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MACS 10.º · Matemática
estatística · Estatística bidimensional

Tabela de frequências bidimensional

Antes de começar, convém dominares: Tabelas (9.º ano do ensino básico (3.º ciclo))
Antes de começar, convém dominares: Representação no plano (9.º ano do ensino básico (3.º ciclo))

Até agora estudaste uma variável de cada vez: a nota de um teste, a altura de uma turma. Mas muitas perguntas cruzam duas variáveis na mesma pessoa: quem estuda mais horas tem melhores notas? Quem é mais alto pesa mais? Para responder, é preciso observar as duas variáveis em conjunto, em cada unidade estatística.

Duas variáveis, uma só tabela

Cada célula interior é uma frequência absoluta conjunta $f_{ij}$: quantas unidades têm ao mesmo tempo $X=x_i$ e $Y=y_j$.

Eixos cartesianos em que cada ponto representa uma pessoa com a sua altura no eixo horizontal e o seu peso no eixo vertical X (altura) Y (peso) cada ponto é uma pessoa: o seu par (altura, peso)
Pratica★☆☆Por começar
Num questionário feito a $20$ estudantes, perguntou-se pelo número de irmãos ($X$) e pelo número de animais de estimação ($Y$). Os resultados estão reunidos na seguinte…

Num questionário feito a $20$ estudantes, perguntou-se pelo número de irmãos ($X$) e pelo número de animais de estimação ($Y$). Os resultados estão reunidos na seguinte tabela de dupla entrada:

$X \setminus Y$ $0$ $1$ $2$
0 $2$ $4$ $1$
1 $3$ $5$ $2$
2 $1$ $1$ $1$

Indique quantos estudantes têm exatamente $1$ irmão e $2$ animais de estimação, e verifique se a soma de todas as frequências conjuntas coincide com o número total de estudantes entrevistados.

Resolver

Construir a tabela a partir de pares de dados

Muitas vezes os dados não chegam em tabela, mas como uma lista de pares $(x_i, y_i)$, um por unidade estatística. É preciso contar quantas vezes se repete cada par.

Esquema do processo: a lista de pares, a contagem de cada par repetido e a tabela final lista de pares(x, y) um risco por cadapar repetido tabela contar =construir a tabela
Pratica★☆☆Por começar
Perguntou-se a $10$ pessoas pelo número de vezes que vão ao cinema por mês ($X$) e pelo número de livros que leem por mês ($Y$). As respostas obtidas para cada indivíduo…

Perguntou-se a $10$ pessoas pelo número de vezes que vão ao cinema por mês ($X$) e pelo número de livros que leem por mês ($Y$). As respostas obtidas para cada indivíduo $(X,Y)$ foram:

$(1, 0), (2, 1), (1, 0), (3, 2), (2, 1), (1, 1), (3, 2), (2, 0), (1, 0), (2, 1)$.

Construa a tabela de dupla entrada correspondente a essas duas variáveis, indicando as frequências absolutas conjuntas.

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

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Num estudo sobre famílias, foi registado o número de carros ($X$) e o número de bicicletas ($Y$). Sabemos que a variável $X$ assume os valores $0, 1, 2$ e a variável $Y$…

Num estudo sobre famílias, foi registado o número de carros ($X$) e o número de bicicletas ($Y$). Sabemos que a variável $X$ assume os valores $0, 1, 2$ e a variável $Y$ assume os valores $0, 1$. Construa a tabela de dupla entrada sabendo que:

  • Há $2$ famílias com $(0,0)$ e $3$ famílias com $(0,1)$.

  • Há $4$ famílias com $(1,0)$ e $5$ famílias com $(1,1)$.

  • Há $1$ família com $(2,0)$ e $0$ famílias com $(2,1)$.

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

Resolver

O diagrama de dispersão

A mesma informação pode representar-se numa nuvem de pontos (diagrama de dispersão): cada par $(x_i, y_j)$ é um ponto do plano. Se várias unidades partilham o mesmo par, escreve-se a frequência junto ao ponto (ou aumenta-se o ponto).

Quando os dados são pares de valores, a variável que se pensa que explica é a variável explanatória (independente), no eixo horizontal; a que se pensa que responde é a variável resposta (dependente), no eixo vertical.

Diagrama de dispersão em que o tamanho dos círculos e o número escrito indicam a frequência absoluta conjunta de cada par X Y 3 1 2 4 1 2 5 o número no círculo é a frequência conjunta

Ao olhar para a nuvem, repara em três coisas: a forma (os pontos seguem uma linha ou uma curva?), a direção (sobem ou descem, da esquerda para a direita?) e a força (estão muito juntos à volta de uma reta ou muito espalhados?). Se sobem, a associação é positiva; se descem, é negativa.

Três nuvens de pontos: associação linear positiva, associação linear negativa e ausência de associação positiva negativa sem associação

Um gráfico de linhas é um caso particular de diagrama de dispersão: a variável $X$ é o tempo e os pontos unem-se por segmentos, para ver a evolução.

