Lista de Exercícios – Aula 1: Introdução ao RStudio, operações matemáticas, objetos e vetores

Autor

Prof. Marcelo Ribeiro

Orientações gerais

Esta lista tem como objetivo reforçar os conteúdos estudados na Aula 1, com foco em:

  • reconhecimento do ambiente RStudio;
  • execução e salvamento de scripts;
  • definição de pasta de trabalho;
  • operações matemáticas no R;
  • uso correto de parênteses em expressões matemáticas;
  • criação de variáveis/objetos;
  • construção de vetores;
  • aplicação inicial em contextos de Estatística e Ciência dos Dados.

Instruções:

  1. Resolva os exercícios no RStudio.
  2. Sempre que solicitado, escreva o código utilizado.
  3. Interprete os resultados com frases curtas e objetivas.
  4. Salve seu script em uma pasta organizada.
  5. Sempre que possível, use comentários no código para identificar o que está sendo feito.

Exercício 1 – Conhecendo o RStudio

Responda às questões abaixo com base no ambiente do RStudio.

Questões

  1. Qual é a função da aba Console?

  2. Qual é a função da aba Script?

  3. Para que serve a aba Environment?

  4. Em qual aba você costuma visualizar gráficos, arquivos e ajuda de funções?

  5. Explique com suas palavras a diferença entre escrever um código e executar um código no RStudio.

  6. Por que, em uma disciplina de Estatística e Ciência dos Dados, é mais adequado trabalhar principalmente no Script do que apenas no Console?


Exercício 2 – Atalhos, execução e salvamento de comandos

Responda:

  1. Qual atalho pode ser usado para executar uma linha de código no RStudio?

  2. Qual atalho pode ser usado para salvar um script?

  3. O que acontece se você escrever um comando no Script, mas não o executar?

  4. Qual é a vantagem de escrever códigos no Script em vez de digitar tudo diretamente no Console?

  5. Por que salvar um script é importante quando se trabalha com análises de dados?

  6. Em sua opinião, o que pode acontecer se um aluno executar vários comandos, mas não salvar o arquivo do script?


Exercício 3 – Organização da pasta de trabalho no RStudio

Nesta disciplina, a organização dos arquivos será fundamental.

Parte prática

  1. Crie, em seu computador pessoal, uma pasta chamada EST128.
  2. Abra o RStudio.
  3. Defina a pasta EST128 como pasta de trabalho.
  4. Execute o comando necessário para verificar se a pasta de trabalho foi definida corretamente.
  5. Crie um script simples contendo:
    • seu nome;
    • o nome da disciplina;
    • a data de hoje.
  6. Salve esse script dentro da pasta EST128 com o nome atividade_1_EST128.R.

Questões

  1. Qual comando permite verificar a pasta de trabalho atual?

  2. Qual comando pode ser usado para definir a pasta de trabalho?

  3. Qual é a importância de manter os arquivos de uma disciplina organizados em uma pasta específica?

  4. Qual é a vantagem de salvar o script em vez de apenas executar comandos no Console?

  5. Escreva, com suas palavras, o caminho da pasta onde seu arquivo foi salvo.

Exercício 4 – Operações matemáticas básicas no R

Sem usar objetos neste primeiro momento, implemente no R as expressões abaixo.

Questões

  1. Soma entre 128 e 347.

  2. Diferença entre 950 e 478.

  3. Produto entre 36 e 14.

  4. Quociente entre 875 e 25.

  5. Potência de base 7 e expoente 3.

  6. Raiz quadrada de 625.

  7. Logaritmo natural de 250.

  8. A expressão:

\[ \frac{72 + 18}{3} \]

  1. A expressão:

\[ \frac{150 - 35}{4 + 1} \]

  1. A expressão:

\[ \sqrt{49} + 3^2 \]

Solicitação

Escreva o código em R e registre os resultados obtidos.

Exercício 5 – Expressões matemáticas com uso obrigatório de parênteses

Neste exercício, o objetivo é perceber como o uso de parênteses altera ou organiza o cálculo em R.

