série: 2, 10, 13, 9, 5, 6, 5, 3, 9, 7, 1, 1 Quartil 2 = Mediana. Caso não se lembrem do cálculo da mediana, voltem à aula da disciplina de Métodos Quantitativos I!!! Aplicando os mesmos passos do exemplo anterior temos: O primeiro passo a ser dado é ordenar a série, ou seja, colocá-la em ordem crescente ou decrescente. Desse modo, teremos os seguintes valores: 1, 1, 2, 3, 5, 5, 6, 7, 9, 9, 10, 13 Percebemos que a quantidade de valores é PAR, portanto, temos que localizar os dois termos centrais da distribuição, somar e dividir por 2. Dessa maneira, estaremos encontrando o valor da mediana, ou seja, do Q2. 1, 1, 2, 3, 5, 5, 6, 7, 9, 9, 10, 13 Q2=(5+6)/2 Q2 = 5,5 De maneira análoga, teremos o cálculo do quartil 1 (Q1), que será a mediana da série à esquerda (1, 1, 2, 3, 5, 5). Novamente, verificamos que a quantidade de termos é PAR, então resta-nos, localizar os dois termos centrais, somar e dividir por 2, como está demonstrado a seguir: 1, 1, 2, 3, 5, 5 Q1=(2+3)/2 Q1 = 2,5 Já para o cálculo do quartil 3 (Q3) será a mediana da série à direita (6, 7, 9, 9, 10, 13), mas, adotando os mesmos passos anteriores, ou seja, verificando a quantidade de termos que é par, localizando os dois valores centrais, somando e dividindo por 2. 6, 7, 9, 9, 10, 13 Q3=(9+9)/2 Q3 = 9 Desta maneira, temos que o primeiro quartil (Q1) será igual a 2,5, o segundo quartil (Q2) será 5,5 e o terceiro quartil (Q3) será igual a 9. Alguma dúvida? Entenderam como calcular os quartis de sequências com quantidade de valores ímpares e pares? Não?! Vamos ver mais um exemplo... Exemplo 3: Encontre os quartis da série: 3, 5, 9, 12, 5, 4, 2, 10, 1 O primeiro passo a ser dado é ordenar a série, ou seja, colocá-la em ordem crescente ou decrescente. → Deste modo, teremos os seguintes valores: 1, 2, 3, 4, 5, 5, 9, 10, 12 Depois de colocado em ordem crescente, vamos identificar a quantidade de números que existem na série. Percebam que a quantidade é 9, ou seja, existem 9 números nessa sequência. Quando a quantidade de termos da sequência é ÍMPAR, basta localizarmos o termo que está na posição central. Daí localizamos o Q2, que é a mesma coisa que mediana. O valor 5 divide a série acima em duas partes iguais, ou seja, duas sequências (sequência 1 e sequência 2). Logo, a Mediana será 5, que será igual ao segundo quartil (Q2). → Temos agora duas sequências: Como sendo os dois grupos de valores iguais proporcionados pela mediana ou o segundo quartil. Para o cálculo do quartil 1 e 3 basta calcular as medianas das partes iguais provenientes da verdadeira Mediana da série (quartil 2). → Para a sequência 1, temos: Sequência 1 = 1, 2, 3, 4 Novamente, temos que verificar a quantidade de termos. Agora temos 4 termos, portanto, quantidade PAR. Desta vez, o cálculo é um pouco diferente. Basta localizarmos os termos centrais, somar e dividir por dois para encontraremos o primeiro quartil (Q1). Q1=(2+3)/2 Q1 = 2,5 → Já para a sequência 2, temos: Sequência2 = 5, 9, 10, 12 Novamente, temos que verificar a quantidade de termos. Temos 4 termos, portanto, quantidade PAR. Novamente, somamos os dois termos centrais, somamos e dividimos por dois para encontraremos o primeiro quartil (Q3): Q3=(9+10)/2 Q3 = 9,5 Dessa maneira, temos que o primeiro quartil (Q1) será igual a 2,5, o segundo quartil (Q2) será 5 e o terceiro quartil (Q3) será igual a 9,5. → Dados agrupados sem intervalos de classe: Agora, vejamos um exemplo de cálculo de quartil quando temos os valores repetidos, disponibilizados em tabela. Exemplo 4: Vejamos a tabela a seguir, onde a mesma apresenta valores de idade com suas respectivas repetições. Idade fi 15 2 16 3 17 5 18 4 19 3 20 1 Total 18 Primeiramente, temos que montar a FAC, pois é ela que vai nos indicar em qual classe está localizado o quartil desejado. Considerando os valores da tabela anterior, vamos calcular