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INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
                     2º SEMESTRE DE 2010




                       CAPÍTULO 3

              INTRODUÇÃO A PROBABILIDADE
                 E A INFERÊNCIA ESTATÍSTICA
INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
                           2º SEMESTRE DE 2010


                        OBSERVAÇÕES
      AMOSTRAGEM                             ANÁLISE DESCRITIVA

     PLANEJAMENTO DE                          E   EXPLORATÓRIA DE

      EXPERIMENTOS                                   DADOS



 PROBLEMA:                                         VERIFICAÇÃO DAS
FORMULAÇÃO DE
  HIPÓTESES                                           HIPÓTESES
                                                     FORMULADAS


                                                  INFERÊNCIA
                     DESENVOLVIMENTO              ESTATÍSTICA
                     DE NOVAS TEORIAS
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INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
                                                       PONTUAL

                            ESTIMAÇÃO

DUAS GRANDES                                          INTERVALAR
   ÁREAS
                              TESTE DE
                             HIPÓTESES
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TESTE DE HIPÓTESES:

  Problemas em engenharia (e nas demais áreas do
  conhecimento) exigem uma tomada de decisão entre
  aceitar ou rejeitar uma afirmação a cerca de uma
  característica populacional. A afirmação a ser investigada é
  denominada de hipótese e o procedimento de tomada de
  decisão sobre a hipótese é o que denominamos de teste de
  hipótese.
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TESTE DE HIPÓTESES:
  EXEMPLO:
  Suponha que estamos interessados na taxa de queima de um
  propelente sólido, usado para fornecer energia aos sistemas de
  escapamento de aeronaves. A taxa de queima é uma variável
  aleatória que pode ser descrita por um modelo de
  probabilidade. O interesse no problema consiste em verificar
  se a taxa média de queima (parâmetro do modelo de
  probabilidade) é ou não equivalente a 50 cm/s.
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TESTE DE HIPÓTESES:

  Um teste de HIPÓTESTES (ou de significância) é um
  procedimento formal para comparar dados observados com
  uma hipótese, cuja veracidade procura-se avaliar. A hipótese
  constitui-se em uma afirmação que se faz sobre os parâmetros
  de uma população ou de um modelo. Os resultados de um
  teste são expressos em termos de uma probabilidade que
  mede quão bem os dados e a hipótese concordam entre si
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

  Definição 1:
  Em estatística, uma hipótese, é uma afirmativa sobre uma
  propriedade da população, ou ainda, uma afirmação sobre os
  parâmetros de uma ou mais populações.

  Definição 2:
  Um teste de hipótese (ou teste de significâncias), é um
  procedimento para se verificar a veracidade ou não de uma
  hipótese estatística.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

  Consideremos o exemplo da taxa de queima de um propeleno sólido,
  acima apresentado. Nesse problema a tomada de decisão significa
  concluir por uma das duas seguintes alternativas.


  H0 : A taxa média de queima do propeleno sólido é 50 cm/s.
  H1 : A taxa média de queima do propeleno sólido não é 50 cm/s.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

  Sob ponto de vista estatístico, considerando que µ representa a taxa
  média de queima populacional, as hipóteses acima são definidas
  como.
  H0 : µ = 50 cm/s
  H1 : µ ≠ 50 cm/s
           A Hipótese H0 é chamada de hipótese nula enquanto que a
  hipótese H1 é chamada de hipótese alternativa.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

  Definição 4:
  A Hipótese Alternativa é a afirmativa de que o parâmetro populacional tem
  um valor que, de alguma forma, difere da hipótese nula.
  No exemplo, temos que a hipótese alternativa especifica valores de µ que
  podem ser maiores ou menores que 50 cm/s, nessa situação dizemos que a
  hipótese alternativa é bilateral.
  Em determinadas situações, podemos desejar formular uma hipótese
  unilateral, ou seja verificar se o valor de µ é especificamente maior ou
  menor que o valor definido pela hipótese nula.

  H0 : µ = 50 cm/s        H0 : µ = 50 cm/s        H0 : µ = 50 cm/s
  H1 : µ ≠ 50 cm/s        H1 : µ > 50 cm/s        H1 : µ < 50 cm/s
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

  A partir de um teste de hipóteses verificamos se os dados provenientes da
  amostra são consistentes com a hipótese em estudo. A medida que os
  dados forem consistentes com a hipótese, concluiremos que a hipótese é
  verdadeira; no entanto se essa informação for inconsistente com a
  hipótese, concluiremos que a hipótese é falsa. Destacamos que a
  veracidade ou falsidade de uma hipótese específica nunca pode ser
  conhecida com certeza, exceto se toda população fosse observada, o que é
  usualmente impossível na prática.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

  A estrutura de problemas de testes de hipóteses será idêntica em todas as
  aplicações que iremos considerar.
  1.   A hipótese nula é aquela que se deseja testar.
  2.   A rejeição dessa hipótese leva a aceitação da hipótese alternativa.
  3.   Testar a hipótese envolve considerar uma amostra aleatória, calcular
       uma estatística de teste a partir dos dados amostrais e, então a partir
       da estatística de teste tomar uma decisão com respeito à hipótese
       nula.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

  Definição 5:
   Uma estatística de teste é um valor calculado a partir dos dados
  amostrais e é usada para tomar a decisão sobre a rejeição ou não da
  hipótese nula. Para isso, faz-se necessário a comparação da
  estatística com um valor de referência a fim de ser possível a
  tomada de decisão de rejeição ou não da hipótese.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

  Com o objetivo de ilustrar as definições e conceitos acima,
  considere o problema da taxa de queima do propelente, introduzido
  anteriormente. A hipótese nula é a taxa média de queima ser 50
  cm/s; a alternativa é: essa taxa não é igual a 50 cm/s. Ou seja,
  desejamos testar
                           H0 : µ = 50 cm/s
                           H1 : µ ≠ 50 cm/s
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

   Suponha que uma amostra de n = 10 espécimes seja testada .
   A média amostral é uma estimativa da média verdadeira µ da
   população.
   Um valor da média amostral que caia próximo ao valor da hipótese
   de µ = 50 cm/s é uma evidência de que a média verdadeira µ é
   realmente 50 cm/s.
    Por outro lado, uma média amostral que seja consideravelmente
   diferente de 50 cm/s evidencia de que a hipótese alternativa H1 é
   válida.
   Assim, a média amostral é a estatística de teste nesse caso.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

   A média amostral pode assumir muitos valores.
   Suponha que se 48,5 <          < 51,5, não rejeitaremos a hipótese nula
   Ho: µ = 50.
   Se      < 48,5 ou     > 51,5, rejeitaremos a hipótese nula em favor da
   hipótese alternativa H1: µ ≠ 50.

    Região Crítica 1          Região de não Rejeição de Ho    Região Crítica 2
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

            A região de não rejeição de Ho por convenção,
   geralmente é chamada de região de aceitação. O limite entre as
   regiões crítica e a região de aceitação é chamada de valores
   críticos. Em nosso exemplo, os valores críticos são 48,5 e 51,5.
            É comum estabelecer conclusões relativas a hipótese
   nula Ho. Logo, rejeitaremos Ho em favor de H1 se a estatística
   de teste cair na região crítica e deixamos de rejeitar H0 caso
   contrário.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES



   Definição 6: Região crítica é definida pelo conjunto de valores para
   os quais a hipótese H0 é rejeitada.


