Estatística - Medidas de Localização

Moda, média, mediana, quartis, percentis, amplitude e amplitude interquartil

Matemática A - 10.º ano - matematicaparatodos.pt

1. Moda de um conjunto de dados

1

Está representado um conjunto de 15 dados, sendo um deles \(b\). Sabe-se que o valor mínimo e o valor máximo são 10 e 16, respetivamente.

Conjunto de 15 dados, incluindo o valor b

Indique um valor a atribuir a \(b\) de modo que a distribuição seja:

1.1. unimodal;

1.2. bimodal;

1.3. plurimodal.

Contar as frequências

Sem considerar \(b\), o valor 10 aparece 4 vezes, o valor 12 aparece 4 vezes e o valor 15 aparece 3 vezes.

1.1 - Distribuição unimodal

Para existir uma única moda, uma das frequências máximas deve passar de 4 para 5. Assim, podemos escolher \(b=10\) ou \(b=12\).

Um valor possível: \(b=10\) (também se aceita \(b=12\)).
1.2 - Distribuição bimodal

Para manter 10 e 12 como as duas modas, \(b\) não pode ser 10, 12 ou 15. Além disso, deve respeitar o mínimo 10 e o máximo 16.

Um valor possível: \(b=11\) (também podem ser usados 13, 14 ou 16).
1.3 - Distribuição plurimodal

Escolhendo \(b=15\), os valores 10, 12 e 15 ficam todos com frequência 4.

\(b=15\).

2. Idade média dos encarregados de educação

2

As idades, em anos, dos encarregados de educação dos alunos de uma turma estão organizadas na tabela.

Tabela das idades e respetivas frequências

Determine, arredondada às unidades, a idade média dos encarregados de educação.

Passo 1 - Número total de pessoas
\(n=3+3+4+5+4+2+4=25\)
Passo 2 - Soma ponderada das idades
\(36\cdot3+38\cdot3+39\cdot4+40\cdot5+42\cdot4+43\cdot2+45\cdot4=1012\)
Passo 3 - Média
\(\overline{x}=\dfrac{1012}{25}=40{,}48\)
Arredondando às unidades, a idade média é \(40\) anos.

3. Número médio de bicicletas por família

3

O número de bicicletas existentes em cada família de um conjunto de alunos está representado no gráfico.

Gráfico de frequências relativas do número de bicicletas

Qual é o número médio de bicicletas por família?

As frequências relativas são 10%, 20%, 40%, 20% e 10%, para 0, 1, 2, 3 e 4 bicicletas, respetivamente.

\(\overline{x}=0\cdot0{,}10+1\cdot0{,}20+2\cdot0{,}40+3\cdot0{,}20+4\cdot0{,}10=2\)
O número médio é \(2\) bicicletas por família.

4. Alturas de 20 crianças

4

Considere a amostra relativa às alturas, em centímetros, de 20 crianças.

Alturas, em centímetros, de 20 crianças

4.1. Construa uma tabela de frequências absolutas simples, agrupando os dados em classes de amplitude 5, e acrescente uma coluna com as marcas das classes.

4.2. Calcule um valor aproximado da altura média das crianças.

4.1 - Tabela de frequências
ClasseMarca da classe\(f_a\)
\([115,120[\)117,53
\([120,125[\)122,55
\([125,130[\)127,57
\([130,135[\)132,55
Total20
4.2 - Média aproximada com dados agrupados

Substituímos os valores de cada classe pela respetiva marca.

\(\overline{x}\approx\dfrac{117{,}5\cdot3+122{,}5\cdot5+127{,}5\cdot7+132{,}5\cdot5}{20}=\dfrac{2520}{20}=126\)
A altura média aproximada, usando as classes, é \(126\) cm.
Com os 20 valores originais, sem agrupamento, obtém-se \(124{,}95\) cm, ou seja, aproximadamente \(125\) cm. A pequena diferença resulta da substituição dos dados pelas marcas das classes.

5. Películas para telemóveis vendidas em dezembro

5

O número de películas para telemóveis vendidas por dia, numa loja, durante o mês de dezembro, está representado no diagrama de caule-e-folhas.

Diagrama de caule-e-folhas das películas vendidas

5.1. Recorra à calculadora e determine o número médio de películas vendidas por dia. Apresente o resultado arredondado às centésimas.

5.2. Construa uma tabela de frequências absolutas simples, agrupando os dados em classes, sendo a primeira \([10,20[\), e indique as marcas das classes.