Implemente em R as seguintes expressões.

Questões

\[ \frac{(15 + 5)\cdot 2}{4} \]

\[ \frac{45 - (12 + 3)}{5} \]

\[ \frac{(3^2 + 4^2)}{2} \]

\[ \sqrt{(64 + 36)} \]

\[ \frac{(120/5) + (36/6)}{2} \]

\[ \frac{[(18 - 3)\cdot (5 + 1)]}{3} \]

\[ \frac{(2 + 3)^3}{5} \]

\[ \frac{\sqrt{144} + (8 \cdot 3)}{6} \]

Exercício 6 – Fórmulas aplicadas em diferentes áreas

Implemente, em R, as fórmulas abaixo, assumindo os valores indicados.

(a) Química – Densidade

\[ d = \frac{m}{V} \]

Considere: - (m = 125) g - (V = 50) cm³

(b) Estatística – Média aritmética de quatro observações

\[ \bar{x} = \frac{x_1 + x_2 + x_3 + x_4}{4} \]

Considere: - (x_1 = 7.5) - (x_2 = 8.0) - (x_3 = 6.5) - (x_4 = 9.0)

(c) Estatística – Variância amostral simplificada de três valores

Use a expressão:

\[ s^2 = \frac{(x_1-\bar{x})^2 + (x_2-\bar{x})^2 + (x_3-\bar{x})^2}{3-1} \]

Considere: - (x_1 = 5) - (x_2 = 8) - (x_3 = 11)

(d) Nutrição – Índice de Massa Corporal

\[ IMC = \frac{\text{peso}}{\text{altura}^2} \]

Considere: - peso = 72.4 kg - altura = 1.68 m

(e) Nutrição – Relação cintura-quadril

\[ RCQ = \frac{\text{cintura}}{\text{quadril}} \]

Considere: - cintura = 84 cm - quadril = 102 cm

(f) Biologia – Crescimento populacional simples

\[ N_f = N_0 + r \cdot t \]

Considere: - (N_0 = 120) - (r = 8) - (t = 6)

(g) Engenharia Metalúrgica – Rendimento metálico

\[ R = \frac{m_{\text{obtida}}}{m_{\text{inicial}}} \cdot 100 \]

Considere: - massa obtida = 845 kg - massa inicial = 920 kg

(h) Engenharia de Controle e Automação – Erro de controle

\[ e = r - y \]

Considere: - referência (r = 50) - saída observada (y = 46.7)

Solicitações

  1. Escreva o código em R para cada situação.
  2. Apresente o resultado de cada cálculo.

Exercício 7 – Fórmulas mais complexas para explorar operações matemáticas

Implemente em R as fórmulas abaixo. Neste exercício, o uso correto de parênteses é indispensável.

(a) Estatística – Padronização de um valor

\[ z = \frac{x - \mu}{\sigma} \]

Considere: - (x = 78) - (= 65) - (= 8)

(b) Estatística – Coeficiente de variação

\[ CV = \frac{s}{\bar{x}} \cdot 100 \]

Considere: - (s = 12.5) - ({x} = 58.2)

(c) Química – Concentração comum

\[ C = \frac{m}{V} \]

Considere: - (m = 18) - (V = 0.75)

(d) Biologia – Taxa percentual de crescimento

\[ T = \frac{N_f - N_0}{N_0} \cdot 100 \]

Considere: - (N_f = 185) - (N_0 = 140)

(e) Nutrição – Gasto energético total

\[ GET = TMB \cdot FA \]

Considere: - (TMB = 1450) - (FA = 1.55)

(f) Engenharia Metalúrgica – Teor de recuperação

\[ Rec = \frac{m_c \cdot t_c}{m_a \cdot t_a} \cdot 100 \]

Considere: - (m_c = 350) - (t_c = 0.62) - (m_a = 500) - (t_a = 0.48)

(g) Engenharia de Controle e Automação – Sinal de controle proporcional

\[ u = K_p \cdot (r - y) \]

Considere: - (K_p = 2.5) - (r = 40) - (y = 34.8)

(h) Engenharia de Controle e Automação – Índice quadrático do erro para três instantes

\[ J = e_1^2 + e_2^2 + e_3^2 \]

Considere: - (e_1 = 1.2) - (e_2 = -0.8) - (e_3 = 0.5)

Exercício 8 – Reescrevendo as fórmulas com objetos

Agora, reescreva as fórmulas dos Exercícios 6 e 7 utilizando objetos.