   Definição 7: Valor (ES) crítico (s) valor a partir do(s) qual(is) a
   hipótese H0 é rejeitada, ou seja, valores limites da região crítica.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

   O procedimento de decisão acima estabelecido pode conduzir a uma
   de duas conclusões erradas.
   Por exemplo, a verdadeira taxa média de queima do propelente
   poderia ser igual a 50 cm/s.
    Entretanto, para os espécimes de propelente selecionados
   aleatoriamente que são testados, poderíamos observar um valor da
   estatística de teste dentro na região crítica.
    Rejeitaríamos então a hipótese nula Ho em favor da alternativa H1
   quando, de fato, Ho seria realmente verdadeira.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES



   Definição 8:

   O erro tipo I é definido quando rejeitamos a hipótese Ho,
   quando ela é de fato verdadeira.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   Agora, a verdadeira taxa média de queima do propelente é
   diferentes de 50 cm/s.
   Para os espécimes de propelente selecionados aleatoriamente
   que são testados, poderíamos observar um valor de estatística
   de teste dentro da região de aceitação.
   Nesse caso,      não rejeitaríamos H0, isto é,     falharíamos em
   rejeitar H0 quando ela de fato não é verdadeira.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   Definição 9:

   O erro tipo II é definido quando não rejeitamos a hipótese Ho,
   quando ela é de fato falsa.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   RESUMO:

       D EC I SÃO   BA SEA DA         S ITUAÇÃO   N A POPULAÇ ÃO

       N A A MOSTRA             H0 Verdadeira        H0 Falsa


       Não rejeitar H0          Decisão correta         Erro Tipo II


                                   Erro Tipo I         Decisão correta
       Rejeitar H0
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   A probabilidade de cometer o erro tipo I é, usualmente
   denotada pela letra grega .

      = P(erro tipo I) = P(rejeitar H0 quando H0 é verdadeira)



    Para alguns autores, a probabilidade do erro tipo I é chamada
    de nível de significância ou tamanho do teste.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

   No exemplo:
   O erro tipo I ocorrerá quando      > 51,5   ou           para a taxa
   média de queima do propelente µ = 50 cm/s

      = P(erro tipo I) = P(rejeitar H0 quando H0 é verdadeira)

               P X     48 |      50    P X     51 , 5 |    50

    Suponha que o desvio-padrão da taxa de queima seja             = 2,5
    cm/s
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

                P X     48 |     50    P X     51 , 5 |    50
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   Isso significa que 5,76% de todas as amostras aleatórias conduziriam
   a rejeição da hipótese H0: µ = 50 cm/s, quando a verdadeira taxa
   média de queima fosse realmente 50 cm/s.


   Questões:
   1. O valor desta probabilidade pode ser considerado adequado?
   2. Este procedimento pode ser utilizado sem maiores riscos?
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

                             COMO REDUZIR   ?
 Aumentando a região de                Aumentando o tamanho da
 aceitação. Por exemplo, se            amostra. Se n=16:
 considerarmos os valores
 críticos 48 e 52, o valor de
 será:
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


       D EC I SÃO   BA SEA DA         S ITUAÇÃO   N A POPULAÇ ÃO

       N A A MOSTRA             H0 Verdadeira        H0 Falsa


       Não rejeitar H0          Decisão correta         Erro Tipo II


                                   Erro Tipo I         Decisão correta
       Rejeitar H0


   Na avaliação de um procedimento de teste de hipóteses
   também é importante examinar a probabilidade de um erro
   tipo II.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   Seja:
   β= P(erro tipo II)
   = P(não rejeitar Ho quando Ho é de fato falsa)

   Importante:
   O procedimento para cálculo de β é análogo ao cálculo de , exceto
   que nesse caso faz-se necessário fixar diferentes valores de µ fora da
   região crítica pré-estabelecida, considerando que a média amostral
   ocorre dentro da região de não rejeição
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

   Exemplo:
   Podemos calcular β considerando µ=52. Nesse caso teríamos:
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

   Valores de     e β, calculados para diferentes regiões de
   aceitação, com diferentes tamanhos de amostra são
   apresentados na tabela:

    Região não    Tamanho da     = Erro tipo   β=Erro tipo II   β=Erro tipo II
     Rejeição       Amostra          I             µ=52            µ=50.5
                       10         0.0576           0.2643           0.8923
                       10         0.0114           0.5000           0.9705
                       16         0.0164           0.2119           0.9445
                       16         0.0014           0.5000           0.9918
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

   Importante:
   1. O tamanho da região crítica, e conseqüentemente a
      probabilidade do erro tipo I, , pode sempre ser reduzido através
      da seleção apropriada dos valores críticos;
   2. Os erros tipo I e tipo II estão relacionados. Uma diminuição na
      probabilidade de um tipo de erro sempre resulta em um
      aumento da probabilidade do outro, desde que o tamanho da
      amostra n não varie;
   3. Um aumento no tamanho da amostra reduzirá, geralmente, e
      β, desde que os valores críticos sejam mantidos constantes;
   4. Quando a hipótese nula é falsa, β aumenta à medida que o valor
      do parâmetro se aproxima do valor usado na hipótese nula. O
      valor de β diminui à medida que aumenta a diferença entre a
      média verdadeira e o valor utilizado na hipótese.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES

   Procedimento Usual:

   Fixa-se a probabilidade a do erro tipo I determinado-se os valores
   críticos.
   Desta forma o analista estabelecer a probabilidade de erro tipo I em
   (ou perto de) qualquer valor desejado. Uma vez que o analista pode
   controlar diretamente a probabilidade de rejeitar erroneamente Ho,
   sempre pensamos na rejeição da hipótese nula Ho como uma
   conclusão forte.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   Por outro lado, a probabilidade β do erro tipo II não é constante, mas
   depende do valor verdadeiro do parâmetro. Ela depende também do
   tamanho da amostra que tenhamos selecionado. Pelo fato de a
   probabilidade β do erro tipo II ser uma função do tamanho da amostra
   e da extensão com que a hipótese nula Ho é falsa, costumam-se
   pensar na aceitação de Ho como uma conclusão fraca, a menos que
   saibamos que β seja aceitavelmente pequena.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   Conseqüentemente, em vez de dizer "aceitamos Ho", preferimos a
   terminologia "falhamos em rejeitar Ho". Falhar em rejeitar H0, implica
   que não encontramos evidência suficiente para rejeitar Ho, ou seja,
   para fazer uma afirmação forte. Falhar em rejeitar H0, não significa
   necessariamente que haja uma alta probabilidade de que Ho seja
   verdadeira (isso pode significar simplesmente que mais dados são
   requeridos para atingir uma conclusão forte.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   Definição 10:
   O Poder de um teste estatístico é a probabilidade de rejeitar a
   hipótese nula H0, quando a hipótese alternativa é verdadeira.


   O poder do teste é calculado como 1 - β e pode ser interpretada
   como a probabilidade de rejeitar corretamente uma hipótese
   nula falsa.
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TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   Por exemplo, considere o problema da taxa de queima de
   propelente, quando estamos testando


                 Ho: µ = 50 cm/s contra H1: µ ≠ 50 cm/s.


