Exercícios sobre medidas de dispersão (com respostas explicadas)

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

As medidas de variabilidade fazem parte dos estudos da estatística, entre elas: amplitude, variância, desvio padrão e coeficiente de variação. Estas medidas fornecem uma medida da dispersão dos dados. Pratique com os exercícios resolvidos.

Questão 1

Uma loja de produtos para animais registrou o tempo (em minutos) que seus clientes passaram na loja em um determinado dia. Os tempos registrados foram os seguintes:

15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60

A amplitude desse conjunto de dados é

a) 40

b) 45

c) 50

d) 55

e) 60

Gabarito explicado

A amplitude é a diferença entre o maior e o menor valor do conjunto de dados.

Amplitude = Maior valor − Menor valor

Os dados já estão em Rol, ou seja, ordem crescente.

O menor valor é 15 e o maior valor é 60.

Amplitude = 60 − 15 = 45

Portanto, a resposta correta é b) 45.

Questão 2

Uma pesquisa foi realizada para registrar o número de horas de estudo semanal de estudantes. Os dados agrupados em intervalos são apresentados na tabela abaixo:

Tabela com dados para questão.

A amplitude das classes é de

a) 5 horas

b) 10 horas

c) 15 horas

d) 20 horas

e) 25 horas

Gabarito explicado

A amplitude é a diferença entre o maior valor e o menor.

A = 5 - 0 = 5

Questão 3

Uma empresa está interessada na variabilidade do número de produtos vendidos diariamente. O número de produtos vendidos nos últimos 7 dias foi o seguinte:

15, 20, 18, 25, 22, 17, 21

A variância desse conjunto de dados é, mais aproximada de

a) 9

b) 11

c) 13

d) 15

e) 20

Gabarito explicado

A variância é definida por:

começar estilo tamanho matemático 18px reto sigma ao quadrado igual a numerador começar estilo mostrar soma de reto i igual a 1 para reto n de fim do estilo parêntese esquerdo reto x com reto i subscrito menos reto x com barra sobrescrito parêntese direito ao quadrado sobre denominador reto N fim da fração fim do estilo

Onde,

Error converting from MathML to accessible text. é a variância;

Error converting from MathML to accessible text. é i-ésimo dado no Rol;

Error converting from MathML to accessible text. é a média aritmética simples dos dados.

N é o número de dados.

Assim, N = 7 e a média é:

reto x com barra sobrescrito espaço igual a espaço numerador 15 espaço mais espaço 17 espaço mais espaço 18 espaço mais espaço 20 espaço mais espaço 21 espaço mais espaço 22 espaço mais espaço 25 sobre denominador 7 fim da fraçãoreto x com barra sobrescrito espaço igual a espaço 138 sobre 7reto x com barra sobrescrito espaço aproximadamente igual 19 vírgula 71

Subtraímos a média de cada ponto (elemento) do Rol, elevamos ao quadrado e somamos os resultados.

Para simplificar os cálculos, usamos apenas duas casas decimais.

começar estilo tamanho matemático 16px soma de reto i igual a 1 para reto n de parêntese esquerdo reto x com reto i subscrito menos reto x com barra sobrescrito parêntese direito ao quadrado igual aparêntese esquerdo 15 menos 19 vírgula 71 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 17 menos 19 vírgula 71 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 18 menos 19 vírgula 71 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 20 menos 19 vírgula 71 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 21 menos 19 vírgula 71 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 22 menos 19 vírgula 71 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 25 menos 19 vírgula 71 parêntese direito ao quadrado igual aabre parênteses 4 vírgula 71 fecha parênteses ao quadrado mais abre parênteses 2 vírgula 71 fecha parênteses ao quadrado mais abre parênteses 1 vírgula 71 fecha parênteses ao quadrado mais abre parênteses 0 vírgula 29 fecha parênteses ao quadrado mais abre parênteses 1 vírgula 29 fecha parênteses ao quadrado mais abre parênteses 2 vírgula 29 fecha parênteses ao quadrado mais abre parênteses 5 vírgula 29 fecha parênteses ao quadrado igual a22 vírgula 18 mais 7 vírgula 34 mais 2 vírgula 92 mais 0 vírgula 08 mais 1 vírgula 66 mais 5 vírgula 24 mais 27 vírgula 98 igual a66 vírgula 77 fim do estilo

Temos:

começar estilo tamanho matemático 16px reto sigma ao quadrado igual a numerador começar estilo mostrar 66 vírgula 77 fim do estilo sobre denominador reto N fim da fração igual a numerador começar estilo mostrar 66 vírgula 77 fim do estilo sobre denominador 7 fim da fração igual a 9 vírgula 54fim do estilo

Estando mais próximo do valor 9, opção a.

Questão 4

Um estudo foi conduzido para avaliar o tempo diário gasto por alunos em atividades extracurriculares. Os dados agrupados em intervalos são apresentados na tabela abaixo:

Tabela com dados para a questão.

