14 abril, 2026

Estatística na Engenharia: do dado à decisão

Estatística na Engenharia: do dado à decisão

Estatística na Engenharia: do dado à decisão

Objetivo de um pesquisador

O que pesquisadores devem saber

O Papel da Estatística na Pesquisa Científica

Por que usar Estatística?

O Papel da Estatística na Pesquisa Científica

Por que usar Estatística?

Etapas de uma pesquisa científica

Estatística: o que é?

Campos da Estatística

Definições Importantes em Estatística

Medidas de Tendência Central

Sejam \(x_1, x_2, \ldots, x_n\) os dados observados da amostra de tamanho \(n\).

Propriedades da Média

Medidas de Tendência Central

Exemplo

Considere as seguintes observações \[x_1 = 1 \quad x_2 = 3 \quad x_3 = 5 \quad x_4 = 7 \quad x_5 = 9\] Os dados já estão ordenados. Temos que \(n = 5\) e a mediana é dada por

\[M = x_3 = 5\].

Exemplo

Considere agora as seguintes observações \[ x_1 = 1\quad x_2 = 2 \quad x_3 = 4 \quad x_4 = 8 \quad x_5 = 9 \quad x_6 = 10\] Os dados já estão ordenados. Temos que \(n = 6\) e a mediana é dada por \[M = \dfrac{x_3 + x_4}{2} = \dfrac{4 + 8}{2} = 6 \]

Observações

Por exemplo

População

Amostra

Amostra

Amostragem

Dados brutos

Os dados coletados numa forma sem ordenação e sem nenhum tipo de arranjo sistemático são chamados dados brutos.

Rol

Os dados brutos ordenados de modo crescente ou decrescente alfanumericamente, são chamados de dados em rol ou elaborados.

Representação tabular

Distribuição de Frequências

Representação tabular

Distribuição de Frequências

\(x_i:\) Número de erros. \(F_a:\) Frequência simples. \(F_r:\) Frequência relativa.

Percebemos que \(\sum_{i = 1}^{k}F_{a_i} = n\), uma vez que os dados são amostrais.

\(x_i:\) Número de erros. \(F_a:\) Frequência simples. \(F_{r}:\) Frequência relativa. \(F_{r}(\%):\) Frequência relativa percentual.

Frequência acumulada

A frequência acumulada, denotada por \(F_{ac}\), dado pela expressão sendo \(n\) o número de grupos ou classes, e \(F_j\) representando \(j-\)ésima frequência absoluta.

\(x_i:\) Número de erros. \(F_a:\) Frequência simples. \(F_{r}:\) Frequência relativa. \(F_{r}(\%):\) Frequência relativa percentual. \(F_{ac}:\) Frequência acumulada.

Observações

Exemplos

Número de falhas observadas em placas eletrônicas durante testes de bancada.

\[ 0, 1, 0, 2, 1, 0, 3, 1, 0, 2, 1,0 , 0, 1, 2, 1, 0, 3, 2, 1 \]

Exemplo

Tempo de resposta (ms) de um sistema de proteção elétrica. \[8.9, 9.1, 9.0, 8.8, 9.2, 9.0, 9.1, 8.9, 9.3, 9.0,\] \[ 9.1, 8.7, 9.2, 9.0, 8.9, 9.1, 9.0, 9.2, 8.8, 9.1\]

Faça você!

Construa a tabela de frequências simples para os casos a seguir.

Medidas de Tendência Central para dados em Tabelas de Frequência Simples

Considere uma variável discreta \(x_i\) com frequência \(F_{a_i}\). \[ \begin{array}{c|c} x_i & F_{a_i} \\ \hline x_1 & F_{a_1} \\ x_2 & F_{a_2} \\ \vdots & \vdots \\ x_k & F_{a_k} \\ \end{array} \]

Total de observações:

\[ n = \sum_{i = 1}^{k} F_{a_i} \]

Média para Dados Agrupados

A média ponderada é dada por

\[ \bar{x} = \frac{\sum x_i F_{a_i}}{\sum F_{a_i}}\]

Interpretação

  • Cada valor \(x_i\) é ponderado pela sua frequência.
  • Valores mais frequentes têm maior influência.