   Suponha que o valor verdadeiro da média seja µ = 52. Quando
   n = 10, encontramos que β = 0,2643; assim, o poder deste teste
   é 1 - β ~ 1 - 0,2643 = 0.7357.
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                               2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES


   SITUAÇÃO IDEAL:


            Minimizar


            Maximizar 1 -
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PROCEDIMENTO GERAL PARA UM TESTE DE HIPÓTESES:

  PROCEDIMENTO PADRÃO:
  1. Estabelecer as hipóteses nula (H0) e alternativa (H1) de interesse
     no problema;
  2. Escolha um nível de significância (Probabilidade de erro tipo I)
     para o problema;
  3. Identifique a estatística apropriada às hipóteses estabelecidas
     inicialmente;
  4. Definir a forma da região crítica, ou seja, valores para os quais a
     hipótese nula é rejeitada;
  5. Calcule, a partir dos dados amostrais, o valor da estatística de
     teste;
  6. Decidir se H0 deve ser rejeitada ou não, ou seja, verificar se a
     estatística de teste acima calculada pertence ou não a região
     critica.
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PROCEDIMENTO GERAL PARA UM TESTE DE HIPÓTESES:

  PROCEDIMENTO ALTERNATIVO: USO DO VALOR “P” (P-VALUE)
  1. Estabelecer as hipóteses nula (H0) e alternativa (H1) de interesse
     no problema;
  2. Escolha um nível de significância (Probabilidade de erro tipo I)
     para o problema;
  3. Identifique a estatística apropriada às hipóteses estabelecidas
     inicialmente;
  4. Definir a forma da região crítica, ou seja, valores para os quais a
     hipótese nula é rejeitada;
  5. Calcule, a partir dos dados amostrais, o valor da estatística de
     teste e o seu respectivo valor p;
  6. Decidir se H0 deve ser rejeitada ou não, ou seja, verificar se o
     valor p é menor ou maior que o nível de significância . Se:
  7. Valor p <      rejeitar H0    Valor p >        não rejeitar H0
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TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

PROBLEMA:
Uma máquina produz peças cujo controle de qualidade é
realizado com base no diâmetro da peça. Para a peça ser
considerada sob controle o diâmetro da mesma deve ser igual a

 0.

QUESTÃO:
Como verificar se a produção diária da peça pode ser considerada
sob controle ou não?
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                               2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

CONDIÇÃO INICIAL:
Observar uma amostra aleatória de n peças da produção diária
registrando-se o valor do diâmetro de cada uma.
ETAPAS:
 1. Estabelecer as hipóteses nula (H0) e alternativa (H1) de interesse
     no problema;
Hipótese Nula: A produção diária de peças está sob controle.
Sob ponto de vista estatístico: O diâmetro médio das peças é igual a   0.

Possíveis Alternativas:
i)       H1 :     o ( o diâmetro médio é diferente de o – teste bilateral)
ii)      H1 : > o (o diâmetro médio é maior que o – teste unilateral)
iii)     H1 : < o (o diâmetro médio é menor que o – teste unilateral)
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 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:
2. Escolha um nível de significância       (Probabilidade de erro tipo I)
    para o problema;

  = (Probabilidade de erro tipo I) = probabilidade de rejeitar H0 , quando na
     verdade ela é verdadeira. Valores Usuais = 1%, 5%, 10%


3. Identifique a estatística apropriada às hipóteses estabelecidas
    inicialmente;


  Ho :   =   o
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                              2º SEMESTRE DE 2010

 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

4. Definir a forma da região crítica, ou seja, valores para os quais a
    hipótese nula é rejeitada;


  Ho :   =   o




                                                Distribuição de Referência



                         Estatística de Teste
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 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

4. Definir a forma da região crítica, ou seja, valores para os quais a
    hipótese nula é rejeitada;
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 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

5. Calcule, a partir dos dados amostrais, o valor da estatística de
    teste;



6. Decidir se H0 deve ser rejeitada ou não, ou seja, verificar se a
    estatística de teste acima calculada pertence ou não a região
    critica.
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TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

EXEMPLO 1:
Num determinado estudo foram examinadas 16 plantas de um
certo tipo, encontrando-se o seguinte conteúdo de ácido
ascórbico: 9.35; 8.68; 8.65; 11.68; 10.29; 12.77; 10.99; 8.81;
10.76; 9.52; 10.55; 12.61; 10.43; 9.87; 12.04; 9.82. Estudos
científicos mostram que o conteúdo de acido ascórbico deve
ser superior a 10 em plantas deste tipo. Com base na amostra
acima o que podemos afirmar em relação a estas plantas?
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TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

HIPÓTESES:
O conteúdo de acido ascórbico é superior a 10 em plantas deste
tipo



                                                        Teste
                                                      unilateral
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TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

DADOS DA AMOSTRA:
n = 16   Média Amostral= 10.426 Desvio Padrão Amostra: 1.3226

NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA: 5%

ESTATÍSTICA DO TESTE:
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   VALOR CRÍTICO:




                 1.29



CONCLUSÃO:
O valor de t calculado é 1,29
e o valor crítico de t para 15
g.l. e 0,05, conforme tabela
apresentada é 1,753, logo...
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TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

VALOR CRÍTICO: ALTERNATIVA : VALOR P
ESTATÍSTICA DO TESTE:
                                       REGIÃO CRITICA:
                    0,14


                    0,12



HIPÓTESES:           0,1


                    0,08


                    0,06


                    0,04


                    0,02

                                        Aceita H0            Rejeita H0
                       0
                           0   -   5           10
                                                0
                                                        15   +            20




                                                    tc=1.29
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    TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

    VALOR CRÍTICO: ALTERNATIVA : VALOR P
    COMO UTILIZAR O VALOR P:


                                             Assim rejeita-se H0 se:

                                             i) p-valor <
                                             ii) (p-valor)/2 <

           Aceita H0            Rejeita H0   Vantagem: Não é necessário o
-    5            10       15   +              20
                   0                         conhecimento do valor de referência
                                             tn-1; /2, tn-1; ou - tn-1; .
                       tc=1.29
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VALOR CRÍTICO: ALTERNATIVA : VALOR P            1,074< t = 1,29 < 1,341
                                                      Desta forma
                                                    0.10 < p < 0.15
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VALOR CRÍTICO: ALTERNATIVA : VALOR P




                                 Para rejeitarmos Ho o nível de
 1,074< t = 1,29 < 1,341
       Desta forma               significância     deveria ser maior
     0.10 < p < 0.15
                                 que 10%, portanto……
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                              2º SEMESTRE DE 2010


Vantagem: Não é necessário o conhecimento do valor de
referência tn-1; /2, tn-1; ou - tn-1; .

Todo software que calcula a estatística do teste apresenta o respectivo valor p


 CUIDADO:
Verifique como é calculado o p-valor no software que você
esta utilizando!!!!

P-Valor para Teste Bilateral ou P-Valor para Teste Unilateral??
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TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

EXEMPLO 2:
Um estudo foi conduzido com o objetivo de analisar
concentrações de oxigênio dissolvido em correntes de 20
barragens no Vale do Tennessee. Deseja-se averiguar se a
concentração média de oxigênio dissolvido difere de 4
miligramas por litro ao nível de significância de 1%. As
observações em miligramas por litro são: 5 ; 3,4; 3,9;1,3; 0,2; 0,9;
2,7; 3,7; 3,8; 4,1; 1,0; 1,0; 0,8; 0,4; 3,8; 4,5; 5,3; 6,1; 6,9 e 6,5 .
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  TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

O parâmetro de interesse é a concentração média de oxigênio dissolvido .


