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10.º ano A · Matemática
estatística · Estatística

Tabelas de contingência

Antes de começar, convém dominares: Tabelas (9.º ano do ensino básico (3.º ciclo))
Antes de começar, convém dominares: Porcentagens (7.º ano do ensino básico (3.º ciclo))

Numa turma de 55 alunos, usar óculos depende de se ser rapaz ou rapariga? Para responder, é preciso estudar duas variáveis ao mesmo tempo, e não cada uma separadamente. A ferramenta é a tabela de contingência (ou de dupla entrada).

Frequências conjuntas e marginais

Usam óculos Não usam óculos Total (marginal)
Rapazes $12$ $18$ $30$
Raparigas $10$ $15$ $25$
Total (marginal) $22$ $33$ $55$
Esquema de uma tabela de contingência: células de frequência conjunta no centro e frequências marginais nos totais de linha e de coluna. conjunta marginal da linha marginal da coluna linha →↓ coluna
Pratica★☆☆Por começar
Copia e completa no teu caderno a seguinte tabela de contingência, que mostra a distribuição de um grupo de alunos segundo o sexo e o uso de óculos. | | Usam óculos |…

Copia e completa no teu caderno a seguinte tabela de contingência, que mostra a distribuição de um grupo de alunos segundo o sexo e o uso de óculos.

Usam óculos Não usam óculos Total
Rapazes $12$ $18$
Raparigas $15$ $25$
Total
Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Num inquérito realizado a $80$ pessoas sobre o seu meio de transporte principal para ir trabalhar, foram obtidos os seguintes resultados absolutos: | | Carro |…

Num inquérito realizado a $80$ pessoas sobre o seu meio de transporte principal para ir trabalhar, foram obtidos os seguintes resultados absolutos:

Carro Transporte público A pé Total
Menos de 30 anos $10$ $22$ $8$ $40$
Mais de 30 anos $25$ $10$ $5$ $40$
Total $35$ $32$ $13$ $80$

Indique qual é a frequência absoluta conjunta das pessoas que têm "Menos de 30 anos" e vão "A pé", e calcule a frequência absoluta marginal das que usam "Carro".

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Foi perguntado a $200$ clientes de uma pizzaria qual o seu tipo de massa favorito. Os resultados estão reunidos na seguinte tabela: | | Fina | Clássica | Recheada com…

Foi perguntado a $200$ clientes de uma pizzaria qual o seu tipo de massa favorito. Os resultados estão reunidos na seguinte tabela:

Fina Clássica Recheada com queijo Total
Para levar $45$ $35$ $20$ $100$
No local $25$ $50$ $25$ $100$
Total $70$ $85$ $45$ $200$

Escreva a distribuição marginal da variável "Tipo de massa", indicando as respetivas frequências absolutas.

Resolver

Frequências relativas

Em vez de contagens, podemos usar proporções. Dividindo cada frequência absoluta da tabela pelo total $N$, obtemos as frequências relativas globais; multiplicando por $100$, percentagens.

Pratica★☆☆Por começar
A partir da seguinte tabela de contingência de frequências absolutas, elabore a tabela correspondente de frequências relativas globais (expressando os resultados na…

A partir da seguinte tabela de contingência de frequências absolutas, elabore a tabela correspondente de frequências relativas globais (expressando os resultados na forma de fração irredutível).

Ciências Humanas Total
Aprovados $30$ $20$ $50$
Chumbados $10$ $40$ $50$
Total $40$ $60$ $100$
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Pratica★☆☆Por começar
Dada a seguinte tabela que relaciona a marca do telemóvel e o grupo etário dos seus proprietários, identifique a moda da distribuição conjunta e a moda da distribuição…

Dada a seguinte tabela que relaciona a marca do telemóvel e o grupo etário dos seus proprietários, identifique a moda da distribuição conjunta e a moda da distribuição marginal da variável "Marca".

