Wadiley Sousa do Nascimento
Mestre em Estatística, Matemática e Computação – Ramo Estatística
Computacional
ESTIMAÇÃO
INTERVALAR
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação
Estimação de Intervalar
84
Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com
Quando, a partir da amostra procura-se construir um intervalo de
variação, de modo que esse intervalo tem uma probabilidade
conhecida de conter o verdadeiro parâmetro populacional.
Na estimação por intervalos, em vez de se indicar um valor concreto
para certo parâmetro da população, e, constrói-se um intervalo que,
com certo grau de certeza, previamente estipulado, o contenha.
Ao estimar um parâmetro populacional através de uma amostra,
evidentemente estamos cometendo um erro. Portanto, a deficiência da
estimação pontual reside no fato de que, neste procedimento,
desconhecemos a medida do possível erro cometido na estimação.
Desta limitação surge a idéia da estimação por intervalo.
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Definições
85
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Grau de Confiança: também conhecido como nível de confiança ou
coeficiente de confiança: É a probabilidade 1 − 𝛼 do intervalo de
confiança conter o verdadeiro valor do parâmetro populacional.
Grau de Significância: também conhecido como nível de
significância ou alpha: É um limite que determina se o resultado de
um estudo pode ser considerado estatisticamente significativo depois
de se realizarem os teste estatísticos planeados.
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Teoria da Estimação - Intervalar
Média - 𝝈𝑪𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐
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𝑰𝑪 𝝁, 𝟏 − 𝜶 = 𝒙 − 𝒛𝜶
𝟐
×
𝝈
𝒏
; 𝒙 + 𝒛𝜶
𝟐
×
𝝈
𝒏
Exercício 1: Seja 𝑋 uma população com distribuição normal de média
𝜇 e desvio padrão igual a 2. Uma amostra aleatória de dimensão 𝑛
= 25 foi extraída desta população e revelou uma média 𝑥 = 78.3.
Calcule o intervalo de confiança para μ a 99%.
Sabendo que 𝜎 = 2; 𝑛 = 25; 𝑥 = 78,3; 1 − 𝛼 = 0,99 ⟹ 𝛼 = 0,01 ⟹
𝛼
2
= 0,005
∧ 𝑧𝛼
2
= 𝑧0,005 = 2,57
𝑰𝑪 = 𝒙 − 𝒛𝜶
𝟐
×
𝝈
𝒏
; 𝒙 + 𝒛𝜶
𝟐
×
𝝈
𝒏
= 𝟕𝟖, 𝟑 − 𝟐, 𝟓𝟕 ×
𝟐
𝟐𝟓
; 𝟕𝟖, 𝟑 + 𝟐, 𝟓𝟕 ×
𝟐
𝟐𝟓
𝑰𝑪 𝝁, 𝟗𝟗% = 𝟕𝟕, 𝟐𝟕𝟐; 𝟕𝟗, 𝟑𝟐𝟖
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Teoria da Estimação - Intervalar
Média - 𝝈𝑪𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐
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Exercício 2: Considere uma v.a. normal de variância igual a 4.
Recolheu-se a seguinte amostra: 3, 7, 9, 10, 11, 12, 12, 14
Determine um intervalo de confiança a 90% para a média.
Sabendo que 𝜎2
= 4; 𝑛 = 8;
𝑥 =
3 + 7 + 9 + 10 + 11 + 12 + 12 + 14
8
= 9,75;
1 − 𝛼 = 0,90 ⟹ 𝛼 = 0,1 ⟹
𝛼
2
= 0,05 ∧ 𝑧𝛼
2
= 𝑧0,05 = 1,65
𝐼𝐶 = 𝑥 − 𝑧𝛼
2
×
𝜎
𝑛
; 𝑥 + 𝑧𝛼
2
×
𝜎
𝑛
= 9,75 − 1,65 ×
2
8
; 9,75 + 1,65 ×
2
8
𝑰𝑪 𝝁, 𝟗𝟎% = 𝟖, 𝟓𝟖𝟑; 𝟏𝟎, 𝟗𝟏𝟕
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Média - 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐
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Caso 1: Tamanho da Amostra 𝒏 > 𝟑𝟎
𝑛 = 100 𝑍𝛼
2
= 1,96 ҧ
𝑥 =
σ𝑖=1
𝑛
𝑥𝑖
𝑛
= 28,35 𝑠𝑥 = 𝑣𝑎𝑟 𝑥 = 7,04
𝑰𝑪 𝝁, 𝟏 − 𝜶 : ഥ
𝒙 − 𝒁𝜶
𝟐
∗
𝒔𝒙
𝒏
≤ 𝝁 ≤ ഥ
𝒙 + 𝒁𝜶
𝟐
∗
𝒔𝒙
𝒏
𝐼𝐶 𝜇, 0,95 = 28,35 − 1,96 ∗
7,04
100
; 28,35 + 1,96 ∗
7,04
100
𝐼𝐶 𝜇, 0,95 = 26,97 ; 29,73
A média da idade dos utentes que frequentam a ASAG encontram-se, a um nível de confiança de
95%, entre 26,97 e 29,73 anos de idade.
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Média - 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐
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Caso 2: Tamanho da Amostra 𝒏 ≤ 𝟑𝟎 – t-Studant
𝑰𝑪 𝝁, 𝟏 − 𝜶 = 𝒙 − 𝒕𝜶
𝟐
;𝒏−𝟏
×
𝒔𝒙
𝒏
; 𝒙 + 𝒕𝜶
𝟐
;𝒏−𝟏
×
𝒔𝒙
𝒏
Numa fábrica de automóveis existe uma secção destinada à produção
de determinado tipo de peças, cujo comprimento deverá ser
aproximadamente de 2.5 cm. A secção de controlo de qualidade da
referida fábrica afirma que as peças apresentam comprimentos
superiores aos exigidos.
Com o objectivo de avaliar a veracidade da afirmação proferida pela
secção de controlo de qualidade, seleccionou-se ao acaso uma
amostra de 26 peças na produção de um dia, tendo sido obtidos os
resultados seguintes: σ𝑖=1
26
𝑥𝑖 = 78; σ𝑖=1
26
𝑥𝑖 − 𝑥 2
= 13.