                              Ho :    =4           Estatística de Teste:
   Hipóteses de interesse:
                              H1 :    ≠4


   Região crítica

                             -2,861        2,861



   Rejeita-se H0 se tc< t0,005,19=-2,861 ou tc> t0,005,19 =2,861
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TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

Dados do problema:
                                                                               2                2
 média da amostra ; x               3 , 265      variância   da amostra   ;s       ( 2 ,127 )

                                       ( 3 , 265       4)
Estatística de Teste           Tc             2 ,127
                                                             1, 55
                                                20




                                                 Uma vez que t0= -1,55 > -2,861, não
                                              rejeitamos H0, ao nível de significância de
                                              1%, e concluímos, com base nesta
     -2,861            2,861
                                              amostra, que a concentração média de
                                              oxigênio dissolvido em barragens no Vale
                                              do Tennessee não difere de 4
                                              miligramas/litro.
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TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA:

Valor P (P-VALUE)

          Valores críticos   0,257   0,688   1,328   1,729   2,093
       Área da extremidade   0,40    0,25    0,10    0,05    0,025

   Note que o valor |t0|=1,55 está entre os seguinte valores tabelados:
1,328 e 1,729. Deste modo, os limitantes inferior e superior para o
valor P seriam 0,10=2(0,05) e 0,20=2(0,10). Assim, esta hipótese só
seria rejeitada para qualquer 0,10 < Valor P < 0,20 < α. Desta forma não
rejeitamos H0 e concluímos, com base nesta amostra, que a
concentração média de oxigênio dissolvido em barragens no Vale do
Tennessee não difere de 4 miligramas/litro.
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UMA SEGUNDA HIPÓTESE DE INTERESSE:
 Medida Posição                   Teste para Média



Medida Dispersão                  Teste para Variância




Comportamento         da
Variabilidade da Variável
de Interesse
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                        2º SEMESTRE DE 2010



HIPÓTESES:
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TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA

ESTATÍSTICA DE TESTE:



                                                  Distribuição de
                     Estatística de                 Referência
                         Teste                    “Valor Critico”



                    Valor da
                    Amostra
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TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA

REJEITA-SE HO SE:
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TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA


VALOR P




                                      2
                                     r 1



                                            P-valor

                          0      X c r ít      +
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TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA

 EXEMPLO 3
Uma das maneiras de manter sob controle a qualidade de um
produto é controlar a sua variabilidade. Uma máquina de encher
pacotes de açúcar está regulada para enchê-los com média de 500g
e desvio padrão de 10g. O peso de cada pacote X segue uma
distribuição N(μ, σ2). Colheu-se uma amostra de 16 pacotes e
observou-se uma variância de S2=169g2 . Com esse resultado, você
diria que a máquina está desregulada com relação variabilidade?
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                              2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA
EXEMPLO 3

HIPÓTESES
  Ho :   2   = 100 vs
  H1 :   2   > 100 vs

ESTATÍSTICA DE TESTE:



 Fixado α=5% rejeitaremos Ho se:
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                         2º SEMESTRE DE 2010


CASO DE DOIS TRATAMENTOS:

OBJETIVO:

Comparar a eficiência de dois diferentes
tratamentos (grupos, populações) com
respeito a uma medida de interesse.
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                            2º SEMESTRE DE 2010


CASO DE DOIS TRATAMENTOS:

 TIPOS DE ESTUDO:
                                     Amostras Independentes
Principio:
                                     Completamente Aleatorizado
Forma como são atribuídos os
tratamentos    as   unidades
                                     Amostras Pareadas
experimentais.
                                     Restrição na Aleatorização
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CASO DE DOIS TRATAMENTOS:

AMOSTRAS INDEPENDENTES:
Tratamentos atribuídos de forma completamente aleatorizada as u.e.


                               a 1 -a 2 -a 3 -a 4 -a 5 -a 6 -a 7 -a 8 -a 9 -a 1 0




                                       S o rte io A le a tó rio




                   a 1 -a 3 -a 6 -a 7 -a 1 0                      a 2 -a 4 -a 5 -a 8 -a 9
INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
                            2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

 PROBLEMA:

 Dois diferentes métodos são submetidos aleatoriamente a
 um grupo de unidades experimentais.

  HIPÓTESE:

 Unidades experimentais são completamente homogêneas para
 fins do presente estudo!
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                            2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

 HIPÓTESE CIENTÍFICA:
 Qual dos métodos é mais eficiente?
  Especificamente: B é mais eficiente que A?

HIPÓTESE ESTATÍSTICA:
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                           2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

CONSIDEREMOS:
                                              Tratamentos
                          Estatísticas
                                              A          B
                    amostra          ni       8          8
                    média            y       5.0        7.0
                    variância        S2      4.0       1.71




             Média de B é 40% superior à de A.

     Podemos concluir que B é mais eficiente que A??
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                           2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

ANÁLISE ESTATÍSTICA:
Sob as condições anteriores:


                                          Comparação de Médias de
                                          duas populações normais
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                           2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:


 DUAS DIFERENTES SITUAÇÕES:


VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS:


 VARIÂNCIAS CONHECIDAS:
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                            2º SEMESTRE DE 2010

TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS

 HIPÓTESES:

 ESTATÍSTICA DE TESTE

 NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA
 DISTRIBUIÇÃO DE REFERÊNCIA

  REGIÃO CRÍTICA      REGRA DE DECISÃO
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TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS

  BÁSICO:

  Suponha que temos duas amostras aleatórias independentes,
  de tamanhos nA e nB, selecionadas de duas populações normais
  com a mesma variância      2.   Indiquemos os estimadores de      2


  obtidos das amostras por        e,   respectivamente
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                             2º SEMESTRE DE 2010

TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS

  HIPÓTESES:
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TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS

   ESTATÍSTICA DE TESTE:


                                   nB-1
                                                     FnB-1, nA-1
                                   nA-1




                                                          Distribuição de
                     Estatística                            Referência
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TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS

   DISTRIBUIÇÃO F:




   1.   É assimétrica;
   2.   Valores da distribuição F são positivos;
   3.   As distribuições F são umas famílias de distribuições com dois
        parâmetros. Os parâmetros são os números de graus de liberdade das
        variâncias amostrais no numerador e denominador da estatística F.
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                             2º SEMESTRE DE 2010

TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS

   REGRA DE DECISÃO:
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                                2º SEMESTRE DE 2010

 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS

    RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL:
                               Tratamentos
           Estatísticas
                               A          B
     amostra          ni       8          8
     média            y       5.0        7.0
     variância        S2      4.0       1.71

Na Estatística de Teste Fc fez-se a razão da
maior variância pela menor variância
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                              2º SEMESTRE DE 2010

TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS

  RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL:
                             Tratamentos
         Estatísticas
                             A          B
   amostra          ni       8          8
   média            y       5.0        7.0
   variância        S2      4.0       1.71



                                                 Não rejeitamos H0, isto,
                                                 podemos considerar que as
                                                 variâncias   dos     diferentes
                                                 grupos são iguais.
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                             2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

VARIÂNCIAS IGUAIS E DESCONHECIDAS:
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                            2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

 HIPÓTESES:

 ESTATÍSTICA DE TESTE

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 DISTRIBUIÇÃO DE REFERÊNCIA

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 HIPÓTESES:
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TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

 ESTATÍSTICA DE TESTE: VARIÂNCIAS IGUAIS E DESCONHECIDAS:




    N (0,1)                 n1+n2-2




              t n1+n2-2
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                             2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:
                                          DECISÃO: REJEITA-SE H0 SE:
VARIÂNCIAS IGUAIS E DESCONHECIDAS:
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                              2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL:
                             Tratamentos
         Estatísticas
                             A          B
   amostra          ni       8          8
   média            y       5.0        7.0
   variância        S2      4.0       1.71


  Variância Combinada:
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                              2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL:
                             Tratamentos
         Estatísticas
                             A          B
   amostra          ni       8          8
   média            y       5.0        7.0
   variância        S2      4.0       1.71


  Estatística de Teste:
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                                2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL:

 P-VALOR           p    valor     P t14    2 . 368     0 . 0164

 CONCLUSÃO:

 Portanto rejeitamos H0, isto é
 concluímos que o tratamento B é
 mais eficiente que o tratamento A.
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                             2º SEMESTRE DE 2010

TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

VARIÂNCIAS DIFERENTES E DESCONHECIDAS:
 ESTATÍSTICA DE TESTE:




                             Qual a distribuição de referência?
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TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS:

VARIÂNCIAS DIFERENTES E DESCONHECIDAS:
  Correção nos graus de Liberdade da Distribuição t

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  • 1. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 CAPÍTULO 3 INTRODUÇÃO A PROBABILIDADE E A INFERÊNCIA ESTATÍSTICA
  • 2. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 OBSERVAÇÕES AMOSTRAGEM ANÁLISE DESCRITIVA PLANEJAMENTO DE E EXPLORATÓRIA DE EXPERIMENTOS DADOS PROBLEMA: VERIFICAÇÃO DAS FORMULAÇÃO DE HIPÓTESES HIPÓTESES FORMULADAS INFERÊNCIA DESENVOLVIMENTO ESTATÍSTICA DE NOVAS TEORIAS
  • 3. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: PONTUAL ESTIMAÇÃO DUAS GRANDES INTERVALAR ÁREAS TESTE DE HIPÓTESES
  • 4. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: Problemas em engenharia (e nas demais áreas do conhecimento) exigem uma tomada de decisão entre aceitar ou rejeitar uma afirmação a cerca de uma característica populacional. A afirmação a ser investigada é denominada de hipótese e o procedimento de tomada de decisão sobre a hipótese é o que denominamos de teste de hipótese.
  • 5. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: EXEMPLO: Suponha que estamos interessados na taxa de queima de um propelente sólido, usado para fornecer energia aos sistemas de escapamento de aeronaves. A taxa de queima é uma variável aleatória que pode ser descrita por um modelo de probabilidade. O interesse no problema consiste em verificar se a taxa média de queima (parâmetro do modelo de probabilidade) é ou não equivalente a 50 cm/s.
  • 6. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: Um teste de HIPÓTESTES (ou de significância) é um procedimento formal para comparar dados observados com uma hipótese, cuja veracidade procura-se avaliar. A hipótese constitui-se em uma afirmação que se faz sobre os parâmetros de uma população ou de um modelo. Os resultados de um teste são expressos em termos de uma probabilidade que mede quão bem os dados e a hipótese concordam entre si
  • 7. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Definição 1: Em estatística, uma hipótese, é uma afirmativa sobre uma propriedade da população, ou ainda, uma afirmação sobre os parâmetros de uma ou mais populações. Definição 2: Um teste de hipótese (ou teste de significâncias), é um procedimento para se verificar a veracidade ou não de uma hipótese estatística.
  • 8. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Consideremos o exemplo da taxa de queima de um propeleno sólido, acima apresentado. Nesse problema a tomada de decisão significa concluir por uma das duas seguintes alternativas. H0 : A taxa média de queima do propeleno sólido é 50 cm/s. H1 : A taxa média de queima do propeleno sólido não é 50 cm/s.
  • 9. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Sob ponto de vista estatístico, considerando que µ representa a taxa média de queima populacional, as hipóteses acima são definidas como. H0 : µ = 50 cm/s H1 : µ ≠ 50 cm/s A Hipótese H0 é chamada de hipótese nula enquanto que a hipótese H1 é chamada de hipótese alternativa.
  • 10. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Definição 4: A Hipótese Alternativa é a afirmativa de que o parâmetro populacional tem um valor que, de alguma forma, difere da hipótese nula. No exemplo, temos que a hipótese alternativa especifica valores de µ que podem ser maiores ou menores que 50 cm/s, nessa situação dizemos que a hipótese alternativa é bilateral. Em determinadas situações, podemos desejar formular uma hipótese unilateral, ou seja verificar se o valor de µ é especificamente maior ou menor que o valor definido pela hipótese nula. H0 : µ = 50 cm/s H0 : µ = 50 cm/s H0 : µ = 50 cm/s H1 : µ ≠ 50 cm/s H1 : µ > 50 cm/s H1 : µ < 50 cm/s
  • 11. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES A partir de um teste de hipóteses verificamos se os dados provenientes da amostra são consistentes com a hipótese em estudo. A medida que os dados forem consistentes com a hipótese, concluiremos que a hipótese é verdadeira; no entanto se essa informação for inconsistente com a hipótese, concluiremos que a hipótese é falsa. Destacamos que a veracidade ou falsidade de uma hipótese específica nunca pode ser conhecida com certeza, exceto se toda população fosse observada, o que é usualmente impossível na prática.
  • 12. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES A estrutura de problemas de testes de hipóteses será idêntica em todas as aplicações que iremos considerar. 1. A hipótese nula é aquela que se deseja testar. 2. A rejeição dessa hipótese leva a aceitação da hipótese alternativa. 3. Testar a hipótese envolve considerar uma amostra aleatória, calcular uma estatística de teste a partir dos dados amostrais e, então a partir da estatística de teste tomar uma decisão com respeito à hipótese nula.
  • 13. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Definição 5: Uma estatística de teste é um valor calculado a partir dos dados amostrais e é usada para tomar a decisão sobre a rejeição ou não da hipótese nula. Para isso, faz-se necessário a comparação da estatística com um valor de referência a fim de ser possível a tomada de decisão de rejeição ou não da hipótese.
  • 14. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Com o objetivo de ilustrar as definições e conceitos acima, considere o problema da taxa de queima do propelente, introduzido anteriormente. A hipótese nula é a taxa média de queima ser 50 cm/s; a alternativa é: essa taxa não é igual a 50 cm/s. Ou seja, desejamos testar H0 : µ = 50 cm/s H1 : µ ≠ 50 cm/s