Marca A Marca B Marca C Total
Jovens $45$ $15$ $10$ $70$
Adultos $20$ $35$ $25$ $80$
Total $65$ $50$ $35$ $150$
Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Numa escola de línguas, são oferecidas aulas de Francês e Alemão nos turnos da manhã e da tarde. A tabela mostra o número de inscritos: | | Manhã | Tarde | Total | |…

Numa escola de línguas, são oferecidas aulas de Francês e Alemão nos turnos da manhã e da tarde. A tabela mostra o número de inscritos:

Manhã Tarde Total
Francês $24$ $36$ $60$
Alemão $16$ $24$ $40$
Total $40$ $60$ $100$

Calcule que percentagem do total de alunos representam aqueles que estudam Francês à tarde.

Resolver

Distribuições condicionadas

Por vezes interessa uma pergunta mais fina: entre os que cumprem uma condição, que proporção cumpre a outra? É a frequência relativa condicionada.

Diagrama que mostra uma frequência condicionada: dos 100 europeus, 60 preferem inglês, ou seja, 60 %. Europeus: 100 inglês: 60 60 em 100 → 60 %
Pratica★☆☆Por começar
Observe a seguinte tabela que classifica os participantes de um congresso segundo a sua nacionalidade e o idioma em que preferiram receber a documentação: | | Espanhol |…

Observe a seguinte tabela que classifica os participantes de um congresso segundo a sua nacionalidade e o idioma em que preferiram receber a documentação:

Espanhol Inglês Total
Europeus $40$ $60$ $100$
Americanos $30$ $20$ $50$
Total $70$ $80$ $150$

Calcule a frequência relativa condicional de um participante preferir a documentação em Inglês, sabendo que ele é Europeu.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Um estudo médico analisa a eficácia de dois tratamentos (Tratamento A e Tratamento B) para curar uma doença de pele. Os resultados após um mês são os seguintes: | |…

Um estudo médico analisa a eficácia de dois tratamentos (Tratamento A e Tratamento B) para curar uma doença de pele. Os resultados após um mês são os seguintes:

Curados Não curados Total
Tratamento A $72$ $48$ $120$
Tratamento B $54$ $26$ $80$
Total $126$ $74$ $200$

Calcule a percentagem de sucesso (curados) para cada um dos tratamentos separadamente e justifique, com base nessas percentagens, qual dos dois tratamentos parece ser mais eficaz.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Numa empresa de $500$ funcionários, estuda-se a relação entre o departamento a que pertencem e o seu nível de satisfação profissional. | | Satisfeito | Indiferente |…

Numa empresa de $500$ funcionários, estuda-se a relação entre o departamento a que pertencem e o seu nível de satisfação profissional.

Satisfeito Indiferente Insatisfeito Total
Vendas $120$ $60$ $20$ $200$
Produção $90$ $110$ $100$ $300$
Total $210$ $170$ $120$ $500$

Calcule a distribuição marginal da variável "Satisfação" em percentagens e a distribuição condicional do nível de satisfação dentro do departamento de "Produção".

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Independência estatística

Independência: a frequência marginal de desportistas (60 %) é igual à condicionada nos fumadores (60 %). marginal do desporto60 % = condicionada nos fumadores60 %
Pratica★★☆Por começar
No serviço de refeitório de uma escola analisam-se as preferências de ementa de um dia com $200$ comensais (professores e alunos): | | Ementa vegetariana | Ementa…

No serviço de refeitório de uma escola analisam-se as preferências de ementa de um dia com $200$ comensais (professores e alunos):

Ementa vegetariana Ementa tradicional Total
Professores $12$ $28$ $40$
Alunos $48$ $112$ $160$
Total $60$ $140$ $200$

Três alunos discutem como verificar se a escolha do tipo de ementa é independente do grupo (ser professor ou aluno):

  • A Irene defende: «Como a diferença de comensais que escolhem ementa tradicional entre alunos e professores é muito grande ($112 - 28 = 84$), a escolha depende claramente do grupo».

  • A Marta propõe comparar a proporção de vegetarianos dentro do grupo de professores com a proporção de vegetarianos dentro do grupo de alunos: $h(\text{Vegetariano} \mid \text{Professores}) \stackrel{?}{=} h(\text{Vegetariano} \mid \text{Alunos})$.