Pratica★★☆Por começar
O seguinte diagrama de dispersão mostra as notas obtidas em dois testes de aptidão, $X$ e $Y$, por um grupo de candidatos. Os números dentro dos círculos indicam a…

O seguinte diagrama de dispersão mostra as notas obtidas em dois testes de aptidão, $X$ e $Y$, por um grupo de candidatos. Os números dentro dos círculos indicam a frequência absoluta conjunta (o número de candidatos que obtiveram esse par de pontuações). Construa a tabela de dupla entrada associada a este gráfico e calcule a média marginal do teste $X$.

X Y 1 2 3 1 2 3 3 1 2 4 1 2 5

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

Resolver

Reconstruir tabelas incompletas

Esquema de uma linha da tabela com uma célula desconhecida: o total da linha menos as células conhecidas dá o valor em falta 2, a, 0total = 5 a = 5 − 2 − 0 a = 3
Pratica★★☆Por começar
Uma tabela de dupla entrada mostra a relação entre o número de golos marcados ($X$) e os golos sofridos ($Y$) por uma equipa de futebol em vários jogos. Algumas células…

Uma tabela de dupla entrada mostra a relação entre o número de golos marcados ($X$) e os golos sofridos ($Y$) por uma equipa de futebol em vários jogos. Algumas células interiores foram apagadas, mas mantêm-se os totais marginais.

$X \setminus Y$ $0$ $1$ $2$ Total $X$
0 $2$ $a$ $0$ $5$
1 $b$ $3$ $1$ $8$
2 $1$ $1$ $c$ $4$
Total $Y$ $7$ $7$ $3$ $17$

Calcule os valores desconhecidos $a$, $b$ e $c$ para que a tabela seja coerente.

Resolver
Pratica★★★Por começar
Numa tabela de dupla entrada que relaciona duas variáveis $X$ e $Y$, a frequência da célula para $X=2$ e $Y=3$ é um valor desconhecido $k$. | $X \setminus Y$ | $1$ | $2$…

Numa tabela de dupla entrada que relaciona duas variáveis $X$ e $Y$, a frequência da célula para $X=2$ e $Y=3$ é um valor desconhecido $k$.

$X \setminus Y$ $1$ $2$ $3$
1 $4$ $5$ $2$
2 $1$ $3$ $k$
3 $2$ $6$ $1$

Se sabemos que a dimensão total da amostra é $N=30$, determine o valor de $k$ e, em seguida, calcule o desvio padrão marginal da variável $X$.

Resolver

Distribuições marginais e condicionadas

Às vezes interessa apenas uma das variáveis. A distribuição marginal de $X$ obtém-se com os totais das linhas: a cada valor de $X$ corresponde a soma da sua linha. A de $Y$ obtém-se com os totais das colunas.

A distribuição condicionada estuda uma só linha (ou coluna): fixa-se um valor, por exemplo $X=6$, e olha-se só para as unidades que o têm. As frequências dessa linha, divididas pelo seu total, dão as frequências relativas condicionadas.

Pratica★☆☆Por começar
Dada a seguinte tabela de frequências conjuntas que relaciona as notas de Matemática ($X$) e as notas de Física ($Y$) de um grupo de alunos: | $X \setminus Y$ | $5$ |…

Dada a seguinte tabela de frequências conjuntas que relaciona as notas de Matemática ($X$) e as notas de Física ($Y$) de um grupo de alunos:

$X \setminus Y$ $5$ $6$ $7$
5 $4$ $2$ $0$
6 $1$ $5$ $3$
7 $0$ $2$ $6$

Escreva a tabela da distribuição marginal da variável $X$ (notas de Matemática), indicando cada valor de $X$ e a sua correspondente frequência marginal $f_{i\bullet}$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
A seguinte tabela mostra a relação entre a idade de vários jovens ($X$) e o número de horas que dedicam a praticar desporto por semana ($Y$): | $X \setminus Y$ | $2$ |…

A seguinte tabela mostra a relação entre a idade de vários jovens ($X$) e o número de horas que dedicam a praticar desporto por semana ($Y$):

$X \setminus Y$ $2$ $4$ $6$
14 $5$ $3$ $1$
15 $2$ $6$ $4$
16 $1$ $2$ $5$

Escreva a distribuição condicionada do número de horas de desporto ($Y$) para os jovens que têm exatamente $15$ anos ($X=15$).

Resolver
Pratica★★★Por começar
Dada a seguinte tabela de contingência bidimensional para as variáveis discretas $X$ e $Y$: | $X \setminus Y$ | $2$ | $4$ | $6$ | |:---:|:---:|:---:|:---:| | 10 | $1$ |…

Dada a seguinte tabela de contingência bidimensional para as variáveis discretas $X$ e $Y$:

$X \setminus Y$ $2$ $4$ $6$
10 $1$ $3$ $0$
20 $2$ $5$ $2$
30 $0$ $2$ $5$

Calcule a covariância $\sigma_{xy}$ da distribuição conjunta. Lembre-se de que a fórmula da covariância é $\sigma_{xy} = \frac{\sum x_i y_j f_{ij}}{N} - \bar{x}\bar{y}$.

Resolver

Voltando ao princípio: organizar os pares numa tabela bidimensional e representá-los numa nuvem de pontos permite ver, de relance, se as duas variáveis crescem juntas (como a altura e o peso, ou o estudo e as notas) ou se não têm relação aparente.

Em resumo

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