  • 15. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Suponha que uma amostra de n = 10 espécimes seja testada . A média amostral é uma estimativa da média verdadeira µ da população. Um valor da média amostral que caia próximo ao valor da hipótese de µ = 50 cm/s é uma evidência de que a média verdadeira µ é realmente 50 cm/s. Por outro lado, uma média amostral que seja consideravelmente diferente de 50 cm/s evidencia de que a hipótese alternativa H1 é válida. Assim, a média amostral é a estatística de teste nesse caso.
  • 16. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES A média amostral pode assumir muitos valores. Suponha que se 48,5 < < 51,5, não rejeitaremos a hipótese nula Ho: µ = 50. Se < 48,5 ou > 51,5, rejeitaremos a hipótese nula em favor da hipótese alternativa H1: µ ≠ 50. Região Crítica 1 Região de não Rejeição de Ho Região Crítica 2
  • 17. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES A região de não rejeição de Ho por convenção, geralmente é chamada de região de aceitação. O limite entre as regiões crítica e a região de aceitação é chamada de valores críticos. Em nosso exemplo, os valores críticos são 48,5 e 51,5. É comum estabelecer conclusões relativas a hipótese nula Ho. Logo, rejeitaremos Ho em favor de H1 se a estatística de teste cair na região crítica e deixamos de rejeitar H0 caso contrário.
  • 18. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Definição 6: Região crítica é definida pelo conjunto de valores para os quais a hipótese H0 é rejeitada. Definição 7: Valor (ES) crítico (s) valor a partir do(s) qual(is) a hipótese H0 é rejeitada, ou seja, valores limites da região crítica.
  • 19. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES O procedimento de decisão acima estabelecido pode conduzir a uma de duas conclusões erradas. Por exemplo, a verdadeira taxa média de queima do propelente poderia ser igual a 50 cm/s. Entretanto, para os espécimes de propelente selecionados aleatoriamente que são testados, poderíamos observar um valor da estatística de teste dentro na região crítica. Rejeitaríamos então a hipótese nula Ho em favor da alternativa H1 quando, de fato, Ho seria realmente verdadeira.
  • 20. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Definição 8: O erro tipo I é definido quando rejeitamos a hipótese Ho, quando ela é de fato verdadeira.
  • 21. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Agora, a verdadeira taxa média de queima do propelente é diferentes de 50 cm/s. Para os espécimes de propelente selecionados aleatoriamente que são testados, poderíamos observar um valor de estatística de teste dentro da região de aceitação. Nesse caso, não rejeitaríamos H0, isto é, falharíamos em rejeitar H0 quando ela de fato não é verdadeira.
  • 22. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Definição 9: O erro tipo II é definido quando não rejeitamos a hipótese Ho, quando ela é de fato falsa.
  • 23. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES RESUMO: D EC I SÃO BA SEA DA S ITUAÇÃO N A POPULAÇ ÃO N A A MOSTRA H0 Verdadeira H0 Falsa Não rejeitar H0 Decisão correta Erro Tipo II Erro Tipo I Decisão correta Rejeitar H0
  • 24. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES A probabilidade de cometer o erro tipo I é, usualmente denotada pela letra grega . = P(erro tipo I) = P(rejeitar H0 quando H0 é verdadeira) Para alguns autores, a probabilidade do erro tipo I é chamada de nível de significância ou tamanho do teste.
  • 25. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES No exemplo: O erro tipo I ocorrerá quando > 51,5 ou para a taxa média de queima do propelente µ = 50 cm/s = P(erro tipo I) = P(rejeitar H0 quando H0 é verdadeira) P X 48 | 50 P X 51 , 5 | 50 Suponha que o desvio-padrão da taxa de queima seja = 2,5 cm/s
  • 26. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES P X 48 | 50 P X 51 , 5 | 50
  • 27. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Isso significa que 5,76% de todas as amostras aleatórias conduziriam a rejeição da hipótese H0: µ = 50 cm/s, quando a verdadeira taxa média de queima fosse realmente 50 cm/s. Questões: 1. O valor desta probabilidade pode ser considerado adequado? 2. Este procedimento pode ser utilizado sem maiores riscos?
  • 28. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES COMO REDUZIR ? Aumentando a região de Aumentando o tamanho da aceitação. Por exemplo, se amostra. Se n=16: considerarmos os valores críticos 48 e 52, o valor de será:
  • 29. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES D EC I SÃO BA SEA DA S ITUAÇÃO N A POPULAÇ ÃO N A A MOSTRA H0 Verdadeira H0 Falsa Não rejeitar H0 Decisão correta Erro Tipo II Erro Tipo I Decisão correta Rejeitar H0 Na avaliação de um procedimento de teste de hipóteses também é importante examinar a probabilidade de um erro tipo II.
  • 30. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Seja: β= P(erro tipo II) = P(não rejeitar Ho quando Ho é de fato falsa) Importante: O procedimento para cálculo de β é análogo ao cálculo de , exceto que nesse caso faz-se necessário fixar diferentes valores de µ fora da região crítica pré-estabelecida, considerando que a média amostral ocorre dentro da região de não rejeição
  • 31. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Exemplo: Podemos calcular β considerando µ=52. Nesse caso teríamos:
  • 32. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Valores de e β, calculados para diferentes regiões de aceitação, com diferentes tamanhos de amostra são apresentados na tabela: Região não Tamanho da = Erro tipo β=Erro tipo II β=Erro tipo II Rejeição Amostra I µ=52 µ=50.5 10 0.0576 0.2643 0.8923 10 0.0114 0.5000 0.9705 16 0.0164 0.2119 0.9445 16 0.0014 0.5000 0.9918
  • 33. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Importante: 1. O tamanho da região crítica, e conseqüentemente a probabilidade do erro tipo I, , pode sempre ser reduzido através da seleção apropriada dos valores críticos; 2. Os erros tipo I e tipo II estão relacionados. Uma diminuição na probabilidade de um tipo de erro sempre resulta em um aumento da probabilidade do outro, desde que o tamanho da amostra n não varie; 3. Um aumento no tamanho da amostra reduzirá, geralmente, e β, desde que os valores críticos sejam mantidos constantes; 4. Quando a hipótese nula é falsa, β aumenta à medida que o valor do parâmetro se aproxima do valor usado na hipótese nula. O valor de β diminui à medida que aumenta a diferença entre a média verdadeira e o valor utilizado na hipótese.
  • 34. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Procedimento Usual: Fixa-se a probabilidade a do erro tipo I determinado-se os valores críticos. Desta forma o analista estabelecer a probabilidade de erro tipo I em (ou perto de) qualquer valor desejado. Uma vez que o analista pode controlar diretamente a probabilidade de rejeitar erroneamente Ho, sempre pensamos na rejeição da hipótese nula Ho como uma conclusão forte.
  • 35. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Por outro lado, a probabilidade β do erro tipo II não é constante, mas depende do valor verdadeiro do parâmetro. Ela depende também do tamanho da amostra que tenhamos selecionado. Pelo fato de a probabilidade β do erro tipo II ser uma função do tamanho da amostra e da extensão com que a hipótese nula Ho é falsa, costumam-se pensar na aceitação de Ho como uma conclusão fraca, a menos que saibamos que β seja aceitavelmente pequena.
  • 36. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Conseqüentemente, em vez de dizer "aceitamos Ho", preferimos a terminologia "falhamos em rejeitar Ho". Falhar em rejeitar H0, implica que não encontramos evidência suficiente para rejeitar Ho, ou seja, para fazer uma afirmação forte. Falhar em rejeitar H0, não significa necessariamente que haja uma alta probabilidade de que Ho seja verdadeira (isso pode significar simplesmente que mais dados são requeridos para atingir uma conclusão forte.