  • O Sérgio propõe comparar a proporção de vegetarianos dentro do grupo de professores com a proporção marginal total de vegetarianos em toda a escola: $h(\text{Vegetariano} \mid \text{Professores}) \stackrel{?}{=} h(\text{Vegetariano})$.

  1. a) Explica por que razão o método proposto pela Irene é erróneo e demonstra por que razão as diferenças absolutas não são válidas quando os grupos têm dimensões totais distintas.
  2. b) Realiza os cálculos propostos pela Marta e pelo Sérgio. Chegam ambos os métodos à mesma conclusão relativamente ao facto de as variáveis serem independentes?
  3. c) A partir da teoria de tabelas de contingência («a distribuição condicionada coincide com a marginal»), justifica qual dos dois métodos válidos (o da Marta ou o do Sérgio) representa de forma mais direta e rigorosa a definição de independência estatística.
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Pratica★★★Por começar
Diz-se que duas variáveis estatísticas são independentes se as frequências relativas condicionais forem iguais às frequências relativas marginais correspondentes; isto…

Diz-se que duas variáveis estatísticas são independentes se as frequências relativas condicionais forem iguais às frequências relativas marginais correspondentes; isto é, a proporção se mantém constante em todas as linhas e colunas.

Dada a seguinte tabela incompleta:

Tipo I Tipo II Total
Categoria Alfa $12$ $18$ $30$
Categoria Beta $8$ $y$ $8+y$
Total $20$ $18+y$ $38+y$

Calcule o valor exato de $y$ para que as duas variáveis ("Categoria" e "Tipo") sejam perfeitamente independentes.

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Pratica★★★Por começar
Numa população de $400$ habitantes, são analisadas duas variáveis: "Pratica desporto" (Sim/Não) e "Fuma" (Sim/Não). São conhecidas as distribuições marginais: $240$…

Numa população de $400$ habitantes, são analisadas duas variáveis: "Pratica desporto" (Sim/Não) e "Fuma" (Sim/Não). São conhecidas as distribuições marginais: $240$ pessoas praticam desporto e $160$ não praticam; por outro lado, $100$ pessoas fumam e $300$ não fumam.

Construa a tabela de contingência de frequências absolutas assumindo que existe uma independência estatística perfeita entre o hábito de fumar e a prática desportiva nessa população.

Podes fazê-lo em papel e enviar uma fotografia com a tua resposta.

Resolver

Reconstruir tabelas incompletas

Para reconstruir uma tabela incompleta, subtrai-se o dado conhecido ao total marginal da linha ou da coluna para obter a incógnita. cada linha soma o seu total,cada coluna soma o seu dado incógnitax totalconhecido

Muitos problemas dão só parte da tabela. Usa que cada linha e cada coluna somam o respetivo total e, quando for preciso, escreve uma equação com uma incógnita. Se os dados vierem em percentagens, converte primeiro em contagens, calculando cada percentagem sobre o total do respetivo grupo.

Do diagrama de Venn para a tabela

Um diagrama de Venn também esconde uma tabela: a interseção é a célula «sim e sim», cada parte exterior à interseção é uma célula «sim e não» ou «não e sim», e o que fica fora dos dois conjuntos é a célula «não e não».

Do diagrama de árvore para a tabela

Num diagrama de árvore, o primeiro nível dá a proporção de cada linha e o segundo nível dá proporções condicionadas a essa linha. Cada frequência conjunta obtém-se multiplicando ao longo do ramo: total $\times$ proporção do 1.º ramo $\times$ proporção do 2.º ramo.

Pratica★☆☆Por começar
Num clube desportivo há $120$ sócios. Sabemos que $70$ jogam ténis, $50$ jogam pádel, e dos que jogam ténis, $20$ são mulheres. Se no clube há um total de $45$ mulheres,…

Num clube desportivo há $120$ sócios. Sabemos que $70$ jogam ténis, $50$ jogam pádel, e dos que jogam ténis, $20$ são mulheres. Se no clube há um total de $45$ mulheres, construa a tabela de contingência de frequências absolutas que relacione o sexo (Homem / Mulher) com o desporto praticado (Ténis / Pádel).