Solicitações

Para cada uma das situações escolhidas:

  1. Crie objetos para armazenar os valores fornecidos.
  2. Reescreva a fórmula em R usando os objetos criados.
  3. Armazene o resultado final também em um objeto.
  4. Imprima o resultado no Console.

Exemplo de estrutura esperada

massa <- 125
volume <- 50
densidade <- massa / volume
densidade

Exercício 9 – Variáveis ou objetos: criação e classificação

Crie, no R, variáveis para armazenar as seguintes informações de um estudante de Estatística e Ciência dos Dados:

  • Nome: “Carlos”
  • Idade: 21
  • Curso: “Estatística e Ciência dos Dados”
  • CRA: 8.4
  • Bolsista: TRUE
  • Horas_estudo_semana: 18

Questões

  1. Escreva o código para criar essas variáveis.

  2. Exiba o conteúdo de cada variável no Console.

  3. Identifique quais variáveis são numéricas, textuais e lógicas.

  4. Explique com suas palavras o que é um objeto no R.

  5. Crie uma nova variável chamada carga_total somando Horas_estudo_semana com 6 horas extras de monitoria.


Exercício 10 – Regras de nomeação de variáveis

Analise os nomes de variáveis abaixo e classifique cada um como válido ou inválido no R.

  • idade
  • 2nota
  • media_final
  • nome do aluno
  • Peso
  • altura.cm
  • if
  • total%
  • dados2026
  • _valor
  • taxa.recuperacao
  • nota-final

Questões

  1. Indique quais são válidos.

  2. Indique quais são inválidos.

  3. Para cada nome inválido, proponha uma versão corrigida.

  4. Explique por que a escolha de bons nomes de variáveis ajuda na organização de um script.


Exercício 11 – Sensibilidade a maiúsculas e minúsculas

Considere o código:

Nome <- "Marina"
idade <- 20
NotaFinal <- 8.7

Responda:

  1. O que acontece se o aluno tentar executar nome?

  2. O que acontece se o aluno tentar executar Idade?

  3. O que acontece se o aluno tentar executar notafinal?

  4. Explique o que significa dizer que o R é case sensitive.

  5. Crie um pequeno exemplo com duas variáveis que diferem apenas por letras maiúsculas/minúsculas.

Exercício 12 – Vetores numéricos

Em um estudo introdutório de desempenho acadêmico, cinco estudantes obtiveram as seguintes notas em uma atividade:

  • 7.5, 8.0, 6.5, 9.0, 8.7

Questões

  1. Crie um vetor chamado notas.

  2. Exiba o vetor no Console.

  3. Calcule a média das notas usando a função mean().

  4. Calcule a maior nota usando max().

  5. Calcule a menor nota usando min().

  6. Calcule a soma das notas usando sum().

  7. Calcule o desvio padrão usando sd().

  8. Interprete brevemente os resultados obtidos.


Exercício 13 – Vetores de texto e lógica

Considere os seguintes dados de três alunos:

  • Nomes: Ana, Bruno, Carla
  • Entregou trabalho: TRUE, FALSE, TRUE
  • Turno: “Integral”, “Noturno”, “Integral”

Questões

  1. Crie um vetor de nomes.

  2. Crie um vetor lógico indicando se entregou o trabalho.

  3. Crie um vetor de turnos.

  4. Exiba todos os vetores.

  5. Explique a diferença entre um vetor numérico, um vetor de texto e um vetor lógico.

  6. Explique por que todos os elementos de um vetor devem ser do mesmo tipo.

Exercício 14 – Construção de uma base simples

Considere quatro estudantes com as seguintes características:

Nome Idade Nota Aprovado Faltas
Ana 19 8.2 TRUE 2
João 22 6.8 TRUE 5
Paula 20 5.4 FALSE 8
Lucas 21 9.1 TRUE 1

Questões

  1. Crie vetores para cada variável.

  2. Construa um data.frame chamado alunos.

  3. Exiba o objeto alunos.

  4. Calcule a média das notas.

  5. Calcule o total de faltas.

  6. Identifique a maior nota registrada.

  7. Explique por que organizar dados em tabela é importante para análises estatísticas.

Exercício 15 – Aplicação em Estatística e Ciência dos Dados

Um pesquisador quer armazenar as quantidades de acessos diários a uma plataforma de visualização de dashboards em sete dias consecutivos:

  • 120, 135, 128, 150, 142, 160, 155

Questões

  1. Crie um vetor chamado acessos.

  2. Calcule a média de acessos.

  3. Calcule o total de acessos no período.

  4. Identifique o maior número de acessos.

  5. Identifique o menor número de acessos.

  6. Calcule o desvio padrão dos acessos.

  7. Escreva uma interpretação curta sobre o comportamento dessa variável.

  8. Explique por que vetores são úteis para armazenar esse tipo de informação.

Exercício 16 – Diagnóstico de erros em código

Analise os códigos abaixo e explique o erro presente em cada caso.

Item A

2idade <- 25

Item B

nome completo <- "Paulo"

Item C

TRUE <- "sim"

Item D

media-nota <- 7.8

Item E

Altura <- 1.72
altura

Questões

  1. Identifique por que cada comando está incorreto ou problemático.

  2. Reescreva cada um de forma correta.

  3. Em qual item o problema está relacionado à diferença entre maiúsculas e minúsculas?

  4. Em qual item o problema está relacionado ao uso indevido de caracteres especiais?

Exercício 17 – Produção de script completo

Elabore um pequeno script em R que faça o seguinte:

  1. Crie variáveis com:

    • nome de um aluno;
    • idade;
    • curso;
    • nota final;
    • quantidade de faltas.
  2. Crie um vetor com 5 notas de exercícios desse aluno.

  3. Calcule:

    • média das notas;
    • maior nota;
    • menor nota;
    • soma das notas.
  4. Exiba os resultados no Console.

  5. Salve esse script na pasta EST128.

Solicitação

Ao final, escreva um pequeno parágrafo explicando o que seu script faz.

Exercício 18 – Desafio aplicado com fórmulas e objetos

Considere um sistema simples de monitoramento de produção em uma indústria. Em três dias consecutivos, foram observados os seguintes valores de produção:

  • Dia 1: 250 unidades
  • Dia 2: 275 unidades
  • Dia 3: 290 unidades

O supervisor deseja calcular:

Parte A – Média de produção

\[ \bar{x} = \frac{x_1 + x_2 + x_3}{3} \]

Parte B – Variação percentual do Dia 1 para o Dia 3

\[ V = \frac{x_3 - x_1}{x_1} \cdot 100 \]

Parte C – Índice ajustado de desempenho

\[ D = \frac{(x_1 + x_2 + x_3)}{3 \cdot 1.05} \]

Questões

  1. Implemente as fórmulas diretamente em R.

  2. Reescreva cada fórmula usando objetos.

  3. Explique em qual fórmula o uso de parênteses é mais importante.

  4. Interprete os resultados obtidos.

  5. Salve esse trecho do código dentro do seu script principal.

Espaço para observações finais

Registre aqui dúvidas, dificuldades encontradas e observações sobre a atividade.

Sugestão de encerramento

Ao finalizar a lista, salve seu script principal (script com a solicitações desta lista) e organize todos os arquivos da atividade em uma pasta específica da disciplina.