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Teoria da Estimação - Intervalar
Média - 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐
90
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Caso 2: Tamanho da Amostra 𝒏 ≤ 𝟑𝟎 – t-Studant
Admitindo a normalidade da população subjacente aos dados:
Construa um intervalo de confiança a 95% para o comprimento médio
das peças.
𝑥 =
1
𝑛
෍
𝑖=1
𝑛
𝑥𝑖 =
1
26
෍
𝑖=1
26
𝑥𝑖 =
78
26
= 3; 𝑠2 =
1
𝑛 − 1
෍
𝑖=1
26
𝑥𝑖 − 𝑥 2 =
13
25
= 0,52
𝐼𝐶 = 𝑥 − 𝑡𝛼
2;𝑛−1
×
𝑠𝑥
𝑛
; 𝑥 + 𝑡𝛼
2;𝑛−1
×
𝑠𝑥
𝑛
𝑰𝑪 𝝁, 𝟏 − 𝜶 = 3 − 2,060 ×
0,72111
26
; 3 + 2,060 ×
0,72111
26
= 𝟐, 𝟕𝟎𝟗; 𝟑, 𝟐𝟗
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Média - 𝑬𝒙𝒆𝒓𝒄í𝒄𝒊𝒐𝒔
91
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1) Um fabricante produz resistores que segue uma distribuição normal
com desvio padrão de 8Ω. A resistência média de uma amostra
aleatória de 20 resistores foi medida como sendo de 80 Ω. Calcule o
intervalo de confiança, com um nível de confiança de 95,0%, para a
média da população de resistores produzidos.
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Média - 𝑬𝒙𝒆𝒓𝒄í𝒄𝒊𝒐𝒔
92
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2) Para avaliar a qualidade dos rolamentos produzidos, um engenheiro
recolheu uma amostra aleatória de 12 esferas da produção diária.
Usando um paquímetro ele obteve as seguintes medições para as
esferas. Calcule o intervalo de confiança para a média das esferas
produzidas com 95% de confiança.
8,2 ; 8,3 ; 8,4 ; 8,2 ; 8,2 ; 8,4 ; 8,3 ; 8,2 ; 8,4 ; 8,4 ; 8,2 ; 8,4
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Média - 𝑬𝒙𝒆𝒓𝒄í𝒄𝒊𝒐𝒔
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3) Um fabricante produz resistores com desvio padrão 12Ω e
distribuição normal. A resistência média de uma amostra aleatória de
𝑛 = 25 foi 98,0Ω. Calcule o intervalo de confiança para a média da
população de resistores produzidos. Use o nível de confiança 95,0%.
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Teoria da Estimação - Intervalar
Proporção
94
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Agora, queremos construir um intervalo de confiança para a
proporção populacional 𝒑.
Lembrando que a estimativa pontual de 𝒑 é dada pela proporção de
sucessos numa amostra e é denotada por ො
𝑝 =
𝑁º 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜𝑠
𝑛
.
Antes de construir um intervalo para a proporção, devemos verificar
se a distribuição de amostragem de ො
𝑝 pode ser aproximada pela
distribuição Normal. Isso ocorrerá se forem satisfeitas as condições:
𝑖 𝒏ෝ
𝒑 ≥ 𝟓; 𝑖𝑖 𝒏ෝ
𝒒 ≥ 𝟓
Se essas duas condições ocorrerem, podemos construir o intervalo de
confiança para a proporção, que utilizará, para a determinação do
valor crítico, a tabela da Normal:
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Proporção
95
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Populações infinitas:
𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = ෝ
𝒑 − 𝒛𝒄
ෝ
𝒑 𝟏 − ෝ
𝒑
𝒏
; ෝ
𝒑 + 𝒛𝒄
ෝ
𝒑 𝟏 − ෝ
𝒑
𝒏
Populações finitas:
𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = ෝ
𝒑 − 𝒛𝒄
ෝ
𝒑 𝟏 − ෝ
𝒑
𝒏
𝑵 − 𝒏
𝑵 − 𝟏
; ෝ
𝒑 + 𝒛𝒄
ෝ
𝒑 𝟏 − ෝ
𝒑
𝒏
𝑵 − 𝒏
𝑵 − 𝟏
Uma população é considerada finita quando:
𝑛
𝑁
> 0,05
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Teoria da Estimação - Intervalar
Proporção
96
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Pretende-se estimar a proporção de cura, através do uso de um certo
medicamento em doentes contaminados com certa doença. Uma
experiência consistiu em aplicar o medicamento a 200 pacientes,
escolhidos ao acaso, e observar que 160 deles foram curados. O que
podemos dizer da proporção da população em geral para um nível de
confiança de 95%?
Inicialmente, vamos calcular a proporção amostral: ො
𝑝 =
160
200
= 0,8
𝐼𝐶 = ො
𝑝 ± 𝑧𝑐
ො
𝑝 1 − ො
𝑝
𝑛
= 0,8 ± 1,96
0,8 1 − 0,8
200
= 0,8 ± 0,055
𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = 𝟎, 𝟕𝟒𝟓; 𝟎, 𝟖𝟓𝟓
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Teoria da Estimação - Intervalar
Proporção
97
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Numa amostra aleatória de tamanho 𝑛 = 700 foram encontrados 68
elementos defeituosos. Encontrar um intervalo de confiança de nível
95% para a proporção 𝑝 de elementos defeituosos.
Temos que ො
𝑝 =
68
700
= 0,0971. Para 𝛼 = 0,05, temos pela tabela da
distribuição normal que 𝑍0,025 = 1,96. Então o intervalo de confiança
é dado por
𝐼𝐶 𝑝, 1 − 𝛼 = Ƹ
𝑝 − 𝑍𝛼
2
Ƹ
𝑝 1 − Ƹ
𝑝
𝑛
, Ƹ
𝑝 − 𝑍𝛼
2
Ƹ
𝑝 1 − Ƹ
𝑝
𝑛
𝐼𝐶 𝑝, 0,95 = 0,0971 − 1,96
0,0971 1 − 0,0971
700
, 0,0971 + 1,96
0,0971 1 − 0,0971
700
𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟓𝟐; 𝟎, 𝟏𝟏𝟗 .