a FAC... Metódos Quantitativos II 8 Idade fi FAC 15 2 2 16 3 5 17 5 10 18 4 14 19 3 17 20 1 18 Total 18 - Após o cálculo da FAC, vamos verificar quais são as posições dos quartis que queremos calcular... Por exemplo, se tivermos que calcular o valor do quartil 1, Q1, temos que encontrar qual a posição que esse quartil está, considerando a fórmula a seguir... Sx = x. ∑ fi 4 Percebam que a fórmula é para localizarmos a posição do quartil, por isso adotaremos S para posição do quartil a ser calculado e x será adotado para qual quartil se quer encontrar. ** Se tivermos, por exemplo, que encontrar a posição do primeiro quartil, teremos x = 1. Desse modo, teremos a seguinte disponibilização dos valores na fórmula: S1 = 1. ∑ fi 4 ** Se tivermos, por exemplo, que encontrar a posição do segundo quartil, teremos x = 2. Desta maneira, teremos a seguinte disponibilização dos valores na fórmula: S2 = 2. ∑ fi 4 Para Refl etir Importante observar que a posição do segundo quartil é a mesma posição da mediana, pois podemos simplifi car na expressão 2 por 4, resultado a fórmula a seguir... S2 = 2. ∑ fi 4 ** Se tivermos, por exemplo, que encontrar a posição do terceiro quartil, teremos x = 3. Deste modo, teremos a seguinte disponibilização dos valores na fórmula: S3 = 3. ∑ fi 4 Somente depois da posição calculada é que encontramos o valor do quartil, disponibilizada na coluna da esquerda... Vamos praticar?! Voltamos à tabela anterior, aquela que calculamos a FAC: Idade fi Fac 15 2 2 16 3 5 17 5 10 18 4 14 19 3 17 20 1 18 Total 18 - Vamos calcular os valores de Q1, Q2 e Q3... → Calculado Q1. Primeiro, vamos calcular a posição do Q1: Sx = x. ∑ fi 4 Vejam que temos para x = 1, ∑fi = 18. Desta maneira, teremos: S1 = 1. 18 4 Dividindo 18 por 4 teremos 4, 5. S1=1.(4,5) O que resulta em: S1=4,5 Encontrando a posição de Q1 (4,5), vamos localizar na FAC onde esse valor se encontra. Se observarmos podemos verificar que está localizado na segunda classe, ou seja, na segunda linha, pois temos até a segunda classe 5 elementos, 5 valores distribuídos. Portanto, se a posição do primeiro quartil, Q1, está na segunda classe, o VALOR de Q1 é 16, valor correspondente à segunda classe. → Calculado Q2: Primeiro, vamos calcular a posição do Q2: Sx = x. ∑ fi 4 Vejam que temos para x = 1, ∑fi = 18. Desta maneira, teremos... S2 = 2. 18 4 Dividindo 18 por 4 teremos 4,5. S2=2.(4,5) O que resulta em... S2=9 Encontrando a posição de Q2 (9), vamos localizar na FAC onde esse valor se encontra. Se observarmos podemos verificar que está localizado na terceira classe, ou seja, na terceira linha, pois temos até a terceira classe 10 elementos, 10 valores distribuídos. Portanto, se a posição do segundo quartil, Q2, está na terceira classe, o VALOR de Q2 é 17, valor correspondente à terceira classe. → Calculado Q3... Primeiro, vamos calcular a posição do Q3... Sx = x. ∑ fi 4 Vejam que temos para x = 1, ∑fi = 18. Desta maneira, teremos... S3 = 3. 4 18 Dividindo 18 por 4 teremos 4,5. S3=3.(4,5) O que resulta em... 9 S3=13,5 Encontrando a posição de Q3 (13,5), vamos localizar na FAC onde esse valor se encontra. Se observarmos podemos verificar que está localizado na quarta classe, ou seja, na quarta linha, pois temos até a quarta classe 14 elementos, 14 valores distribuídos. Portanto, se a posição do terceiro quartil, Q3, está na quarta classe, o VALOR de Q3 é 18, valor correspondente à quarta classe. → Dados agrupados com intervalos de classe: Agora, vejamos um exemplo de cálculo de quartil quando temos os valores repetidos, disponibilizados em tabela. Exemplo 5: Vejamos a tabela a seguir, que apresenta valores de idade com suas respectivas repetições. Gasto fi 40 80 10 80 120 89 120 160 206 160 200 219 200 240 155 240 280 78 280 320 30 320 360 18 360 400 11 816 Primeiramente, temos que montar a FAC, pois é ela que vai