A variância desse conjunto de dados é mais próxima de

a) 7.

b) 8.

c) 9.

d) 10.

e) 11.

Gabarito explicado

Para calcular a variância com dados agrupados em classe, utilizamos a fórmula:

Error converting from MathML to accessible text.

Onde,

Error converting from MathML to accessible text.é a variância;

Error converting from MathML to accessible text. é a i-ésima média de intervalo;

Error converting from MathML to accessible text. é a média dos dados.

N é o número de dados.

Cálculo de Error converting from MathML to accessible text. (média amostral).

Para calcular a média amostral, multiplicamos o ponto médio de cada intervalo por sua frequência, somamos os resultados e dividimos pela frequência acumulada.

reto x em moldura superior igual a numerador soma de espaço em branco de reto x. reto f sobre denominador reto n fim da fração

O x é o ponto médio de cada classe, f a frequência e n a frequência total acumulada.

Fazer este cálculo utilizando uma tabela ajuda a organizar os dados.

Tabela

Substituindo na fórmula da média:

reto x em moldura superior igual a numerador soma de espaço em branco de reto x. reto f sobre denominador reto n fim da fração igual a 191 sobre 41 aproximadamente igual 4 vírgula 66

Podemos calcular começar estilo tamanho matemático 16px soma de reto i igual a 1 para reto n de parêntese esquerdo reto x com reto i subscrito menos reto x com barra sobrescrito parêntese direito ao quadrado. espaço reto f fim do estilo com ajuda de uma tabela:

Tabela 2

Para o cálculo da variância:

reto sigma ao quadrado igual a numerador começar estilo mostrar soma de reto i igual a 1 para reto n de parêntese esquerdo reto x com reto i subscrito menos reto x com barra sobrescrito parêntese direito ao quadrado. espaço reto f fim do estilo sobre denominador reto N fim da fração igual a numerador 239 vírgula 22 sobre denominador 41 fim da fração aproximadamente igual 5 vírgula 83

Questão 5

Uma pesquisa foi realizada para medir o tempo de espera (em minutos) dos clientes em um restaurante. Os dados agrupados em intervalos são apresentados na tabela abaixo:

Tabela com dados para questão cinco.

O desvio padrão populacional do tempo de espera dos clientes é

a) 5,23

b) 6,47

c) 7,52

d) 8,32

e) 9,21

Gabarito explicado

O Desvio Padrão é a raiz quadrada da Variância.

DP igual a raiz quadrada de VR ao quadrado fim da raiz

Muitos livros e autores utilizam símbolos próprios para designar o Desvio Padrão e a Variância, como a letra sigma (sigma) para o Desvio Padrão populacional e S para o amostral.

Utilizemos VR² para variância populacional.

VR ao quadrado igual a numerador soma de espaço em branco de parêntese esquerdo reto x menos reto x em moldura superior parêntese direito ao quadrado sobre denominador reto N fim da fração

Onde:

x é o ponto médio para cada frequência;

reto x em moldura superior é a média

N é total das frequências.

Neste problema, os dados estão agrupados em classes onde a segunda coluna mostra a distribuição das frequências para cada classe.

Precisamos calcular o ponto médio para cada classe, que chamaremos de x.

O ponto médio é dado por:

reto x igual a numerador parêntese esquerdo maior espaço valor espaço menos espaço menor espaço valor parêntese direito sobre denominador 2 fim da fração

Para facilitar o cálculo, organizemos os dados em tabelas.

Cálculo da média

Devemos multiplicar cada ponto médio por sua frequência, somar os resultados e dividir pela soma das frequências.

reto x com barra sobrescrito igual a numerador soma de reto x. reto f de sobre denominador reto n fim da fraçãoreto x com barra sobrescrito igual a numerador soma de ponto espaço médio. frequência espaço de sobre denominador soma espaço das espaço frequências fim da fraçãoreto x com barra sobrescrito igual a numerador 2 vírgula 5 espaço. espaço 10 espaço mais espaço 8 vírgula 5 espaço. espaço 15 espaço mais espaço 13 vírgula 5 espaço. espaço 12 espaço mais espaço 18 vírgula 5 espaço. espaço 8 espaço mais espaço 23 vírgula 5 espaço. espaço 5 sobre denominador 10 espaço mais espaço 15 espaço mais espaço 12 espaço mais espaço 8 espaço mais espaço 5 fim da fraçãoreto x com barra sobrescrito igual a numerador 25 espaço mais 127 vírgula 5 espaço mais espaço 162 espaço mais 148 espaço mais 117 vírgula 5 espaço sobre denominador 50 fim da fraçãoreto x com barra sobrescrito igual a 580 sobre 50 igual a 11 vírgula 6

Para o cálculo da variância, utilizaremos uma tabela para auxiliar nos cálculos do somatório.

soma de espaço em branco de parêntese esquerdo reto x menos reto x em moldura superior parêntese direito ao quadrado

Para o cálculo da variância:

VR ao quadrado igual a numerador soma de espaço em branco de parêntese esquerdo reto x menos reto x em moldura superior parêntese direito ao quadrado sobre denominador reto N fim da fração igual a numerador 2094 vírgula 50 sobre denominador 50 fim da fração igual a 41 vírgula 95

Cálculo do desvio padrão

DP igual a raiz quadrada de VRDP espaço igual a raiz quadrada de 41 vírgula 89 fim da raizDP aproximadamente igual 6 vírgula 47

Questão 6

Um professor registrou as notas finais (em pontos) de sua turma em uma disciplina. As notas dos alunos foram as seguintes:

65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100

Calcule o desvio padrão populacional dessas notas.

a) 11,45

b) 13,23

c) 15,56

d) 17,32

e) 19,47

Gabarito explicado

O desvio padrão é a raiz quadrada da variância, sendo calculado por:

DP igual a raiz quadrada de VR

Sendo a variância:

VR igual a numerador soma de espaço em branco de parêntese esquerdo reto x menos reto x em moldura superior parêntese direito ao quadrado sobre denominador reto N fim da fração

Onde reto x com barra sobrescrito é a média.

reto x com barra sobrescrito igual a numerador 65 mais 70 mais 75 mais 80 mais 85 mais 90 mais 95 mais 100 sobre denominador 8 fim da fraçãoreto x com barra sobrescrito igual a 660 sobre 8 igual a 82 vírgula 5

Cálculo da variância:

VR igual a numerador soma de espaço em branco de parêntese esquerdo reto x menos reto x em moldura superior parêntese direito ao quadrado sobre denominador reto N fim da fraçãoVR igual a numerador parêntese esquerdo 65 menos 82 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 70 menos 82 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 75 menos 82 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 80 menos 82 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 85 menos 82 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 90 menos 82 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 95 menos 82 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 100 menos 82 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado sobre denominador 8 fim da fraçãoVR igual a numerador parêntese esquerdo menos 17 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 12 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo menos 7 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo menos 2 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 2 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 7 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 12 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 17 vírgula 5 parêntese direito ao quadrado sobre denominador 8 fim da fraçãoVR igual a numerador 306 vírgula 25 mais 156 vírgula 25 mais 56 vírgula 25 mais 6 vírgula 25 mais 6 vírgula 25 mais 56 vírgula 25 mais 156 vírgula 25 mais 306 vírgula 25 sobre denominador 8 fim da fraçãoVR igual a 1050 sobre 8 igual a 131 vírgula 25

Para o desvio padrão:

DP igual a raiz quadrada de VRDP igual a raiz quadrada de 131 vírgula 25 fim da raizDP aproximadamente igual 11 vírgula 45

Questão 7

Um treinador está monitorando os tempos (em minutos) que um grupo de atletas leva para completar uma corrida de 5 km. Os tempos registrados são os seguintes:

18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36

O coeficiente de variação desses tempos é

a) 14%

b) 17%

c) 21%

d) 27%

e) 38%

Gabarito explicado

O coeficiente de variação (CV) é obtido pela divisão entre o desvio padrão e a média dos dados.

CV igual a DP sobre reto M

Cálculo da média:

reto M igual a numerador 18 mais 20 mais 22 mais 24 mais 26 mais 28 mais 30 mais 32 mais 34 mais 36 sobre denominador 10 fim da fraçãoreto M igual a 27

Cálculo do desvio padrão:

DP igual a raiz quadrada de numerador soma de espaço em branco de parêntese esquerdo reto x menos reto x em moldura superior parêntese direito ao quadrado sobre denominador reto N fim da fração fim da raizDP igual a raiz quadrada de numerador parêntese esquerdo 18 menos 27 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 20 menos 27 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 22 menos 27 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 24 menos 27 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 26 menos 27 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 28 menos 27 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 30 menos 27 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 32 menos 27 parêntese direito ao quadrado mais parêntese esquerdo 34 menos 27 parêntese direito ao cubo mais parêntese esquerdo 36 menos 27 parêntese direito ao quadrado sobre denominador 10 fim da fração fim da raizDP igual a raiz quadrada de numerador 81 mais 49 mais 25 mais 9 mais 1 mais 1 mais 9 mais 25 mais 49 mais 81 sobre denominador 10 fim da fração fim da raizDP igual a raiz quadrada de 330 sobre 10 fim da raiz igual a raiz quadrada de 33

Voltando ao problema inicial, podemos calcular o coeficiente de variação:

CV igual a DP sobre reto M igual a numerador raiz quadrada de 33 sobre denominador 27 fim da fração aproximadamente igual numerador 5 vírgula 74 sobre denominador 27 fim da fração aproximadamente igual 0 vírgula 21

Em porcentagem

21%

Pratique mais exercícios de Desvio Padrão.

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Referências Bibliográficas


Métodos Quantitativos Estatísticos./Guimarães, Paulo Ricardo Bittencourt. — Curitiba: IESDE Brasil S.A., 2008. p. 56.

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.