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Teoria da Estimação - Intervalar
Proporção
98
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Numa amostra aleatória de tamanho 𝑛 = 700 foram encontrados 68
elementos defeituosos. Encontrar um intervalo de confiança de nível
95% para a proporção 𝑝 de elementos defeituosos.
Temos que Ƹ
𝑝 =
68
700
= 0,0971 . Assim, Ƹ
𝑝 < 0,5 . Então ෝ
𝒑𝒄 = 0,0971
+
1
2×700
= 0,0978. Para 𝛼 = 0,05, temos pela tabela da distribuição
normal que 𝑍0,025 = 1,96. Então o intervalo de confiança é dado por
𝐼𝐶 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = ෝ
𝒑𝒄 − 𝒛𝒄
ෝ
𝒑𝒄 𝟏 − ෝ
𝒑𝒄
𝒏
; ෝ
𝒑𝒄 + 𝒛𝒄
ෝ
𝒑𝒄 𝟏 − ෝ
𝒑𝒄
𝒏
𝐼𝐶 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = 0,0978 − 1,96
0,0978 1 − 0,0978
700
, 0,0978 − 𝑍𝛼
2
0,0978 1 − 0,0978
700
𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟓𝟕𝟗; 𝟎, 𝟏𝟏𝟗𝟖
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Taxa
99
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Consideremos uma amostra aleatória 𝑋1, … , 𝑋𝑛 de uma população com
distribuição de Poisson com parâmetro 𝜆, isto é,
𝑋1, … , 𝑋𝑛~𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛 𝜆 .
Sabemos que መ
𝜆 =
1
𝑛
σ𝑖=1
𝑛
𝑋𝑖 é um estimador da máxima verosimilhança
para 𝜆. Utilizando o teorema limite central, temos
መ
𝜆 =
1
𝑛
෍
𝑖=1
𝑛
𝑋𝑖 ~𝑁 𝜆,
𝜆
𝑛
⟹ 𝑍 =
መ
𝜆 − 𝜆
መ
𝜆
𝑛
~𝑁0, 1.
Analogamente aos casos anteriores obtemos um intervalo com de
confiança para a taxa:
𝑰𝑪 𝝀, 𝟏 − 𝜶 = ෠
𝝀 − 𝒁𝜶
𝟐
෠
𝝀
𝒏
; ෠
𝝀 + 𝒁𝜶
𝟐
෠
𝝀
𝒏
.
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Taxa
10
0
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Num processo de uma fábrica, 72 peças foram escolhidas de forma aleatória
e o número de defeitos encontrado em cada peça se encontra na tabela
abaixo. Construa um intervalo de confiança, com 𝛼 = 0,05, para a taxa de
defeitos nas peças.
Temos que መ
𝜆 =
1
72
σ𝑖=1
𝑛
𝑋𝑖 = 0,64. Para 𝛼 = 0,05, temos pela tabela da
distribuição normal que 𝑍0
,
025
= 1,96. Então, o intervalo de confiança é dado
por
𝐼𝐶 𝜆, 1 − 𝛼 = 0,64 − 1,96
0,64
72
; 0,64 − 1,96
0,64
72
= 0,455; 0,825 .
0 0 1 0 2 0 0 0 0 1 0 0
0 0 1 0 3 1 0 2 0 1 2 1
1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 5 1
0 0 2 0 0 1 0 3 0 0 0 2
0 2 1 0 0 1 0 0 0 0 2 1
0 2 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Variância & Desvio Padrão
10
1
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Para construirmos intervalos de confiança para a variância e desvio
padrão, devemos lembrar que a estimativa pontual para 𝜎2 é 𝑠2 e que
a estimativa pontual para 𝜎 é 𝑠.
Além disso, devemos trabalhar com uma outra distribuição que não a
Normal nem a t-Student: usamos a Qui-quadrado.
Intervalo de confiança para a Variância:
𝑰𝑪 𝝈𝟐
, 𝟏 − 𝜶 =
𝒏 − 𝟏 𝒔𝟐
𝝌𝒔𝒖𝒑
𝟐
;
𝒏 − 𝟏 𝒔𝟐
𝝌𝒊𝒏𝒇
𝟐
Intervalo de confiança para o Desvio-padrão:
𝑰𝑪 𝝈, 𝟏 − 𝜶 =
𝒏 − 𝟏 𝒔𝟐
𝝌𝒔𝒖𝒑
𝟐
;
𝒏 − 𝟏 𝒔𝟐
𝝌𝒊𝒏𝒇
𝟐
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Variância & Desvio Padrão
10
2
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Vamos encontrar os valores críticos 𝝌𝒊𝒏𝒇
𝟐
e 𝝌𝒔𝒖𝒑
𝟐 para um intervalo de
confiança de 90%, quando o tamanho da amostra for igual a 20.
Os graus de liberdade são: 𝒈. 𝒍. = 𝒏 – 𝟏 = 20 – 1 = 19.
Para um intervalo de 90%, teremos uma área de 5% à esquerda de
𝜒𝑖𝑛𝑓
2
e de 5% à direita de 𝜒𝑠𝑢𝑝
2 .
Mas, para utilizarmos a tabela,
devemos pensar em valores à direita
e, portanto, temos de 95% à
esquerda de 𝝌𝒔𝒖𝒑
𝟐
e 5% à esquerda
de 𝝌𝒊𝒏𝒇
𝟐
.
Ou seja, 𝝌𝒔𝒖𝒑
𝟐
= 𝝌𝟏−
𝜶
𝟐
𝟐
e 𝝌𝒊𝒏𝒇
𝟐
= 𝝌𝜶
𝟐
𝟐
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Variância & Desvio Padrão
10
3
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Um farmacêutico selecciona aleatoriamente 30 amostras de um
antialérgico e as pesa. O desvio padrão da amostra é 1,20 miligramas.
Supondo que os pesos são normalmente distribuídos, construa um
intervalo de confiança de 99% para a variância e o desvio padrão da
população.
