📌 Resumo teórico
Quartis
Com os dados ordenados:
- a mediana (\(Q_2\)) divide os dados em duas metades;
- o 1.º quartil (\(Q_1\)) é a mediana da metade inferior e o 3.º quartil (\(Q_3\)) a mediana da metade superior (com um número ímpar de dados, a mediana não entra em nenhuma das metades).
Cerca de \(25\%\) dos dados ficam abaixo de \(Q_1\), \(50\%\) abaixo da mediana e \(75\%\) abaixo de \(Q_3\).
Diagrama de extremos e quartis
Numa escala, marcam-se o mínimo, \(Q_1\), a mediana, \(Q_3\) e o máximo; a "caixa" vai de \(Q_1\) a \(Q_3\), com um traço na mediana, e os "bigodes" ligam aos extremos. Cada uma das quatro partes contém cerca de \(25\%\) dos dados.
- distribuição simétrica: a mediana está a meio da caixa e os bigodes têm comprimentos parecidos;
- assimétrica: uma das partes é bastante mais comprida do que a outra (os dados estão mais dispersos desse lado);
- um valor muito afastado altera a amplitude e a média, mas pouco a mediana e a amplitude interquartis.
Dados agrupados em classes
Agrupam-se os dados em classes \([a,b[\) com a mesma amplitude quando há muitos valores diferentes (sobretudo dados contínuos). Com a tabela de frequências acumuladas, identifica-se a classe onde está cada quartil (a classe que contém o dado de ordem correspondente a \(25\%\), \(50\%\) ou \(75\%\) dos dados).
1. Amplitude interquartis num diagrama
A Quercus — Associação Nacional de Conservação da Natureza atribui a classificação de Qualidade de Ouro às praias cujas águas apresentam melhor qualidade.
Na figura seguinte está representado um diagrama de extremos e quartis relativo ao número de praias classificadas com Qualidade de Ouro de 2011 a 2018.
Qual é a amplitude interquartis deste conjunto de dados?
Prova Final 3.º Ciclo, Época especial — 2019
A amplitude interquartis é a diferença entre o 3.º quartil e o 1.º quartil.
2. Quartis e amplitude interquartis
Num estudo sobre a qualidade do atendimento de um centro de saúde, registou-se a idade dos utentes que, num determinado dia, acederam ao serviço. Os resultados foram:
Relativamente a este conjunto de dados, indica:
2.1 o 1.º quartil;
2.2 o 3.º quartil;
2.3 a amplitude interquartis.
Os dados já estão ordenados. A mediana é o valor central; cada quartil situa-se entre dois valores:
2.1
2.2
2.3
3. Construir um diagrama de extremos e quartis
Constrói um diagrama de extremos e quartis que represente o seguinte conjunto de dados.
Determinam-se os extremos e os quartis a partir dos dados ordenados:
Mínimo \(=12\) e máximo \(=24\). O diagrama de extremos e quartis é:
4. Completar um diagrama de extremos e quartis
Na figura está representado um diagrama de extremos e quartis, que se encontra incompleto. Completa-o, colocando os termos «mínimo», «máximo», «1.º quartil», «3.º quartil» e «mediana», nas caixas corretas.
Da esquerda para a direita, os cinco valores assinalados correspondem ao mínimo, 1.º quartil, mediana, 3.º quartil e máximo:
| 12 | mínimo |
|---|---|
| 14 | 1.º quartil \((Q_1)\) |
| 19 | mediana \((Q_2)\) |
| 24 | 3.º quartil \((Q_3)\) |
| 26 | máximo |
5. Interpretar um diagrama de extremos e quartis
O diagrama de extremos e quartis representa os tempos, em segundos, dos atletas que participaram numa prova de atletismo de 400 metros.
5.1 Qual foi o tempo realizado pelo vencedor da prova?
5.2 O último classificado da prova demorou quantos segundos a mais do que o vencedor?
5.3 O tempo mediano de prova é superior ou inferior a 2 minutos?
5.4 Classifica como verdadeira ou falsa cada uma das seguintes afirmações.
| Afirmações | Verdadeira | Falsa |
|---|---|---|
| A. 75% dos atletas demorou 2 minutos e meio, ou menos, a completar a prova. | ||
| B. Cerca de 25% dos atletas que participaram na prova demoraram mais de 2 minutos e 41 segundos a concluí-la. |
5.5 O Filipe pretende saber qual é o tempo médio dos atletas que participaram na prova. É possível obter esse tempo apenas com a informação que o diagrama nos transmite?