Podes fazê-lo em papel e enviar uma fotografia com a tua resposta.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
O diagrama de Venn seguinte mostra a distribuição de $110$ alunos de uma escola de línguas consoante estudam Inglês ($A$) ou Francês ($B$). Traduza a informação do…

O diagrama de Venn seguinte mostra a distribuição de $110$ alunos de uma escola de línguas consoante estudam Inglês ($A$) ou Francês ($B$).

Inglês (A) Francês (B) 45 20 35 10 E

Traduza a informação do diagrama para uma tabela de contingência onde as variáveis sejam "Estuda Inglês" (Sim/Não) e "Estuda Francês" (Sim/Não). Em seguida, calcule a proporção de alunos que estudam Francês sabendo que não estudam Inglês.

Resolver
Pratica★★★Por começar
O seguinte diagrama em árvore representa as proporções de uma população de $500$ indivíduos classificados segundo duas variáveis dicotómicas $A$ e $C$. Transforme a…

O seguinte diagrama em árvore representa as proporções de uma população de $500$ indivíduos classificados segundo duas variáveis dicotómicas $A$ e $C$.

A B C D C D 0,4 0,6 0,2 0,8 0,7 0,3

Transforme a informação deste diagrama numa tabela de contingência de frequências absolutas onde as linhas sejam $A$ e $B$, e as colunas sejam $C$ e $D$. Calcule a frequência relativa marginal de $C$.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Num teste de controlo de qualidade, um detetor de metais inspeciona $1000$ bagagens. Sabe-se que $40$ bagagens contêm objetos proibidos. O detetor dispara o alarme em…

Num teste de controlo de qualidade, um detetor de metais inspeciona $1000$ bagagens. Sabe-se que $40$ bagagens contêm objetos proibidos. O detetor dispara o alarme em $35$ das bagagens que contêm objetos proibidos e também dá um alarme falso em $24$ bagagens que não contêm nada proibido. Elabore a tabela de contingência e calcule a percentagem de bagagens que realmente contêm objetos proibidos entre todas aquelas em que o alarme disparou.

Resolver
Pratica★★★Por começar
Considere a seguinte tabela de contingência em que algumas frequências absolutas dependem de um parâmetro $x$: | | Acontecimento A | Acontecimento B | Total | | :--- |…

Considere a seguinte tabela de contingência em que algumas frequências absolutas dependem de um parâmetro $x$:

Acontecimento A Acontecimento B Total
Condição 1 $x$ $2x$
Condição 2 $10$ $x+5$
Total

Sabendo que a frequência relativa marginal da "Condição 1" é igual a $0,6$, escreva uma equação, determine o valor de $x$ e reconstrua a tabela completa com valores numéricos.

Resolver
Pratica★★★Por começar
Uma fábrica de componentes eletrónicos tem duas máquinas montadoras. A Máquina I produz $60\%$ do total de componentes e a Máquina II produz o restante, $40\%$. O…

Uma fábrica de componentes eletrónicos tem duas máquinas montadoras. A Máquina I produz $60\%$ do total de componentes e a Máquina II produz o restante, $40\%$. O controlo de qualidade revela que $2\%$ dos componentes da Máquina I são defeituosos, enquanto a taxa de defeitos na Máquina II é de $5\%$.

Para um lote de $2000$ componentes, elabore a tabela de contingência que relacione a "Máquina" (I / II) com o "Estado" (Defeituoso / Correto). Se for selecionado um componente defeituoso desse lote, qual é a proporção dos defeituosos que provém da Máquina II?

Resolver

Volta ao princípio: na tabela inicial, a proporção de rapazes que usam óculos é $12/30=0{,}40$ ($40\,\%$) e a das raparigas é $10/25=0{,}40$ ($40\,\%$). Como ambas coincidem com a marginal ($22/55=0{,}40$), usar óculos e o sexo são estatisticamente independentes nesta turma.

Em resumo

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