AVALIAÇÃO 2

Um experimento químico foi repetido 5 vezes, sob uma mesma temperatura fixa, e foi observada a quantidade de um certo composto químico catalisado em 100 mil de água. Os dados abaixo são relativos à quantidade, em gramas, do componente químico, a várias temperaturas, em C

Temperatura  0  10  20  30  40  50  60  70  80  90 
Quantidade  10  15  22  32  38  46  50  55  60 
Quantidade  12  18  25  30  37  43  52  58  64 
Quantidade  11  17  28  35  38  49  54  56  58 
Quantidade  10  18  21  33  40  45  52  58  59 
Quantidade  12  20  26  32  41  48  53  56  61 
  1. Estime os coeficientes da reta que estabelece a relação entre a temperatura e a quantidade do componente; 

  2. Construa o gráfico de linha para o modelo estimado 

  3. Quando a quantidade for 55, qual será o valor da temperatura? 

  4. Encontre os resíduos 

  5. Interprete os resultados encontrados. 

RESOLUÇÃO

O conjunto de dados é apresentado a seguir

x=seq(0,90,by=10)
temperatura=rep(x,each=5)
quantidade=c(7,8,8,6,7,10,12,11,10,12,15,18,17,18,20,22,25,28,21,26,32,30,35,33,32,38,37,38,40,41,46,43,49,45,48,50,52,54,52,53,55,58,56,58,56,60,64,58,59,61)

dados=data.frame(temperatura,quantidade)
dados
##    temperatura quantidade
## 1            0          7
## 2            0          8
## 3            0          8
## 4            0          6
## 5            0          7
## 6           10         10
## 7           10         12
## 8           10         11
## 9           10         10
## 10          10         12
## 11          20         15
## 12          20         18
## 13          20         17
## 14          20         18
## 15          20         20
## 16          30         22
## 17          30         25
## 18          30         28
## 19          30         21
## 20          30         26
## 21          40         32
## 22          40         30
## 23          40         35
## 24          40         33
## 25          40         32
## 26          50         38
## 27          50         37
## 28          50         38
## 29          50         40
## 30          50         41
## 31          60         46
## 32          60         43
## 33          60         49
## 34          60         45
## 35          60         48
## 36          70         50
## 37          70         52
## 38          70         54
## 39          70         52
## 40          70         53
## 41          80         55
## 42          80         58
## 43          80         56
## 44          80         58
## 45          80         56
## 46          90         60
## 47          90         64
## 48          90         58
## 49          90         59
## 50          90         61

RESOLUÇÃO

  1. Coeficientes da reta que estabelece a relação entre a temperatura e a quantidade.

Os valores de \(\beta_0\) e \(\beta_1\) são dados a seguir:

dados_ajuste=lm(quantidade~temperatura,data=dados)
summary(dados)
##   temperatura   quantidade   
##  Min.   : 0   Min.   : 6.00  
##  1st Qu.:20   1st Qu.:18.00  
##  Median :45   Median :36.00  
##  Mean   :45   Mean   :34.68  
##  3rd Qu.:70   3rd Qu.:52.00  
##  Max.   :90   Max.   :64.00
  1. Gráfico de linha para o modelo estimado 
plot(quantidade~temperatura,data=dados)
abline(dados_ajuste,col="blue")

  1. A temperatura quando a quantidade for 55 = 80

  2. Os resudios são apresentados a seguir:

previsao=predict(dados_ajuste)
residuos=residuals(dados_ajuste)
resultado=data.frame(temperatura,previsao,residuos)
resultado
##    temperatura previsao residuos
## 1            0     6.24     0.76
## 2            0     6.24     1.76
## 3            0     6.24     1.76
## 4            0     6.24    -0.24
## 5            0     6.24     0.76
## 6           10    12.56    -2.56
## 7           10    12.56    -0.56
## 8           10    12.56    -1.56
## 9           10    12.56    -2.56
## 10          10    12.56    -0.56
## 11          20    18.88    -3.88
## 12          20    18.88    -0.88
## 13          20    18.88    -1.88
## 14          20    18.88    -0.88
## 15          20    18.88     1.12
## 16          30    25.20    -3.20
## 17          30    25.20    -0.20
## 18          30    25.20     2.80
## 19          30    25.20    -4.20
## 20          30    25.20     0.80
## 21          40    31.52     0.48
## 22          40    31.52    -1.52
## 23          40    31.52     3.48
## 24          40    31.52     1.48
## 25          40    31.52     0.48
## 26          50    37.84     0.16
## 27          50    37.84    -0.84
## 28          50    37.84     0.16
## 29          50    37.84     2.16
## 30          50    37.84     3.16
## 31          60    44.16     1.84
## 32          60    44.16    -1.16
## 33          60    44.16     4.84
## 34          60    44.16     0.84
## 35          60    44.16     3.84
## 36          70    50.48    -0.48
## 37          70    50.48     1.52
## 38          70    50.48     3.52
## 39          70    50.48     1.52
## 40          70    50.48     2.52
## 41          80    56.80    -1.80
## 42          80    56.80     1.20
## 43          80    56.80    -0.80
## 44          80    56.80     1.20
## 45          80    56.80    -0.80
## 46          90    63.12    -3.12
## 47          90    63.12     0.88
## 48          90    63.12    -5.12
## 49          90    63.12    -4.12
## 50          90    63.12    -2.12
  1. Interpretação dos Dados

Os dados analisam a relação entre **temperatura** (variando de 0 a 90, em intervalos de 10) e a **quantidade** de um determinado fenômeno observada em cinco repetições para cada nível de temperatura. Foi ajustado um modelo de **regressão linear simples**, resultando nos coeficientes estimados:

- **Intercepto (β₀)** = 6,24  

- **Inclinação (β₁)** = 0,632

Isso indica que, em média, a quantidade aumenta **0,632 unidades para cada 1 grau** de aumento na temperatura. Utilizando o modelo, estimou-se que uma **quantidade de 55** corresponde a uma **temperatura de 80 graus**.

Os resíduos obtidos mostram certa **dispersão** em torno da linha de tendência, principalmente nas faixas de temperatura **médias e extremas**, o que sugere variações não totalmente explicadas pelo modelo.