Para 𝑔. 𝑙. = 𝑛 − 1 = 30 − 1 = 29, os valores obtidos na tabela são:
𝜒𝑖𝑛𝑓
2
= 13,121; 𝜒𝑠𝑢𝑝
2
= 52,336
O intervalo de confiança para a variância é:
𝐼𝐶 =
𝑛 − 1 𝑠2
𝜒𝑠𝑢𝑝
2 ;
𝑛 − 1 𝑠2
𝜒𝑖𝑛𝑓
2 =
30 − 1 1,20 2
52,336
;
30 − 1 1,20 2
13,121
𝑰𝑪 𝝈𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝟎, 𝟖𝟎; 𝟑, 𝟏𝟖
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Variância & Desvio Padrão
10
4
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Um farmacêutico selecciona aleatoriamente 30 amostras de um
antialérgico e as pesa. O desvio padrão da amostra é 1,20 miligramas.
Supondo que os pesos são normalmente distribuídos, construa um
intervalo de confiança de 99% para a variância e o desvio padrão da
população.
Intervalo de confiança para o desvio−padrão:
𝑰𝑪 𝝈, 𝟏 − 𝜶 =
30 − 1 1,20 2
52,336
;
30 − 1 1,20 2
13,121
= 𝟎, 𝟖𝟗; 𝟏, 𝟕𝟖
Assim, podemos dizer: com 99% de confiança a variância
populacional está entre 0,80 e 3,18 miligramas2, enquanto que o
desvio padrão fica entre 0,89 e 1,78 miligramas.
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Diferença de Médias
10
5
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Caso 1: 𝝈𝑪𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐
𝑰𝑪 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝑿 − 𝒀 − 𝒁𝜶
𝟐
𝝈𝟏
𝟐
𝒏𝟏
+
𝝈𝟐
𝟐
𝒏𝟐
; 𝑿 − 𝒀 + 𝒁𝜶
𝟐
𝝈𝟏
𝟐
𝒏𝟏
+
𝝈𝟐
𝟐
𝒏𝟐
Caso 2: 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 + 𝐈𝐠𝐮𝐚𝐢𝐬
𝑰𝑪 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝑿 − 𝒀 − 𝒕 Τ
𝜶 𝟐 𝒔𝒑
𝟏
𝒏𝟏
+
𝟏
𝒏𝟐
; 𝑿 − 𝒀 + 𝒕 Τ
𝜶 𝟐 𝒔𝒑
𝟏
𝒏𝟏
+
𝟏
𝒏𝟐
𝑇 =
𝑋 − 𝑌 − 𝜇1 − 𝜇2
𝑠𝑝
1
𝑛1
+
1
𝑛2
~𝑡𝑛1+𝑛2−2 𝑠𝑝 =
𝑛1 − 1 𝑠1
2
+ 𝑛2 − 1 𝑠2
2
𝑛1 + 𝑛2 − 2
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Diferença de Médias
10
6
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Caso 3: 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 + 𝐃𝐢𝐟𝐞𝐫𝐞𝐧𝐭𝐞𝐬
𝑰𝑪 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝑿 − 𝒀 − 𝒕 𝒗, Τ
𝜶 𝟐
𝒔𝟏
𝟐
𝒏𝟏
+
𝒔𝟐
𝟐
𝒏𝟐
; 𝑿 − 𝒀 + 𝒕 𝒗, Τ
𝜶 𝟐
𝒔𝟏
𝟐
𝒏𝟏
+
𝒔𝟐
𝟐
𝒏𝟐
𝑇 =
𝑋 − 𝑌 − 𝜇1 − 𝜇2
𝑠1
2
𝑛1
+
𝑠2
2
𝑛2
~𝑡𝑛1+𝑛2−2 𝜈 =
𝑠1
2
𝑛1
+
𝑠2
2
𝑛2
2
𝑠1
2
𝑛1
2
𝑛1 − 1
+
𝑠2
2
𝑛2
2
𝑛2 − 1
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Diferença de Médias
10
7
Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com
Os dados a seguir correspondem a teores de um elemento indicador da
qualidade de um certo produto. Foram recolhidas 2 amostras referente a
2 métodos de produção. Construa um intervalo de confiança para a
diferença das médias dos dois métodos.
A média referente ao método 1 é 𝑥1 = 3,63 e do método 2 é 𝑥2 = 3,96.
Calculando as variâncias amostrais, obtemos
𝑠1
2
= ෍
𝑖=1
𝑛
𝑥1𝑖 − 𝑥1
2
9
= 8,29 𝑠2
2
= ෍
𝑖=1
𝑛
𝑥2𝑖 − 𝑥2
2
9
= 2,53
em que 𝑥1𝑖 são os teores referentes ao método 1 e 𝑥2𝑖 ao método 2, 𝑖
= 1, 2, … , 10. Os graus de liberdade são dados por
Método 1 0,9 2,5 9,2 3,2 3,7 1,3 1,2 2,4 3,6 8,3
Método 2 5,3 6,3 5,5 3,6 4,1 2,7 2 1,5 5,1 3,5
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Diferença de Médias
10
8
Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com
𝜈 =
8,29
10 +
2,53
10
2
8,29
10
2
9
+
2,53
10
2
9
= 14,028
Assim, da Tabela da distribuição 𝑡 de Student obtemos que 𝑡14,;0,025
= 2,145 e então temos que
𝐼𝐶 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶
= 3,63 − 3,96 − 2,145
8,29
10
+
2,53
10
; 3,63 − 3,96 + 2,145
8,29
10
+
2,53
10
𝑰𝑪 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝟐, 𝟓𝟔; 𝟏, 𝟗𝟎
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Diferença de Proporções
10
9
Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com
𝑰𝑪 𝝆𝟏 − 𝝆𝟐, 𝟏 − 𝜶 = ෝ
𝒑𝟏 − ෝ
𝒑𝟐 ± 𝒛𝒄
ෝ
𝒑𝟏 𝟏 − ෝ
𝒑𝟏
𝒏𝟏
+
ෝ
𝒑𝟐 𝟏 − ෝ
𝒑𝟐
𝒏𝟐
INFERÊNCIA ESTATÍSTICA:
Teoria da Estimação - Intervalar
Diferença de Proporções
11
0
Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com

Estimação Intervalar (Inferência Estatística)

  • 1.