5.1 O vencedor é quem completou a prova em menos tempo, ou seja, o tempo mínimo. Logo, o vencedor realizou a prova em 92 segundos.
5.2 O último classificado corresponde ao tempo máximo (222 s). Assim, demorou mais
do que o vencedor.
5.3 O tempo mediano é 130 s. Como \(130\ \text{s}=2\ \text{min}\ 10\ \text{s}\), o tempo mediano é superior a 2 minutos.
5.4
A. Verdadeira. \(75\%\) dos atletas corresponde a valores até \(Q_3\). Como \(Q_3=150\ \text{s}\) e \(150\ \text{s}=2{,}5\ \text{min}=2\ \text{min}\ 30\ \text{s}\) (2 minutos e meio), 75% dos atletas demorou 2 minutos e meio, ou menos.
B. Falsa. Como \(Q_3=150\ \text{s}=2\ \text{min}\ 30\ \text{s}\), cerca de \(25\%\) dos atletas demoraram mais de 2 minutos e 30 segundos (e não 2 minutos e 41 segundos).
5.5 Não. O diagrama de extremos e quartis não fornece informação suficiente para calcular a média dos tempos.
6. Percentagem de dados e quartis
Através da informação transmitida pelo diagrama representado na figura, completa a seguinte afirmação:
«25% dos dados são não inferiores a .»
«Não inferiores a» significa «iguais ou superiores a». Os 25% maiores valores do conjunto de dados situam-se à direita do 3.º quartil \((Q_3)\).
Do diagrama, \(Q_3=29\). Logo, 25% dos dados são iguais ou superiores a 29.
7. Simetria e assimetria — associação
Observa os seguintes diagramas de extremos e quartis.
Associa a cada uma das seguintes afirmações um dos diagramas anteriores.
| Afirmações | Diagrama I | Diagrama II | Diagrama III |
|---|---|---|---|
| A. A distribuição é assimétrica enviesada à direita. | |||
| B. O valor da média é superior ao da mediana. | |||
| C. A distribuição é assimétrica enviesada à esquerda. | |||
| D. A média e a mediana tomam valores iguais. | |||
| E. O valor da média é inferior ao da mediana. | |||
| F. A distribuição é simétrica. |
| Afirmações | Diagrama I | Diagrama II | Diagrama III |
|---|---|---|---|
| A. A distribuição é assimétrica enviesada à direita. | X | ||
| B. O valor da média é superior ao da mediana. | X | ||
| C. A distribuição é assimétrica enviesada à esquerda. | X | ||
| D. A média e a mediana tomam valores iguais. | X | ||
| E. O valor da média é inferior ao da mediana. | X | ||
| F. A distribuição é simétrica. | X |
| A → III | Sendo a distribuição assimétrica enviesada à direita, os dados estão mais concentrados entre o mínimo e a mediana e mais dispersos entre a mediana e o máximo — o que se verifica no Diagrama III. |
|---|---|
| B → III | A média é superior à mediana quando os dados se concentram mais junto do mínimo, o que acontece na distribuição enviesada à direita — Diagrama III. |
| C → II | Sendo a distribuição assimétrica enviesada à esquerda, os dados estão mais dispersos entre o mínimo e a mediana e mais concentrados entre a mediana e o máximo — Diagrama II. |
| D → I | A média e a mediana tomam valores iguais (ou próximos) numa distribuição simétrica — Diagrama I. |
| E → II | A média é inferior à mediana quando os dados se concentram mais junto do máximo, o que acontece na distribuição enviesada à esquerda — Diagrama II. |
| F → I | Numa distribuição simétrica, o diagrama de extremos e quartis é aproximadamente simétrico em relação ao segmento que assinala \(Q_2\) (a mediana) — Diagrama I. |
8. Assimetria num contexto real
No diagrama de extremos e quartis da figura estão representadas as idades das pessoas que assistiram a um determinado teatro musical.