5.3. Calcule um valor aproximado da média, arredondado às centésimas, e compare-o com o resultado de 5.1.

5.1 - Média dos dados originais

Introduzindo os 31 valores na calculadora, obtemos:

\(\overline{x}\approx33{,}55\)
5.2 - Dados agrupados
Classe\(f_a\)Marca
\([10,20[\)515
\([20,30[\)725
\([30,40[\)835
\([40,50[\)845
\([50,60[\)355
Total31
5.3 - Média aproximada dos dados agrupados
\(\overline{x}\approx\dfrac{5\cdot15+7\cdot25+8\cdot35+8\cdot45+3\cdot55}{31}=\dfrac{1055}{31}\approx34{,}03\)
\(34{,}03-33{,}55=0{,}48\)

As médias diferem em 0,48 películas. Arredondadas às unidades, ambas correspondem a 34 películas.

6. Média de duas sequências de rotações

6

O Tomás fez duas sequências de rotações de uma roda numerada de 1 a 8.

Roda numerada de 1 a 8

Na primeira sequência, a soma das pontuações foi 54 e a média por rotação foi 4,5. Na segunda sequência, rodou 16 vezes a roda e obteve média 5,25.

Determine, no conjunto das duas sequências, a pontuação média por rotação. Apresente o resultado arredondado às décimas.

Passo 1 - Número de rotações na primeira sequência
\(\dfrac{54}{x}=4{,}5\iff x=\dfrac{54}{4{,}5}=12\)
Passo 2 - Soma da segunda sequência
\(16\cdot5{,}25=84\)
Passo 3 - Média conjunta
\(\overline{x}=\dfrac{54+84}{12+16}=\dfrac{138}{28}\approx4{,}9\)
A pontuação média conjunta é \(4{,}9\) pontos por rotação.

7. Alteração dos salários dos técnicos

7

A média dos salários líquidos mensais dos técnicos de manutenção de uma empresa é 1160 EUR.

7.1. Indique a nova média se cada salário tiver:

a) um aumento de 50 EUR;   b) um aumento de 5%;   c) uma redução de 1%.

7.2. A equipa tem 8 elementos. No final do mês, saem dois colaboradores, cada um com salário de 1040 EUR, e entra um novo colaborador com salário de 860 EUR. Determine a nova média, arredondada às centésimas.

7.1 - Efeito da mesma transformação em todos os salários
a) \(1160+50=1210\) EUR
b) \(1160\cdot1{,}05=1218\) EUR
c) \(1160\cdot0{,}99=1148{,}40\) EUR
7.2 - Alteração da composição da equipa

A soma inicial dos oito salários é:

\(8\cdot1160=9280\) EUR

Depois da saída dos dois colaboradores e da entrada do novo técnico:

\(9280-2\cdot1040+860=8060\) EUR

A equipa passa a ter \(8-2+1=7\) elementos.

\(\overline{x}=\dfrac{8060}{7}\approx1151{,}43\) EUR
A nova média é \(1151{,}43\) EUR.

8. Número de computadores existentes em casa

8

Um conjunto de alunos foi questionado sobre o número de computadores existentes nas suas casas.

\(x_i\)12345
\(f_a\)2111585

8.1. Complete a tabela com as frequências absolutas acumuladas.

8.2. Determine a mediana do conjunto de dados.

8.1 - Frequências acumuladas
\(x_i\)\(f_a\)\(F_a\)
122
21113
31528
4836
5541
8.2 - Mediana

Existem 41 dados. A mediana ocupa a posição:

\(\dfrac{41+1}{2}=21\)

As posições 14 a 28 correspondem ao valor 3. Logo, o 21.º valor é 3.

A mediana é \(3\) computadores.

9. Número de bolos consumidos

9

Um grupo de pessoas indicou o número de bolos que comeu nos últimos 15 dias. Os dados foram apresentados no gráfico de frequências absolutas acumuladas.

Gráfico de frequências absolutas acumuladas do número de bolos

Determine a mediana do conjunto de dados.

O número total de dados é 506. Como é par, a mediana é a média dos valores que ocupam as posições 253 e 254.

\(\dfrac{506}{2}=253\quad\Rightarrow\quad\text{posições }253\text{ e }254\)

No gráfico, a frequência acumulada até 1 bolo é 148 e até 2 bolos é 258. Assim, as posições 253 e 254 correspondem ambas ao valor 2.

\(\widetilde{x}=\dfrac{2+2}{2}=2\)
A mediana é \(2\) bolos.

10. Vendas de computadores em 2023

10

Uma loja de computadores registou as vendas de computadores em 2023, segundo o respetivo preço.

Tabela de preços e número de computadores vendidos

10.1. Classifique a variável em estudo.

10.2. Indique a moda.

10.3. Determine o valor médio das vendas, aproximado às centésimas.

10.1 - Classificação

A variável é o preço de venda observado, expresso numericamente. Considerando os valores registados na tabela, trata-se de uma variável quantitativa discreta.