    Wadiley Sousa doNascimento Mestre em Estatística, Matemática e Computação – Ramo Estatística Computacional ESTIMAÇÃO INTERVALAR
  • 2.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação Estimação de Intervalar 84 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Quando, a partir da amostra procura-se construir um intervalo de variação, de modo que esse intervalo tem uma probabilidade conhecida de conter o verdadeiro parâmetro populacional. Na estimação por intervalos, em vez de se indicar um valor concreto para certo parâmetro da população, e, constrói-se um intervalo que, com certo grau de certeza, previamente estipulado, o contenha. Ao estimar um parâmetro populacional através de uma amostra, evidentemente estamos cometendo um erro. Portanto, a deficiência da estimação pontual reside no fato de que, neste procedimento, desconhecemos a medida do possível erro cometido na estimação. Desta limitação surge a idéia da estimação por intervalo.
  • 3.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Definições 85 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Grau de Confiança: também conhecido como nível de confiança ou coeficiente de confiança: É a probabilidade 1 − 𝛼 do intervalo de confiança conter o verdadeiro valor do parâmetro populacional. Grau de Significância: também conhecido como nível de significância ou alpha: É um limite que determina se o resultado de um estudo pode ser considerado estatisticamente significativo depois de se realizarem os teste estatísticos planeados.
  • 4.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Média - 𝝈𝑪𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 86 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com 𝑰𝑪 𝝁, 𝟏 − 𝜶 = 𝒙 − 𝒛𝜶 𝟐 × 𝝈 𝒏 ; 𝒙 + 𝒛𝜶 𝟐 × 𝝈 𝒏 Exercício 1: Seja 𝑋 uma população com distribuição normal de média 𝜇 e desvio padrão igual a 2. Uma amostra aleatória de dimensão 𝑛 = 25 foi extraída desta população e revelou uma média 𝑥 = 78.3. Calcule o intervalo de confiança para μ a 99%. Sabendo que 𝜎 = 2; 𝑛 = 25; 𝑥 = 78,3; 1 − 𝛼 = 0,99 ⟹ 𝛼 = 0,01 ⟹ 𝛼 2 = 0,005 ∧ 𝑧𝛼 2 = 𝑧0,005 = 2,57 𝑰𝑪 = 𝒙 − 𝒛𝜶 𝟐 × 𝝈 𝒏 ; 𝒙 + 𝒛𝜶 𝟐 × 𝝈 𝒏 = 𝟕𝟖, 𝟑 − 𝟐, 𝟓𝟕 × 𝟐 𝟐𝟓 ; 𝟕𝟖, 𝟑 + 𝟐, 𝟓𝟕 × 𝟐 𝟐𝟓 𝑰𝑪 𝝁, 𝟗𝟗% = 𝟕𝟕, 𝟐𝟕𝟐; 𝟕𝟗, 𝟑𝟐𝟖
  • 5.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Média - 𝝈𝑪𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 87 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Exercício 2: Considere uma v.a. normal de variância igual a 4. Recolheu-se a seguinte amostra: 3, 7, 9, 10, 11, 12, 12, 14 Determine um intervalo de confiança a 90% para a média. Sabendo que 𝜎2 = 4; 𝑛 = 8; 𝑥 = 3 + 7 + 9 + 10 + 11 + 12 + 12 + 14 8 = 9,75; 1 − 𝛼 = 0,90 ⟹ 𝛼 = 0,1 ⟹ 𝛼 2 = 0,05 ∧ 𝑧𝛼 2 = 𝑧0,05 = 1,65 𝐼𝐶 = 𝑥 − 𝑧𝛼 2 × 𝜎 𝑛 ; 𝑥 + 𝑧𝛼 2 × 𝜎 𝑛 = 9,75 − 1,65 × 2 8 ; 9,75 + 1,65 × 2 8 𝑰𝑪 𝝁, 𝟗𝟎% = 𝟖, 𝟓𝟖𝟑; 𝟏𝟎, 𝟗𝟏𝟕
  • 6.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Média - 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 88 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Caso 1: Tamanho da Amostra 𝒏 > 𝟑𝟎 𝑛 = 100 𝑍𝛼 2 = 1,96 ҧ 𝑥 = σ𝑖=1 𝑛 𝑥𝑖 𝑛 = 28,35 𝑠𝑥 = 𝑣𝑎𝑟 𝑥 = 7,04 𝑰𝑪 𝝁, 𝟏 − 𝜶 : ഥ 𝒙 − 𝒁𝜶 𝟐 ∗ 𝒔𝒙 𝒏 ≤ 𝝁 ≤ ഥ 𝒙 + 𝒁𝜶 𝟐 ∗ 𝒔𝒙 𝒏 𝐼𝐶 𝜇, 0,95 = 28,35 − 1,96 ∗ 7,04 100 ; 28,35 + 1,96 ∗ 7,04 100 𝐼𝐶 𝜇, 0,95 = 26,97 ; 29,73 A média da idade dos utentes que frequentam a ASAG encontram-se, a um nível de confiança de 95%, entre 26,97 e 29,73 anos de idade.
  • 7.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Média - 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 89 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Caso 2: Tamanho da Amostra 𝒏 ≤ 𝟑𝟎 – t-Studant 𝑰𝑪 𝝁, 𝟏 − 𝜶 = 𝒙 − 𝒕𝜶 𝟐 ;𝒏−𝟏 × 𝒔𝒙 𝒏 ; 𝒙 + 𝒕𝜶 𝟐 ;𝒏−𝟏 × 𝒔𝒙 𝒏 Numa fábrica de automóveis existe uma secção destinada à produção de determinado tipo de peças, cujo comprimento deverá ser aproximadamente de 2.5 cm. A secção de controlo de qualidade da referida fábrica afirma que as peças apresentam comprimentos superiores aos exigidos. Com o objectivo de avaliar a veracidade da afirmação proferida pela secção de controlo de qualidade, seleccionou-se ao acaso uma amostra de 26 peças na produção de um dia, tendo sido obtidos os resultados seguintes: σ𝑖=1 26 𝑥𝑖 = 78; σ𝑖=1 26 𝑥𝑖 − 𝑥 2 = 13.