  • 37. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Definição 10: O Poder de um teste estatístico é a probabilidade de rejeitar a hipótese nula H0, quando a hipótese alternativa é verdadeira. O poder do teste é calculado como 1 - β e pode ser interpretada como a probabilidade de rejeitar corretamente uma hipótese nula falsa.
  • 38. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES Por exemplo, considere o problema da taxa de queima de propelente, quando estamos testando Ho: µ = 50 cm/s contra H1: µ ≠ 50 cm/s. Suponha que o valor verdadeiro da média seja µ = 52. Quando n = 10, encontramos que β = 0,2643; assim, o poder deste teste é 1 - β ~ 1 - 0,2643 = 0.7357.
  • 39. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES: DEFINIÇÕES SITUAÇÃO IDEAL: Minimizar Maximizar 1 -
  • 40. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 PROCEDIMENTO GERAL PARA UM TESTE DE HIPÓTESES: PROCEDIMENTO PADRÃO: 1. Estabelecer as hipóteses nula (H0) e alternativa (H1) de interesse no problema; 2. Escolha um nível de significância (Probabilidade de erro tipo I) para o problema; 3. Identifique a estatística apropriada às hipóteses estabelecidas inicialmente; 4. Definir a forma da região crítica, ou seja, valores para os quais a hipótese nula é rejeitada; 5. Calcule, a partir dos dados amostrais, o valor da estatística de teste; 6. Decidir se H0 deve ser rejeitada ou não, ou seja, verificar se a estatística de teste acima calculada pertence ou não a região critica.
  • 41. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 PROCEDIMENTO GERAL PARA UM TESTE DE HIPÓTESES: PROCEDIMENTO ALTERNATIVO: USO DO VALOR “P” (P-VALUE) 1. Estabelecer as hipóteses nula (H0) e alternativa (H1) de interesse no problema; 2. Escolha um nível de significância (Probabilidade de erro tipo I) para o problema; 3. Identifique a estatística apropriada às hipóteses estabelecidas inicialmente; 4. Definir a forma da região crítica, ou seja, valores para os quais a hipótese nula é rejeitada; 5. Calcule, a partir dos dados amostrais, o valor da estatística de teste e o seu respectivo valor p; 6. Decidir se H0 deve ser rejeitada ou não, ou seja, verificar se o valor p é menor ou maior que o nível de significância . Se: 7. Valor p < rejeitar H0 Valor p > não rejeitar H0
  • 42. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: PROBLEMA: Uma máquina produz peças cujo controle de qualidade é realizado com base no diâmetro da peça. Para a peça ser considerada sob controle o diâmetro da mesma deve ser igual a 0. QUESTÃO: Como verificar se a produção diária da peça pode ser considerada sob controle ou não?
  • 43. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: CONDIÇÃO INICIAL: Observar uma amostra aleatória de n peças da produção diária registrando-se o valor do diâmetro de cada uma. ETAPAS: 1. Estabelecer as hipóteses nula (H0) e alternativa (H1) de interesse no problema; Hipótese Nula: A produção diária de peças está sob controle. Sob ponto de vista estatístico: O diâmetro médio das peças é igual a 0. Possíveis Alternativas: i) H1 : o ( o diâmetro médio é diferente de o – teste bilateral) ii) H1 : > o (o diâmetro médio é maior que o – teste unilateral) iii) H1 : < o (o diâmetro médio é menor que o – teste unilateral)
  • 44. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: 2. Escolha um nível de significância (Probabilidade de erro tipo I) para o problema; = (Probabilidade de erro tipo I) = probabilidade de rejeitar H0 , quando na verdade ela é verdadeira. Valores Usuais = 1%, 5%, 10% 3. Identifique a estatística apropriada às hipóteses estabelecidas inicialmente; Ho : = o
  • 45. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: 4. Definir a forma da região crítica, ou seja, valores para os quais a hipótese nula é rejeitada; Ho : = o Distribuição de Referência Estatística de Teste
  • 46. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: 4. Definir a forma da região crítica, ou seja, valores para os quais a hipótese nula é rejeitada;
  • 47. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: 5. Calcule, a partir dos dados amostrais, o valor da estatística de teste; 6. Decidir se H0 deve ser rejeitada ou não, ou seja, verificar se a estatística de teste acima calculada pertence ou não a região critica.
  • 48. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: EXEMPLO 1: Num determinado estudo foram examinadas 16 plantas de um certo tipo, encontrando-se o seguinte conteúdo de ácido ascórbico: 9.35; 8.68; 8.65; 11.68; 10.29; 12.77; 10.99; 8.81; 10.76; 9.52; 10.55; 12.61; 10.43; 9.87; 12.04; 9.82. Estudos científicos mostram que o conteúdo de acido ascórbico deve ser superior a 10 em plantas deste tipo. Com base na amostra acima o que podemos afirmar em relação a estas plantas?
  • 49. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: HIPÓTESES: O conteúdo de acido ascórbico é superior a 10 em plantas deste tipo Teste unilateral
  • 50. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: DADOS DA AMOSTRA: n = 16 Média Amostral= 10.426 Desvio Padrão Amostra: 1.3226 NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA: 5% ESTATÍSTICA DO TESTE:
  • 51. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 VALOR CRÍTICO: 1.29 CONCLUSÃO: O valor de t calculado é 1,29 e o valor crítico de t para 15 g.l. e 0,05, conforme tabela apresentada é 1,753, logo...
  • 52. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: VALOR CRÍTICO: ALTERNATIVA : VALOR P ESTATÍSTICA DO TESTE: REGIÃO CRITICA: 0,14 0,12 HIPÓTESES: 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 Aceita H0 Rejeita H0 0 0 - 5 10 0 15 + 20 tc=1.29
  • 53. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: VALOR CRÍTICO: ALTERNATIVA : VALOR P COMO UTILIZAR O VALOR P: Assim rejeita-se H0 se: i) p-valor < ii) (p-valor)/2 < Aceita H0 Rejeita H0 Vantagem: Não é necessário o - 5 10 15 + 20 0 conhecimento do valor de referência tn-1; /2, tn-1; ou - tn-1; . tc=1.29
  • 54. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 VALOR CRÍTICO: ALTERNATIVA : VALOR P 1,074< t = 1,29 < 1,341 Desta forma 0.10 < p < 0.15
  • 55. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 VALOR CRÍTICO: ALTERNATIVA : VALOR P Para rejeitarmos Ho o nível de 1,074< t = 1,29 < 1,341 Desta forma significância deveria ser maior 0.10 < p < 0.15 que 10%, portanto……
  • 56. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 Vantagem: Não é necessário o conhecimento do valor de referência tn-1; /2, tn-1; ou - tn-1; . Todo software que calcula a estatística do teste apresenta o respectivo valor p CUIDADO: Verifique como é calculado o p-valor no software que você esta utilizando!!!! P-Valor para Teste Bilateral ou P-Valor para Teste Unilateral??
  • 57. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: EXEMPLO 2: Um estudo foi conduzido com o objetivo de analisar concentrações de oxigênio dissolvido em correntes de 20 barragens no Vale do Tennessee. Deseja-se averiguar se a concentração média de oxigênio dissolvido difere de 4 miligramas por litro ao nível de significância de 1%. As observações em miligramas por litro são: 5 ; 3,4; 3,9;1,3; 0,2; 0,9; 2,7; 3,7; 3,8; 4,1; 1,0; 1,0; 0,8; 0,4; 3,8; 4,5; 5,3; 6,1; 6,9 e 6,5 .
  • 58. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: O parâmetro de interesse é a concentração média de oxigênio dissolvido . Ho : =4 Estatística de Teste: Hipóteses de interesse: H1 : ≠4 Região crítica -2,861 2,861 Rejeita-se H0 se tc< t0,005,19=-2,861 ou tc> t0,005,19 =2,861