10.2 - Moda

O preço com maior frequência é 1199,99 EUR, com 50 computadores vendidos.

Moda: \(1199{,}99\) EUR.
10.3 - Média ponderada

O total de computadores vendidos é \(15+20+50+30=115\).

\(\overline{x}=\dfrac{549{,}99\cdot15+799{,}99\cdot20+1199{,}99\cdot50+1799{,}99\cdot30}{115}\approx1202{,}16\)
O preço médio é \(1202{,}16\) EUR.

11. Idade dos jovens que trabalham numa empresa

11

Uma empresa fez um estudo sobre as idades dos jovens que nela trabalham. Os resultados constam do gráfico de barras de frequências relativas acumuladas.

Gráfico de frequências relativas acumuladas das idades

Determine a idade média dos jovens que trabalham na empresa.

Passo 1 - Obter as frequências relativas simples

Calculamos diferenças entre frequências acumuladas consecutivas.

Idade252627282930
Freq. rel. acumulada20%50%60%75%90%100%
Freq. relativa20%30%10%15%15%10%
Passo 2 - Calcular a média
\(\overline{x}=25\cdot0{,}20+26\cdot0{,}30+27\cdot0{,}10+28\cdot0{,}15+29\cdot0{,}15+30\cdot0{,}10=27{,}05\)
A idade média é \(27{,}05\) anos, aproximadamente \(27\) anos.

12. Previsão do ganho por ação

12

Vinte analistas financeiros efetuaram uma previsão sobre o valor ganho, em euros, por ação de uma empresa no próximo ano.

ClasseMarca\(f_a\)\(F_a\)\(F_r\) acum. (%)
\([6,8[\)73315
\([8,10[\)991260
\([10,12[\)11585
\([12,14[\)13219
\([14,16[\)15120100

12.1. Complete a tabela.

12.2. Determine o ganho médio por ação.

12.3. Construa um histograma de frequências absolutas.

12.4. Indique a classe modal e um valor aproximado da moda.

12.5. Construa o gráfico da função cumulativa.

12.6. A partir da função cumulativa, indique valores aproximados da mediana, do terceiro quartil e do percentil 20.

12.1 - Tabela completa
ClasseMarca\(f_a\)\(F_a\)\(F_r\) acum. (%)
\([6,8[\)73315
\([8,10[\)991260
\([10,12[\)1151785
\([12,14[\)1321995
\([14,16[\)15120100
12.2 - Ganho médio
\(\overline{x}\approx\dfrac{7\cdot3+9\cdot9+11\cdot5+13\cdot2+15\cdot1}{20}=\dfrac{198}{20}=9{,}9\) EUR
12.3 e 12.4 - Histograma e moda
Histograma das frequências absolutas

A classe modal é \([8,10[\). Pela construção gráfica indicada no histograma, obtém-se uma moda aproximada de \(9{,}2\) EUR.

12.5 - Função cumulativa
Gráfico da função cumulativa
12.6 - Mediana

A mediana é \(P_{50}\), situado na classe \([8,10[\). Por interpolação linear:

\(\dfrac{50-15}{60-15}=\dfrac{x-8}{2}\Rightarrow x=8+2\cdot\dfrac{35}{45}\approx9{,}6\)
Terceiro quartil

\(Q_3=P_{75}\), situado na classe \([10,12[\).

\(\dfrac{75-60}{85-60}=\dfrac{x-10}{2}\Rightarrow x=10+2\cdot\dfrac{15}{25}=11{,}2\)
Percentil 20

\(P_{20}\) situa-se na classe \([8,10[\).

\(\dfrac{20-15}{60-15}=\dfrac{x-8}{2}\Rightarrow x=8+2\cdot\dfrac{5}{45}\approx8{,}2\)
Mediana \(\approx9{,}6\); \(Q_3\approx11{,}2\); \(P_{20}\approx8{,}2\).

13. Fundos para o jantar de Natal

13

A escola da Beatriz organiza um jantar de Natal. Os valores, em euros, angariados pelas 25 turmas foram os seguintes.

Valores angariados por 25 turmas

13.1. Determine a amplitude do conjunto de dados.

13.2. Determine a amplitude interquartil.

13.3. Construa um diagrama de extremos e quartis.

13.1 - Amplitude

O valor mínimo é 50 EUR e o valor máximo é 200 EUR.

\(A=200-50=150\) EUR
13.2 - Quartis e amplitude interquartil

Ordenando os 25 valores, obtém-se \(Q_1=80\), mediana \(=120\) e \(Q_3=145\).

\(AIQ=Q_3-Q_1=145-80=65\) EUR
13.3 - Diagrama
Diagrama de extremos e quartis dos valores angariados
Resumo de cinco números: \(50,\ 80,\ 120,\ 145,\ 200\).