  • 8.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Média - 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 90 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Caso 2: Tamanho da Amostra 𝒏 ≤ 𝟑𝟎 – t-Studant Admitindo a normalidade da população subjacente aos dados: Construa um intervalo de confiança a 95% para o comprimento médio das peças. 𝑥 = 1 𝑛 ෍ 𝑖=1 𝑛 𝑥𝑖 = 1 26 ෍ 𝑖=1 26 𝑥𝑖 = 78 26 = 3; 𝑠2 = 1 𝑛 − 1 ෍ 𝑖=1 26 𝑥𝑖 − 𝑥 2 = 13 25 = 0,52 𝐼𝐶 = 𝑥 − 𝑡𝛼 2;𝑛−1 × 𝑠𝑥 𝑛 ; 𝑥 + 𝑡𝛼 2;𝑛−1 × 𝑠𝑥 𝑛 𝑰𝑪 𝝁, 𝟏 − 𝜶 = 3 − 2,060 × 0,72111 26 ; 3 + 2,060 × 0,72111 26 = 𝟐, 𝟕𝟎𝟗; 𝟑, 𝟐𝟗
  • 9.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Média - 𝑬𝒙𝒆𝒓𝒄í𝒄𝒊𝒐𝒔 91 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com 1) Um fabricante produz resistores que segue uma distribuição normal com desvio padrão de 8Ω. A resistência média de uma amostra aleatória de 20 resistores foi medida como sendo de 80 Ω. Calcule o intervalo de confiança, com um nível de confiança de 95,0%, para a média da população de resistores produzidos.
  • 10.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Média - 𝑬𝒙𝒆𝒓𝒄í𝒄𝒊𝒐𝒔 92 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com 2) Para avaliar a qualidade dos rolamentos produzidos, um engenheiro recolheu uma amostra aleatória de 12 esferas da produção diária. Usando um paquímetro ele obteve as seguintes medições para as esferas. Calcule o intervalo de confiança para a média das esferas produzidas com 95% de confiança. 8,2 ; 8,3 ; 8,4 ; 8,2 ; 8,2 ; 8,4 ; 8,3 ; 8,2 ; 8,4 ; 8,4 ; 8,2 ; 8,4
  • 11.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Média - 𝑬𝒙𝒆𝒓𝒄í𝒄𝒊𝒐𝒔 93 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com 3) Um fabricante produz resistores com desvio padrão 12Ω e distribuição normal. A resistência média de uma amostra aleatória de 𝑛 = 25 foi 98,0Ω. Calcule o intervalo de confiança para a média da população de resistores produzidos. Use o nível de confiança 95,0%.
  • 12.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Proporção 94 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Agora, queremos construir um intervalo de confiança para a proporção populacional 𝒑. Lembrando que a estimativa pontual de 𝒑 é dada pela proporção de sucessos numa amostra e é denotada por ො 𝑝 = 𝑁º 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜𝑠 𝑛 . Antes de construir um intervalo para a proporção, devemos verificar se a distribuição de amostragem de ො 𝑝 pode ser aproximada pela distribuição Normal. Isso ocorrerá se forem satisfeitas as condições: 𝑖 𝒏ෝ 𝒑 ≥ 𝟓; 𝑖𝑖 𝒏ෝ 𝒒 ≥ 𝟓 Se essas duas condições ocorrerem, podemos construir o intervalo de confiança para a proporção, que utilizará, para a determinação do valor crítico, a tabela da Normal:
  • 13.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Proporção 95 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Populações infinitas: 𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = ෝ 𝒑 − 𝒛𝒄 ෝ 𝒑 𝟏 − ෝ 𝒑 𝒏 ; ෝ 𝒑 + 𝒛𝒄 ෝ 𝒑 𝟏 − ෝ 𝒑 𝒏 Populações finitas: 𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = ෝ 𝒑 − 𝒛𝒄 ෝ 𝒑 𝟏 − ෝ 𝒑 𝒏 𝑵 − 𝒏 𝑵 − 𝟏 ; ෝ 𝒑 + 𝒛𝒄 ෝ 𝒑 𝟏 − ෝ 𝒑 𝒏 𝑵 − 𝒏 𝑵 − 𝟏 Uma população é considerada finita quando: 𝑛 𝑁 > 0,05
  • 14.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Proporção 96 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Pretende-se estimar a proporção de cura, através do uso de um certo medicamento em doentes contaminados com certa doença. Uma experiência consistiu em aplicar o medicamento a 200 pacientes, escolhidos ao acaso, e observar que 160 deles foram curados. O que podemos dizer da proporção da população em geral para um nível de confiança de 95%? Inicialmente, vamos calcular a proporção amostral: ො 𝑝 = 160 200 = 0,8 𝐼𝐶 = ො 𝑝 ± 𝑧𝑐 ො 𝑝 1 − ො 𝑝 𝑛 = 0,8 ± 1,96 0,8 1 − 0,8 200 = 0,8 ± 0,055 𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = 𝟎, 𝟕𝟒𝟓; 𝟎, 𝟖𝟓𝟓
  • 15.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Proporção 97 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Numa amostra aleatória de tamanho 𝑛 = 700 foram encontrados 68 elementos defeituosos. Encontrar um intervalo de confiança de nível 95% para a proporção 𝑝 de elementos defeituosos. Temos que ො 𝑝 = 68 700 = 0,0971. Para 𝛼 = 0,05, temos pela tabela da distribuição normal que 𝑍0,025 = 1,96. Então o intervalo de confiança é dado por 𝐼𝐶 𝑝, 1 − 𝛼 = Ƹ 𝑝 − 𝑍𝛼 2 Ƹ 𝑝 1 − Ƹ 𝑝 𝑛 , Ƹ 𝑝 − 𝑍𝛼 2 Ƹ 𝑝 1 − Ƹ 𝑝 𝑛 𝐼𝐶 𝑝, 0,95 = 0,0971 − 1,96 0,0971 1 − 0,0971 700 , 0,0971 + 1,96 0,0971 1 − 0,0971 700 𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟓𝟐; 𝟎, 𝟏𝟏𝟗 .