nos indicar em qual classe está localizado o quartil desejado. Considerando os valores da tabela anterior, vamos calcular a FAC: Gasto fi FAC 40 80 10 10 80 120 89 99 120 160 206 305 160 200 219 524 200 240 155 679 240 280 78 757 280 320 30 787 320 360 18 805 360 400 11 816 816 - Após o cálculo da FAC, vamos verificar quais são as posições dos quartis que queremos calcular. Por exemplo, se tivermos que calcular o valor do quartil 1, Q1, temos que encontrar qual a posição que esse quartil está, considerando a fórmula a seguir: Sx = x. ∑ fi 4 Percebam que a fórmula é para localizarmos a posição do quartil, por isso adotaremos P para posição do quartil a ser calculado e x será adotado para qual quartil se quer encontrar. ** Se tivermos, por exemplo, que encontrar a posição do primeiro quartil, teremos x = 1. Dessa maneira, teremos a seguinte disponibilização dos valores na fórmula: S1 = 1. ∑ fi 4 ** Se tivermos, por exemplo, que encontrar a posição do segundo quartil, teremos x = 2. Desse modo, teremos a seguinte disponibilização dos valores na fórmula: S2 = 2. ∑ fi 4 Para Refl etir Importante observar que a posição do segundo quartil é a mesma posição da mediana, pois podemos simplifi car na expressão 2 por 4, resultado a fórmula a seguir: S2 = 2. ∑ fi 4 ** Se tivermos, por exemplo, que encontrar a posição do terceiro quartil, teremos x = 3. Dessa maneira, teremos a seguinte disponibilização dos valores na fórmula: S3 = 3. ∑ fi 4 Somente depois da posição calculada é que encontramos o valor do quartil. Para esse cálculo, no caso de dados agrupados com intervalos de classe, ainda é necessário adotar mais uma fórmula: Qx = li + [x .∑ fi4 [fac (ant) .h fi → Onde: li = limite inferior da classe do quartil ∑fi = total de fi fac(ant) = frequência acumulada anterior à classe do quartil h = amplitude da classe do quartil fi = frequência da classe do quartil Vamos praticar?! Voltamos à tabela anterior, aquela que calculamos a FAC: Gasto fi FAC 40 80 10 10 80 120 89 99 120 160 206 305 160 200 219 524 200 240 155 679 240 280 78 757 280 320 30 787 320 360 18 805 360 400 11 816 816 - Q1 Q2 Q3 Metódos Quantitativos II 10 Vamos calcular os valores de Q1, Q2 e Q3. → Calculando Q1. Primeiro, vamos calcular a posição do Q1: Sx = x. fi 4 ∑ Vejam que temos para x = 1, ∑ fi = 816. Desta maneira, teremos... S1 = 1. 816 4 Dividindo 816 por 4 teremos 204. S1=1.(204) O que resulta em: S1=204 Encontrando a posição de Q1 (204), vamos localizar na FAC onde esse valor se encontra. Se observarmos podemos verificar que está localizado na terceira classe, ou seja, na terceira linha, pois temos até a segunda classe 305 elementos, 305 valores distribuídos. Portanto, se a posição do primeiro quartil, Q1, está na terceira classe. Ao localizarmos a posição do Q1, temos agora que colocar na fórmula a seguir: Qx = li + [x.∑ fi4 [fac (ant) .h fi → Onde: li = 120 ∑ fi = 816 fac(ant) = 99 h = 40 fi = 206 Q1 = 120 + [1 .8164 [99 .40 206 Q1 = 120 + [1. [99 .40 206 (204) Q1 = 120 + [ [99 .40 206 204 Q1 = 120 + .40 206 4200 Q1 = 120 + 206 105 Q1 = 120 + 20,38 Q1 = 140 ,38 Resumindo Vejam que, primeiramente, substituímos os valores na fórmula. Em seguida, divida o valor de 816 por 4, resultando em 204. O próximo passo é multiplicar o valor de x (1) por 204. Depois disso, temos que resolver o que está dentro do colchete, 204 – 99, resultando em 105. Podemos prosseguir com os cálculos, fazendo a multiplicação de 105 por 40, que dá 4200. Após isso, vamos dividir 4200 por 206, resultando 20,38. Por último, somamos 120 com 20,38, tendo com VALOR de Q1 140,38. ** Dessa maneira, podemos concluir que, para a tabela apresentada, Q1 encontra-se na posição 204 e tem como valor 140,38. → Calculando Q2. Primeiro, vamos calcular a posição do Q2: Sx = x. ∑ fi 4 Vejam que temos para x = 1, ∑ fi = 816. Deste modo, teremos: S2 = 2. 