Mediana para Dados em Frequência

A mediana é o valor que divide os dados em duas partes iguais

Procedimento

  1. Calcular \(n = \sum F_{a_i}\)
  2. Determinar a posição:

\[ \frac{n}{2}\]

  1. Usar a frequência acumulada para localizar a posição

Moda para Dados em Frequência

A moda é o valor com maior frequência:

\[ M_o = x_i \text{ tal que } F_{a_i} \text{ é máximo}\]

Interpretação

  • Representa o valor mais comum
  • Pode haver
    • unimodal
    • bimodal
    • multimodal

Distribuição de Frequências com intervalos ou classes

Nesse caso, construímos uma tabela de frequência em que os dados estarão agrupados em classes (ou intervalos) de valores.

Elementos de uma distribuição de frequência

Distribuição de Frequências com intervalos ou classes

Elementos de uma distribuição de frequência

Procedimento para construção da tabela de frequências com classes (ou intervalos)

  • Passo 1: Organize os dados brutos em um ROL.
  • Passo 2: Determinar a amplitude total da amostra \((AA)\);
  • Passo 3: Determinar o número de classes (k) a usar. Duas regras práticas consistem em \[para \quad n \leq 100, \quad \text{então faça} \quad k = \sqrt{n},\] \[para \quad n > 100, \quad \text{então faça} \quad k \approx 1 + 3,33\log(n) (Sturges).\] Caso k dê um valor não inteiro, arredonde sempre para o próximo inteiro;
  • Passo 4: Dividir a amplitude por \(k\), para obter a amplitude de classes (c) por \[c = \dfrac{AA}{k}\]

  • Passo 5: Determinar o limite inferior inicial por \[LI_1 = \text{menor valor} \qquad ou \qquad LI_1 = \text{menor valor} - \dfrac{c}{2} ;\]
  • Passo 6: Calcular o ponto médio de cada intervalo de classe por \[P_i = \dfrac{LS_i + LI_i}{2},\] em que \(LS_i\) é o limite superior de classe e \(LI_i\) é o limite inferior de classe.

Exemplo

Temperatura \((^\circ C)\) de um transformador medida ao longo do tempo. \[ 65, 67, 70, 68, 72, 75, 80, 78, 77, 76,\] \[69, 71, 74, 73, 82, 85, 90, 88, 87, 86\]

##         Fre.Ab Fre.Re Fre.Ac Fre.Re.Ac
## [65,70)      4   0.20      4      0.20
## [70,75)      5   0.25      9      0.45
## [75,80)      4   0.20     13      0.65
## [80,85)      2   0.10     15      0.75
## [85,90)      4   0.20     19      0.95
## [90,95)      1   0.05     20      1.00

Exemplo: Medição de Tensão em um Circuito Elétrico

Considere medições de tensão (em volts) coletadas em um circuito elétrico.

\[Tensao = [5.1, 5.3, 5.2, 5.4, 5.0, 5.5, 5.6, 5.7, 5.2, 5.3]\]

Faça você!

A seguir, são apresentados os dados brutos das idades de 36 alunos da disciplina Probabilidade e Estatística.

Observando os dados acima construa a tabela de frequência.

##    Fre.Ab     Fre.Re Fre.Ac Fre.Re.Ac
## 18      6 0.16666667      6 0.1666667
## 19     12 0.33333333     18 0.5000000
## 20      8 0.22222222     26 0.7222222
## 21      4 0.11111111     30 0.8333333
## 22      3 0.08333333     33 0.9166667
## 23      2 0.05555556     35 0.9722222
## 24      1 0.02777778     36 1.0000000

Faça você!

Vamos imaginar uma pesquisa referente às estaturas de quarenta alunos que compõem uma amostra dos alunos de uma universidade, o que resultou na tabela de valores a seguir:

Observando os dados da tabela primitiva acima construa a tabela de frequência.

##     [,1]  [,2] [,3]  [,4]
## 150    1 0.025    1 0.025
## 151    1 0.025    2 0.050
## 152    1 0.025    3 0.075
## 153    1 0.025    4 0.100
## 154    1 0.025    5 0.125
## 155    4 0.100    9 0.225
## 156    3 0.075   12 0.300
## 157    1 0.025   13 0.325
## 158    2 0.050   15 0.375
## 160    5 0.125   20 0.500

##     [,1]  [,2] [,3]  [,4]
## 161    4 0.100   24 0.600
## 162    2 0.050   26 0.650
## 163    2 0.050   28 0.700
## 164    3 0.075   31 0.775
## 165    1 0.025   32 0.800
## 166    1 0.025   33 0.825
## 167    1 0.025   34 0.850
## 168    2 0.050   36 0.900
## 169    1 0.025   37 0.925
## 170    1 0.025   38 0.950
## 172    1 0.025   39 0.975
## 173    1 0.025   40 1.000
##       40 1.000   40 1.000