  • 16.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Proporção 98 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Numa amostra aleatória de tamanho 𝑛 = 700 foram encontrados 68 elementos defeituosos. Encontrar um intervalo de confiança de nível 95% para a proporção 𝑝 de elementos defeituosos. Temos que Ƹ 𝑝 = 68 700 = 0,0971 . Assim, Ƹ 𝑝 < 0,5 . Então ෝ 𝒑𝒄 = 0,0971 + 1 2×700 = 0,0978. Para 𝛼 = 0,05, temos pela tabela da distribuição normal que 𝑍0,025 = 1,96. Então o intervalo de confiança é dado por 𝐼𝐶 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = ෝ 𝒑𝒄 − 𝒛𝒄 ෝ 𝒑𝒄 𝟏 − ෝ 𝒑𝒄 𝒏 ; ෝ 𝒑𝒄 + 𝒛𝒄 ෝ 𝒑𝒄 𝟏 − ෝ 𝒑𝒄 𝒏 𝐼𝐶 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = 0,0978 − 1,96 0,0978 1 − 0,0978 700 , 0,0978 − 𝑍𝛼 2 0,0978 1 − 0,0978 700 𝑰𝑪 𝝆, 𝟏 − 𝜶 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟓𝟕𝟗; 𝟎, 𝟏𝟏𝟗𝟖
  • 17.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Taxa 99 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Consideremos uma amostra aleatória 𝑋1, … , 𝑋𝑛 de uma população com distribuição de Poisson com parâmetro 𝜆, isto é, 𝑋1, … , 𝑋𝑛~𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛 𝜆 . Sabemos que መ 𝜆 = 1 𝑛 σ𝑖=1 𝑛 𝑋𝑖 é um estimador da máxima verosimilhança para 𝜆. Utilizando o teorema limite central, temos መ 𝜆 = 1 𝑛 ෍ 𝑖=1 𝑛 𝑋𝑖 ~𝑁 𝜆, 𝜆 𝑛 ⟹ 𝑍 = መ 𝜆 − 𝜆 መ 𝜆 𝑛 ~𝑁0, 1. Analogamente aos casos anteriores obtemos um intervalo com de confiança para a taxa: 𝑰𝑪 𝝀, 𝟏 − 𝜶 = ෠ 𝝀 − 𝒁𝜶 𝟐 ෠ 𝝀 𝒏 ; ෠ 𝝀 + 𝒁𝜶 𝟐 ෠ 𝝀 𝒏 .
  • 18.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Taxa 10 0 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Num processo de uma fábrica, 72 peças foram escolhidas de forma aleatória e o número de defeitos encontrado em cada peça se encontra na tabela abaixo. Construa um intervalo de confiança, com 𝛼 = 0,05, para a taxa de defeitos nas peças. Temos que መ 𝜆 = 1 72 σ𝑖=1 𝑛 𝑋𝑖 = 0,64. Para 𝛼 = 0,05, temos pela tabela da distribuição normal que 𝑍0 , 025 = 1,96. Então, o intervalo de confiança é dado por 𝐼𝐶 𝜆, 1 − 𝛼 = 0,64 − 1,96 0,64 72 ; 0,64 − 1,96 0,64 72 = 0,455; 0,825 . 0 0 1 0 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 3 1 0 2 0 1 2 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 5 1 0 0 2 0 0 1 0 3 0 0 0 2 0 2 1 0 0 1 0 0 0 0 2 1 0 2 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1
  • 19.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Variância & Desvio Padrão 10 1 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Para construirmos intervalos de confiança para a variância e desvio padrão, devemos lembrar que a estimativa pontual para 𝜎2 é 𝑠2 e que a estimativa pontual para 𝜎 é 𝑠. Além disso, devemos trabalhar com uma outra distribuição que não a Normal nem a t-Student: usamos a Qui-quadrado. Intervalo de confiança para a Variância: 𝑰𝑪 𝝈𝟐 , 𝟏 − 𝜶 = 𝒏 − 𝟏 𝒔𝟐 𝝌𝒔𝒖𝒑 𝟐 ; 𝒏 − 𝟏 𝒔𝟐 𝝌𝒊𝒏𝒇 𝟐 Intervalo de confiança para o Desvio-padrão: 𝑰𝑪 𝝈, 𝟏 − 𝜶 = 𝒏 − 𝟏 𝒔𝟐 𝝌𝒔𝒖𝒑 𝟐 ; 𝒏 − 𝟏 𝒔𝟐 𝝌𝒊𝒏𝒇 𝟐
  • 20.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Variância & Desvio Padrão 10 2 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Vamos encontrar os valores críticos 𝝌𝒊𝒏𝒇 𝟐 e 𝝌𝒔𝒖𝒑 𝟐 para um intervalo de confiança de 90%, quando o tamanho da amostra for igual a 20. Os graus de liberdade são: 𝒈. 𝒍. = 𝒏 – 𝟏 = 20 – 1 = 19. Para um intervalo de 90%, teremos uma área de 5% à esquerda de 𝜒𝑖𝑛𝑓 2 e de 5% à direita de 𝜒𝑠𝑢𝑝 2 . Mas, para utilizarmos a tabela, devemos pensar em valores à direita e, portanto, temos de 95% à esquerda de 𝝌𝒔𝒖𝒑 𝟐 e 5% à esquerda de 𝝌𝒊𝒏𝒇 𝟐 . Ou seja, 𝝌𝒔𝒖𝒑 𝟐 = 𝝌𝟏− 𝜶 𝟐 𝟐 e 𝝌𝒊𝒏𝒇 𝟐 = 𝝌𝜶 𝟐 𝟐
  • 21.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Variância & Desvio Padrão 10 3 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Um farmacêutico selecciona aleatoriamente 30 amostras de um antialérgico e as pesa. O desvio padrão da amostra é 1,20 miligramas. Supondo que os pesos são normalmente distribuídos, construa um intervalo de confiança de 99% para a variância e o desvio padrão da população. Para 𝑔. 𝑙. = 𝑛 − 1 = 30 − 1 = 29, os valores obtidos na tabela são: 𝜒𝑖𝑛𝑓 2 = 13,121; 𝜒𝑠𝑢𝑝 2 = 52,336 O intervalo de confiança para a variância é: 𝐼𝐶 = 𝑛 − 1 𝑠2 𝜒𝑠𝑢𝑝 2 ; 𝑛 − 1 𝑠2 𝜒𝑖𝑛𝑓 2 = 30 − 1 1,20 2 52,336 ; 30 − 1 1,20 2 13,121 𝑰𝑪 𝝈𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝟎, 𝟖𝟎; 𝟑, 𝟏𝟖
  • 22.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Variância & Desvio Padrão 10 4 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Um farmacêutico selecciona aleatoriamente 30 amostras de um antialérgico e as pesa. O desvio padrão da amostra é 1,20 miligramas. Supondo que os pesos são normalmente distribuídos, construa um intervalo de confiança de 99% para a variância e o desvio padrão da população. Intervalo de confiança para o desvio−padrão: 𝑰𝑪 𝝈, 𝟏 − 𝜶 = 30 − 1 1,20 2 52,336 ; 30 − 1 1,20 2 13,121 = 𝟎, 𝟖𝟗; 𝟏, 𝟕𝟖 Assim, podemos dizer: com 99% de confiança a variância populacional está entre 0,80 e 3,18 miligramas2, enquanto que o desvio padrão fica entre 0,89 e 1,78 miligramas.