  • 59. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: Dados do problema: 2 2 média da amostra ; x 3 , 265 variância da amostra ;s ( 2 ,127 ) ( 3 , 265 4) Estatística de Teste Tc 2 ,127 1, 55 20 Uma vez que t0= -1,55 > -2,861, não rejeitamos H0, ao nível de significância de 1%, e concluímos, com base nesta -2,861 2,861 amostra, que a concentração média de oxigênio dissolvido em barragens no Vale do Tennessee não difere de 4 miligramas/litro.
  • 60. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA MÉDIA COM VARIÂNCIA DESCONHECIDA: Valor P (P-VALUE) Valores críticos 0,257 0,688 1,328 1,729 2,093 Área da extremidade 0,40 0,25 0,10 0,05 0,025 Note que o valor |t0|=1,55 está entre os seguinte valores tabelados: 1,328 e 1,729. Deste modo, os limitantes inferior e superior para o valor P seriam 0,10=2(0,05) e 0,20=2(0,10). Assim, esta hipótese só seria rejeitada para qualquer 0,10 < Valor P < 0,20 < α. Desta forma não rejeitamos H0 e concluímos, com base nesta amostra, que a concentração média de oxigênio dissolvido em barragens no Vale do Tennessee não difere de 4 miligramas/litro.
  • 61. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 UMA SEGUNDA HIPÓTESE DE INTERESSE: Medida Posição Teste para Média Medida Dispersão Teste para Variância Comportamento da Variabilidade da Variável de Interesse
  • 62. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 HIPÓTESES:
  • 63. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA ESTATÍSTICA DE TESTE: Distribuição de Estatística de Referência Teste “Valor Critico” Valor da Amostra
  • 64. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA REJEITA-SE HO SE:
  • 65. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA VALOR P 2 r 1 P-valor 0 X c r ít +
  • 66. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA EXEMPLO 3 Uma das maneiras de manter sob controle a qualidade de um produto é controlar a sua variabilidade. Uma máquina de encher pacotes de açúcar está regulada para enchê-los com média de 500g e desvio padrão de 10g. O peso de cada pacote X segue uma distribuição N(μ, σ2). Colheu-se uma amostra de 16 pacotes e observou-se uma variância de S2=169g2 . Com esse resultado, você diria que a máquina está desregulada com relação variabilidade?
  • 67. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA UMA VARIÂNCIA EXEMPLO 3 HIPÓTESES Ho : 2 = 100 vs H1 : 2 > 100 vs ESTATÍSTICA DE TESTE: Fixado α=5% rejeitaremos Ho se:
  • 68. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 CASO DE DOIS TRATAMENTOS: OBJETIVO: Comparar a eficiência de dois diferentes tratamentos (grupos, populações) com respeito a uma medida de interesse.
  • 69. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 CASO DE DOIS TRATAMENTOS: TIPOS DE ESTUDO: Amostras Independentes Principio: Completamente Aleatorizado Forma como são atribuídos os tratamentos as unidades Amostras Pareadas experimentais. Restrição na Aleatorização
  • 70. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 CASO DE DOIS TRATAMENTOS: AMOSTRAS INDEPENDENTES: Tratamentos atribuídos de forma completamente aleatorizada as u.e. a 1 -a 2 -a 3 -a 4 -a 5 -a 6 -a 7 -a 8 -a 9 -a 1 0 S o rte io A le a tó rio a 1 -a 3 -a 6 -a 7 -a 1 0 a 2 -a 4 -a 5 -a 8 -a 9
  • 71. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: PROBLEMA: Dois diferentes métodos são submetidos aleatoriamente a um grupo de unidades experimentais. HIPÓTESE: Unidades experimentais são completamente homogêneas para fins do presente estudo!
  • 72. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: HIPÓTESE CIENTÍFICA: Qual dos métodos é mais eficiente? Especificamente: B é mais eficiente que A? HIPÓTESE ESTATÍSTICA:
  • 73. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: CONSIDEREMOS: Tratamentos Estatísticas A B amostra ni 8 8 média y 5.0 7.0 variância S2 4.0 1.71 Média de B é 40% superior à de A. Podemos concluir que B é mais eficiente que A??
  • 74. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: ANÁLISE ESTATÍSTICA: Sob as condições anteriores: Comparação de Médias de duas populações normais
  • 75. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: DUAS DIFERENTES SITUAÇÕES: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS: VARIÂNCIAS CONHECIDAS:
  • 76. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS HIPÓTESES: ESTATÍSTICA DE TESTE NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA DISTRIBUIÇÃO DE REFERÊNCIA REGIÃO CRÍTICA REGRA DE DECISÃO
  • 77. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS BÁSICO: Suponha que temos duas amostras aleatórias independentes, de tamanhos nA e nB, selecionadas de duas populações normais com a mesma variância 2. Indiquemos os estimadores de 2 obtidos das amostras por e, respectivamente
  • 78. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS HIPÓTESES:
  • 79. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS ESTATÍSTICA DE TESTE: nB-1 FnB-1, nA-1 nA-1 Distribuição de Estatística Referência
  • 80. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS DISTRIBUIÇÃO F: 1. É assimétrica; 2. Valores da distribuição F são positivos; 3. As distribuições F são umas famílias de distribuições com dois parâmetros. Os parâmetros são os números de graus de liberdade das variâncias amostrais no numerador e denominador da estatística F.
  • 81. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS REGRA DE DECISÃO:
  • 82. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL: Tratamentos Estatísticas A B amostra ni 8 8 média y 5.0 7.0 variância S2 4.0 1.71 Na Estatística de Teste Fc fez-se a razão da maior variância pela menor variância
  • 83. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE PARA IGUALDADE DE VARIÂNCIAS: VARIÂNCIAS DESCONHECIDAS RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL: Tratamentos Estatísticas A B amostra ni 8 8 média y 5.0 7.0 variância S2 4.0 1.71 Não rejeitamos H0, isto, podemos considerar que as variâncias dos diferentes grupos são iguais.
  • 84. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: VARIÂNCIAS IGUAIS E DESCONHECIDAS:
  • 85. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: HIPÓTESES: ESTATÍSTICA DE TESTE NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA DISTRIBUIÇÃO DE REFERÊNCIA REGIÃO CRÍTICA REGRA DE DECISÃO
  • 86. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: HIPÓTESES:
  • 87. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: ESTATÍSTICA DE TESTE: VARIÂNCIAS IGUAIS E DESCONHECIDAS: N (0,1) n1+n2-2 t n1+n2-2
  • 88. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: DECISÃO: REJEITA-SE H0 SE: VARIÂNCIAS IGUAIS E DESCONHECIDAS:
  • 89. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL: Tratamentos Estatísticas A B amostra ni 8 8 média y 5.0 7.0 variância S2 4.0 1.71 Variância Combinada:
  • 90. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL: Tratamentos Estatísticas A B amostra ni 8 8 média y 5.0 7.0 variância S2 4.0 1.71 Estatística de Teste:
  • 91. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: RETORNANDO AO EXEMPLO INICIAL: P-VALOR p valor P t14 2 . 368 0 . 0164 CONCLUSÃO: Portanto rejeitamos H0, isto é concluímos que o tratamento B é mais eficiente que o tratamento A.
  • 92. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: VARIÂNCIAS DIFERENTES E DESCONHECIDAS: ESTATÍSTICA DE TESTE: Qual a distribuição de referência?
  • 93. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS 2º SEMESTRE DE 2010 TESTE DE HIPÓTESES PARA COMPARAÇÃO DE DUAS MÉDIAS: VARIÂNCIAS DIFERENTES E DESCONHECIDAS: Correção nos graus de Liberdade da Distribuição t