816 4 Dividindo 816 por 4 teremos 204. S2=2.(204) O que resulta em... S2=408 Encontrando a posição de Q2 (408), vamos localizar na FAC onde esse valor se encontra. Se observarmos, podemos verificar que está localizado na quarta classe, ou seja, na quarta linha, pois temos até a terceira classe 524 elementos, 524 valores distribuídos. Portanto, se a posição do segundo quartil, Q2, está na quarta classe. Ao localizarmos a posição do Q2, temos agora que colocar na fórmula a seguir: Qx = li + [x .∑ fi4 [fac (ant) .h fi → Onde: li = 160 ∑ fi = 816 fac(ant) = 305 h = 40 fi = 219 Qx = 160 + [2.8164 [305 . 40 219 40Qx = 160 + [2. [305 . 219 204 Qx = 160 + [ [305 .40 219 408 Qx = 160 + 103 .40 219 Qx = 160 + 4120 219 Qx = 160 + 18,8 Qx = 178,8 Resumindo Vejam que, primeiramente, substituímos os valores na fórmula. Em seguida, divida o valor de 816 por 4, resultando em 204. O próximo passo é multiplicar o valor de x (2) por 204, obtendo 408. Depois disso, temos que resolver o que está dentro do colchete, 408 – 305, resultando em 103. Podemos prosseguir com os cálculos, fazendo a multiplicação de 103 por 40, que dá 4120. Após isso, vamos dividir 4120 por 219, resultando 18,8. Por último, somamos 160 com 18,8, tendo com VALOR de Q2 178,8. 11 ** Deste modo, podemos concluir que, para a tabela apresentada, Q2 encontra-se na posição 408 e tem como valor 178,8. → Calculando Q3. Primeiro, vamos calcular a posição do Q3. Sx = x. ∑ fi 4 Vejam que temos para x = 1, ∑fi = 816. Desta maneira, teremos: S3 = 3.816 4 Dividindo 816 por 4 teremos 204. S3=3.(204) O que resulta em: S3=612 Encontrando a posição de Q3 (612), vamos localizar na FAC onde esse valor se encontra. Se observarmos, podemos verificar que está localizado na quinta classe, ou seja, na quinta linha, pois temos até a quinta classe 679 elementos, 679 valores distribuídos. Portanto, se a posição do terceiro quartil, Q3, está na quinta classe. Ao localizarmos a posição do Q3, temos agora que colocar na fórmula a seguir: Qx = li + [x . ∑ fi 4 [fac (ant) .h fi → Onde: li = 200 ∑fi = 816 fac(ant) = 524 h = 40 fi = 155 Q3 = 200 + [3 .8164 [524 .40 155 Q3 = 200 + 3 . (204) [524 .40 155 [ Q3 = 200 + 612 [524 .40 155 [ Q3 = 200 + 88 .40 155 Q3 = 200 + 3520 155 Q3 = 200 + 22,7 Q3 = 222,7 Resumindo Vejam que, primeiramente, substituímos os valores na fórmula. Em seguida, divida o valor de 816 por 4, resultando em 204. O próximo passo é multiplicar o valor de x (3) por 204, obtendo 612. Depois disso, temos que resolver o que está dentro do colchete, 612 – 524, resultando em 88. Podemos prosseguir com os cálculos, fazendo a multiplicação de 88 por 40, que dá 3520. Após isso, vamos dividir 3520 por 155, resultando 22,7. Por último, somamos 200 com 22,7, tendo com VALOR de Q2 222,7. ** Dessa maneira, podemos concluir que, para a tabela apresentada, Q3 encontra-se na posição 612 e tem como valor 222,7. Chegamos, assim, ao fi nal de nossa primeira aula. Espero vocês na próxima aula, quando, então, investigaremos sobre Separatrizes (Decil). Até lá! Retomando a aula Parece que estamos indo bem! Então, para encerrar a Aula 01, vamos recordar os temas que foram abordados: 1 – Noções de Quartis Nessa seção, estudamos os quartis e suas funcionalidades. 2 – Aplicação de quartis Nessa seção, estudamos como calcular cada um dos quartis (Q1, Q2, Q3) nos três tipos de distribuição (dados não agrupados, dados agrupados sem intervalos de classe e dados agrupados com intervalos de classe). CRESPO. A. A. Estatística fácil. 18. ed. São Paulo: Saraiva, 2002. Amostra Estatística. Disponível em: <www. amostraestatística.hpg.ig.com.br/historia.htm> Estatística. Disponível em: <www.esgb-antero-quental. rcts.pt/NMAT/estatistica.htm#História> Sómatemática. Disponível em: <www.somatemática. com.br> Vale a pena Vale a pena ler Vale a pena acessar Minhas anotações