14. Questionário de autoavaliação

14

O professor Manuel aplicou aos alunos do 9.º ano um questionário de autoavaliação e reuniu os dados na tabela.

Tabela das classificações de autoavaliação

Construa um diagrama de extremos e quartis relativo à autoavaliação dos alunos.

Passo 1 - Frequências acumuladas
Classificação12345
\(f_a\)28352520
\(F_a\)210457090
Passo 2 - Extremos, quartis e mediana

Há 90 observações. As posições centrais são 45 e 46, correspondendo a 3 e 4; logo, a mediana é 3,5. O primeiro quartil é 3 e o terceiro quartil é 4.

\(x_{\min}=1,\quad Q_1=3,\quad \widetilde{x}=3{,}5,\quad Q_3=4,\quad x_{\max}=5\)
Passo 3 - Diagrama
Diagrama de extremos e quartis da autoavaliação

15. Idades dos funcionários de um laboratório

15

A idade, em anos, dos funcionários de um laboratório de certificação ambiental consta do diagrama de caule-e-folhas.

Diagrama de caule-e-folhas das idades dos funcionários

15.1. Determine a moda e a mediana.

15.2. Determine o primeiro e o terceiro quartis.

15.3. Construa um diagrama de extremos e quartis.

15.1 - Moda

A idade 21 aparece três vezes, mais do que qualquer outra idade.

Moda: \(21\) anos.
15.1 - Mediana

Existem 22 dados. A mediana é a média dos valores nas posições 11 e 12, que são 32 e 33.

\(\widetilde{x}=\dfrac{32+33}{2}=32{,}5\) anos
15.2 - Quartis

A mediana dos primeiros 11 valores é 21 e a mediana dos últimos 11 valores é 45.

\(Q_1=21,\qquad Q_3=45\)
15.3 - Diagrama
Diagrama de extremos e quartis das idades
Resumo de cinco números: \(18,\ 21,\ 32{,}5,\ 45,\ 71\).

16. Classificações da Maria e do Manuel

16

Na figura estão representados os diagramas de extremos e quartis relativos às classificações da Maria e do Manuel na disciplina de Matemática.

Diagramas de extremos e quartis das classificações de Manuel e Maria

16.1. Qual dos dois alunos tem classificação máxima mais elevada?

16.2. Qual dos dois alunos tem maior classificação mediana?

16.3. Qual dos dois alunos tem classificações com menor amplitude interquartil?

16.1 - Máximo

O extremo direito do diagrama do Manuel está mais à direita.

O Manuel tem a classificação máxima mais elevada.
16.2 - Mediana

A linha da mediana no diagrama do Manuel corresponde a uma classificação superior à da Maria.

O Manuel tem a maior classificação mediana.
16.3 - Amplitude interquartil

A amplitude interquartil é representada pelo comprimento da caixa. A caixa da Maria é mais curta.

A Maria tem a menor amplitude interquartil.

17. Funcionários da ParaPagar

17

A ParaPagar tem 150 funcionários na região de Lisboa e Vale do Tejo, cujas idades estão organizadas nas classes \([18,28[\), \([28,38[\), \([38,48[\), \([48,58[\) e \([58,68[\).

Histograma de frequências absolutas acumuladas das idades em Lisboa e Vale do Tejo

17.1. Num gráfico circular, qual é a amplitude do ângulo ao centro correspondente aos funcionários com idade na classe \([18,28[\)?

(A) 15º
(B) 18º
(C) 33º
(D) 36º

17.2. Na tabela apresentam-se as idades dos 100 funcionários da região do Algarve. Construa uma tabela de frequências relativas acumuladas para os 250 funcionários das duas regiões, mantendo as classes.

Tabela das idades dos funcionários da região do Algarve
17.1 - Ângulo do setor circular

No histograma acumulado, a primeira classe contém 15 funcionários.

\(\dfrac{15}{150}\cdot360^\circ=36^\circ\)
Resposta: (D) 36º.
17.2 - Frequências simples de Lisboa e Vale do Tejo

As frequências acumuladas são 15, 75, 120, 140 e 150. Por diferenças, as frequências simples são 15, 60, 45, 20 e 10.

Somar as duas regiões
ClasseLisboa e V. TejoAlgarveTotal \(f_a\)\(F_a\)\(F_r\) acum.
\([18,28[\)15304545\(45/250=0{,}18\)
\([28,38[\)602585130\(130/250=0{,}52\)
\([38,48[\)453075205\(205/250=0{,}82\)
\([48,58[\)201030235\(235/250=0{,}94\)
\([58,68[\)10515250\(250/250=1\)
A soma correta da segunda frequência acumulada é \(45+85=130\), pelo que a frequência relativa acumulada é \(0{,}52\).