«Da representação anterior, conclui-se que os dados se distribuem com assimetria enviesada à , o que significa que algumas das pessoas que assistiram ao musical têm idade à idade da maioria das outras pessoas.»
No diagrama, o bigode direito (entre \(Q_3\) e o máximo) é muito mais comprido do que o esquerdo: os dados estão mais concentrados nas idades baixas e mais dispersos nas idades altas. A distribuição é, por isso, enviesada à direita (e a média é superior à mediana).
Isso significa que algumas pessoas têm idade superior à idade da maioria das outras pessoas.
9. Quando agrupar dados em classes
Em qual das seguintes situações achas que faria sentido agrupar os dados em classes?
Agrupa-se em classes quando os dados podem tomar muitos valores diferentes. Das quatro situações, o número de ovos postos por 700 insetos é a que, potencialmente, teria mais valores diferentes (nas outras, o número de quartos, de irmãos ou de automóveis toma poucos valores distintos).
10. Tabela de frequências com classes
Observa o conjunto de dados.
10.1 Explica por que razão faz sentido agrupar este conjunto de dados em classes.
10.2 Completa a tabela de frequências absoluta, relativa e relativa acumulada.
| Classes | Frequência absoluta | Frequência relativa | Frequência relativa acumulada |
|---|---|---|---|
| 60 a < 80 | |||
| 80 a < 100 | |||
| 100 a < 120 | |||
| 120 a < 140 | |||
| 140 a < 160 | |||
| 160 a < 180 | |||
| Total |
10.1 Porque o conjunto é composto por muitos valores diferentes.
10.2 Há 30 dados no total.
| Classes | Frequência absoluta | Frequência relativa | Frequência relativa acumulada |
|---|---|---|---|
| 60 a < 80 | 3 | \(\frac{3}{30}=0{,}10\) | \(\frac{3}{30}=0{,}10\) |
| 80 a < 100 | 6 | \(\frac{6}{30}=0{,}20\) | \(\frac{9}{30}=0{,}30\) |
| 100 a < 120 | 11 | \(\frac{11}{30}\approx0{,}37\) | \(\frac{20}{30}\approx0{,}67\) |
| 120 a < 140 | 6 | \(\frac{6}{30}=0{,}20\) | \(\frac{26}{30}\approx0{,}87\) |
| 140 a < 160 | 3 | \(\frac{3}{30}=0{,}10\) | \(\frac{29}{30}\approx0{,}97\) |
| 160 a < 180 | 1 | \(\frac{1}{30}\approx0{,}03\) | \(\frac{30}{30}=1\) |
| Total | 30 | 1 |
11. Classe dos quartis (salários)
Na tabela está representada a informação acerca dos salários líquidos dos 200 funcionários de uma empresa.
| Salário líquido (em €) | Número de funcionários | Frequência relativa (%) | Frequência relativa acumulada (%) |
|---|---|---|---|
| 750 a < 1000 | 55 | 27,5% | 27,5% |
| 1000 a < 1250 | 35 | 17,5% | 45% |
| 1250 a < 1500 | 15 | 7,5% | 52,5% |
| 1500 a < 1750 | 90 | 45% | 97,5% |
| 1750 a < 2000 | 5 | 2,5% | 100% |
| Total | 200 | 100% |
Relativamente a este conjunto de dados, indica a classe em que se encontra:
11.1 o 1.º quartil;
11.2 a mediana;
11.3 o 3.º quartil.
11.1 Até ao \(Q_1\) está cerca de 25% dos dados. A frequência relativa acumulada atinge logo 27,5% na primeira classe, pelo que o \(Q_1\) se encontra na classe 750 a < 1000.
11.2 A mediana corresponde a cerca de 50% dos dados. A acumulada passa de 45% (até 1250) para 52,5% (até 1500), logo a mediana encontra-se na classe 1250 a < 1500.
11.3 Até ao \(Q_3\) está cerca de 75% dos dados. A acumulada passa de 52,5% (até 1500) para 97,5% (até 1750), logo o \(Q_3\) encontra-se na classe 1500 a < 1750.