  • 23.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Diferença de Médias 10 5 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Caso 1: 𝝈𝑪𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 𝑰𝑪 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝑿 − 𝒀 − 𝒁𝜶 𝟐 𝝈𝟏 𝟐 𝒏𝟏 + 𝝈𝟐 𝟐 𝒏𝟐 ; 𝑿 − 𝒀 + 𝒁𝜶 𝟐 𝝈𝟏 𝟐 𝒏𝟏 + 𝝈𝟐 𝟐 𝒏𝟐 Caso 2: 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 + 𝐈𝐠𝐮𝐚𝐢𝐬 𝑰𝑪 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝑿 − 𝒀 − 𝒕 Τ 𝜶 𝟐 𝒔𝒑 𝟏 𝒏𝟏 + 𝟏 𝒏𝟐 ; 𝑿 − 𝒀 + 𝒕 Τ 𝜶 𝟐 𝒔𝒑 𝟏 𝒏𝟏 + 𝟏 𝒏𝟐 𝑇 = 𝑋 − 𝑌 − 𝜇1 − 𝜇2 𝑠𝑝 1 𝑛1 + 1 𝑛2 ~𝑡𝑛1+𝑛2−2 𝑠𝑝 = 𝑛1 − 1 𝑠1 2 + 𝑛2 − 1 𝑠2 2 𝑛1 + 𝑛2 − 2
  • 24.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Diferença de Médias 10 6 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Caso 3: 𝝈𝑫𝒆𝒔𝒄𝒐𝒏𝒉𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 + 𝐃𝐢𝐟𝐞𝐫𝐞𝐧𝐭𝐞𝐬 𝑰𝑪 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝑿 − 𝒀 − 𝒕 𝒗, Τ 𝜶 𝟐 𝒔𝟏 𝟐 𝒏𝟏 + 𝒔𝟐 𝟐 𝒏𝟐 ; 𝑿 − 𝒀 + 𝒕 𝒗, Τ 𝜶 𝟐 𝒔𝟏 𝟐 𝒏𝟏 + 𝒔𝟐 𝟐 𝒏𝟐 𝑇 = 𝑋 − 𝑌 − 𝜇1 − 𝜇2 𝑠1 2 𝑛1 + 𝑠2 2 𝑛2 ~𝑡𝑛1+𝑛2−2 𝜈 = 𝑠1 2 𝑛1 + 𝑠2 2 𝑛2 2 𝑠1 2 𝑛1 2 𝑛1 − 1 + 𝑠2 2 𝑛2 2 𝑛2 − 1
  • 25.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Diferença de Médias 10 7 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com Os dados a seguir correspondem a teores de um elemento indicador da qualidade de um certo produto. Foram recolhidas 2 amostras referente a 2 métodos de produção. Construa um intervalo de confiança para a diferença das médias dos dois métodos. A média referente ao método 1 é 𝑥1 = 3,63 e do método 2 é 𝑥2 = 3,96. Calculando as variâncias amostrais, obtemos 𝑠1 2 = ෍ 𝑖=1 𝑛 𝑥1𝑖 − 𝑥1 2 9 = 8,29 𝑠2 2 = ෍ 𝑖=1 𝑛 𝑥2𝑖 − 𝑥2 2 9 = 2,53 em que 𝑥1𝑖 são os teores referentes ao método 1 e 𝑥2𝑖 ao método 2, 𝑖 = 1, 2, … , 10. Os graus de liberdade são dados por Método 1 0,9 2,5 9,2 3,2 3,7 1,3 1,2 2,4 3,6 8,3 Método 2 5,3 6,3 5,5 3,6 4,1 2,7 2 1,5 5,1 3,5
  • 26.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Diferença de Médias 10 8 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com 𝜈 = 8,29 10 + 2,53 10 2 8,29 10 2 9 + 2,53 10 2 9 = 14,028 Assim, da Tabela da distribuição 𝑡 de Student obtemos que 𝑡14,;0,025 = 2,145 e então temos que 𝐼𝐶 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 3,63 − 3,96 − 2,145 8,29 10 + 2,53 10 ; 3,63 − 3,96 + 2,145 8,29 10 + 2,53 10 𝑰𝑪 𝝁𝟏 − 𝝁𝟐, 𝟏 − 𝜶 = 𝟐, 𝟓𝟔; 𝟏, 𝟗𝟎
  • 27.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Diferença de Proporções 10 9 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com 𝑰𝑪 𝝆𝟏 − 𝝆𝟐, 𝟏 − 𝜶 = ෝ 𝒑𝟏 − ෝ 𝒑𝟐 ± 𝒛𝒄 ෝ 𝒑𝟏 𝟏 − ෝ 𝒑𝟏 𝒏𝟏 + ෝ 𝒑𝟐 𝟏 − ෝ 𝒑𝟐 𝒏𝟐
  • 28.
    INFERÊNCIA ESTATÍSTICA: Teoria daEstimação - Intervalar Diferença de Proporções 11 0 Wadiley Nascimento (Mestre em Estatística) Telm.: (+239) 980 1045 / 905 88 42 E-mail: wadmiguel547@yahoo.com