12. Completar tabela e localizar quartis
Num parque de estacionamento com 499 lugares disponíveis fez-se um estudo sobre a sua ocupação durante 360 dias. A tabela seguinte apresenta a informação acerca do número de automóveis que, por dia, utilizaram o parque.
| Classes | Frequência absoluta | Frequência relativa (%) | Frequência relativa acumulada (%) |
|---|---|---|---|
| 0 a < 100 | 36 | 10% | |
| 100 a < 200 | 20% | ||
| 200 a < 300 | 144 | ||
| 300 a < 400 | 15% | ||
| 400 a < 500 | 15% | ||
| Total |
12.1 Completa a tabela de frequências anterior.
12.2 Relativamente a este conjunto de dados, indica a classe em que se encontra:
a) o 1.º quartil; b) a mediana; c) o 3.º quartil.
12.1 Como a frequência absoluta 36 corresponde a 10%, o total é \(36\div0{,}10=360\) dias. A frequência relativa da classe 200 a < 300 é \(100\%-(10\%+20\%+15\%+15\%)=40\%\). As frequências absolutas em falta são \(0{,}20\times360=72\), \(0{,}15\times360=54\) e \(0{,}15\times360=54\).
| Classes | Frequência absoluta | Frequência relativa (%) | Frequência relativa acumulada (%) |
|---|---|---|---|
| 0 a < 100 | 36 | 10% | 10% |
| 100 a < 200 | 72 | 20% | 30% |
| 200 a < 300 | 144 | 40% | 70% |
| 300 a < 400 | 54 | 15% | 85% |
| 400 a < 500 | 54 | 15% | 100% |
| Total | 360 | 100% |
12.2
| a) \(Q_1\) | Cerca de 25% dos dados. A acumulada passa de 10% (até 100) para 30% (até 200), logo o \(Q_1\) está na classe 100 a < 200. |
|---|---|
| b) Mediana | Cerca de 50% dos dados. A acumulada passa de 30% (até 200) para 70% (até 300), logo a mediana está na classe 200 a < 300. |
| c) \(Q_3\) | Cerca de 75% dos dados. A acumulada passa de 70% (até 300) para 85% (até 400), logo o \(Q_3\) está na classe 300 a < 400. |
13. Determinar quartis e completar o diagrama
Os dados seguintes referem-se às classificações obtidas no 1.º período, na disciplina de Matemática, pelos alunos da turma do Carlos.
13.1 Determina o 1.º quartil, a mediana e o 3.º quartil.
13.2 O diagrama de extremos e quartis da figura está incompleto. Completa-o.
13.3 Se não tivéssemos acesso às classificações, mas apenas ao diagrama anterior, seria possível identificar a mediana?
13.1 Ordenando os 25 dados: 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 5.
A mediana é o 13.º valor:
O mínimo é 2 e o máximo é 5.
13.2 As caixas, da esquerda para a direita, tomam os valores:
| 2 | mínimo |
|---|---|
| 3 | 1.º quartil \((Q_1)\) e mediana \((Q_2)\) — coincidem |
| 4,5 | 3.º quartil \((Q_3)\) |
| 5 | máximo |
13.3 Não. Como a mediana coincide com o 1.º quartil \((Me=Q_1=3)\), a linha da mediana não aparece separadamente no diagrama, podendo confundir-se com o \(Q_1\) ou com o \(Q_3\).
14. Efeito de um valor muito afastado
Considera os conjuntos de dados seguintes.
14.1 Constrói o diagrama de extremos e quartis para cada um dos conjuntos de dados.
14.2 Os conjuntos de dados diferem apenas num número. Porque será que os diagramas construídos são tão diferentes?
14.1 Em ambos os conjuntos: \(Q_1=3\), \(Q_2=Me=4\) e \(Q_3=5\). Muda apenas o máximo (6 no conjunto A, 20 no conjunto B).
Conjunto A (mínimo 2, máximo 6):
Conjunto B (mínimo 2, máximo 20):
14.2 Apesar de os conjuntos diferirem apenas num valor, o número 20 é muito superior a todos os outros (é um valor muito afastado — um outlier). Como o máximo passa de 6 para 20, a amplitude total aumenta bastante e, na mesma escala, o segundo diagrama fica muito mais «esticado» para a direita, com um bigode muito comprido — embora a caixa (\(Q_1\), mediana e \(Q_3\)) se mantenha exatamente igual.