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PEARSON e PÁGINA EM BRANCO PÁGINA EM BRANCO LARSON|FARBER estatística aplicada 4º edição Tradução Luciane Paulete Viana Revisão Técnica Fernanda Cesar Bonafini Mestre em educação matemática — UNESP Ria Claro pa E PEA RSON Ve, Ê São Paulo morToRA Armtuna Brasil Argentina Colômbia CostaRica Chile Espanha Guatemala México Peru Porto Rico Venezuela Sumário PARTE 1 = ESTATÍSTICA DESCRITIVA Capítulo | Capítulo 2 Introdução à estatística Onde estamos Para onde vemos 11 Uma visão geral sobre estatística ........ 12 classificação dos dados Estudo de caso: classificando os programas de TV nos Estados Unidos 13 Planejamento experimental. .....icsisssssssisiiios Usos e abusos — estatística no mundo real. .............. Resumo do capitulo Exercícios de revisão Teste.do CapÍÂIO + ram ereerempueees aereas Juntando tudo. . História da estatística — linha do tempo ..........ccisicesisissececesiescreress Tecnologia: usando a tecnologia na estatística .....ccsssesssserecrecessesseee sa5:20 Estatística descritiva Onde estamos ...... Pora onde vomos 2.1 Distribuições de frequência e seus gráficos 2.2 Mais gráficos e representações 2.3 Medidas de tendência central 2.h Medidas de variação Estudo de caso: ganho dos atletas 2.5 Medidas de posição Usos e abusos — estatística do mundo real Resumo de capítulo. Exercícios de revisão Teste do capítulo Juntando tudo Tecnologia: produção mensal de leite ... “a Usando a tecnologia para determinar estatísticas descritivas... vim Estatistica aplicada PARTE Z = PROBABILIDADE E DISTRIBUIÇÕES DE PROBABILIDADE Capítulo 3 Capítulo 4 Capítulo 5 Probabilidade IAG (ba cr On DOR ONDA DA DE OO O CDE 104 Para onde vamos. . 31 Conceitos básicos de probabilidade é contagem 32 Probabilidade condicional e a regra de multiplicação ........ RIR ng J3: Avagraida adição saio ns rapa oa SE ga ae Ras 128 Estudo de caso: probabilidade e estratégias para encontrar vagas no estacionamento. ..... 1357 3.4 Tópicos adicionais sobre probabilidade e contagem Usos e abusos — estatistica no mundo real Resurno/do:caphulo sessions te nana Exercícios de revisão Teste do CAPAO. ama cenas amenas epa neo rn Ria E ça aa 151 Juntando tudo . ego ETA oO UR er Tecnologia: Simulação — componde a uma cs veiâniia a de ficado com dados SO 152 Distribuições de qro di Aa Onde estamos ........ TES CN TUA APS SAO EEE RD Para onde VAMOS... cs cesererieeras . 54 h.1 Distribuições de probabilidades 155 h.2 Distribuições binomiais........ccciico .165 Estudo de caso: distribuição binomial de acidentes de avião . 178 h.3 Mais distribuições de probabilidade discretas .... 79 Usos e abusos — estatística no mundo real. .185 Resumosdo:capitolo sus uses para soma ana asa azar anos 186 Exercicios: da TOMÍSÃO. usa saias inline ado anseio aa atas a 187 AEE dO CA DIDO esses E ERRO E RG EUR IE PA O A 189 Onion tao nan one ao pranto ani fado Ro dd ATA Dara 189 Tecnologia: usando a distribuição de Poisson como modelos de Queuing ........... 190 Distribuições de probabilidades normais CRE ST A RR O A Para onde vamos .. 5.1 Introdução à distribuição normal e distribuição normal padrão 5.2 Distribuições normais: encontrando probabilidades . 5.3 Distribuições normais: encontrando valores .......... Estudo de caso: pesos de bebês nascidos nos Estados Unidos... 54 Distribuições de amostragem e o teorema do limite central .... 5.5 aproximações normais para distribuições binomiais.........cccssciteseisssies Usos e abusos — estatística no mundo real. .......iicsiisimisscinssssiesescussiieio Resumo do capítulo Exercícios de revisão ..... E : usasse . = s a Teste dO Capitulo aaa cora a vi dl = Estatisticanplicada 8.3 Testando a diferença entre as médias (amostras dependentes) .....ccsssos 369 8.4 Testando a diferença entre as PIOPONÕES iara pen copas empre cego eqptregeceçor 377 Usos e abusos — estatística no mundo real. ........cceiecisesssstesoseconreneeeeos 383 Resumo do capitulo ..... apagrnçe aseone estas gn srpedca inRia a dama same aa ExercicIos dE POVISÃO sera amenas ee era atra sao a aca aaa Teste do capítulo .................. Juntando tudo Tecnologia: cara ou coroa : Usando tecnologia para efetuar testes de hipótesé de duas amostras ............... 390 PARTE 4 = MAIS INFERÊNCIAS ESTATÍSTICAS Capítulo P Capítulo 1O Correlação e regressão Onde estamos ......ciusesceueenera rena na rara ne raca ner raras caraca rar ranaraaa 394 Para onde vamos re 9,1 Correlação. a +.395 92 Regressão negras ssa pas ornsagas rca pas aFafnioaa409 Estudo de caso: correlação da medição ls corpos .. 47 9.3 Medidas de regressão e intervalos de previsão 419 9.4 Regressão múltipla ............ Rei a eras cia Usos e abusos — estatística | no mundo real. DRE PESE NS SUPER E e Per PEER 431 Resumo-do capltulo-.7 =: ssiraar soamsemep cenas us cada cuca ate 432 Exarcitos de TEMISÃO sarna arena asas nene ca ra 433 TE ACÇÕES SR a 435 Juntando tudo ss o aaa 436 Tecnologia: U.S. Food and Drug Administration FDA ......iisisiisssisasrsiaiseas 437 Testes qui- “quad eê dem Onde estomos . .439 Para onde vamos... .439 10.1 Testes de ajuste .. 440 TO indapendapea sara So RUE RO CSS PAS DUDE CE eu aan 450 Estudo de caso: fatos sobre a segurança no trânsito. .......cisiiccsscscssscscesseas 460 10.3 Comparando duas variâncias........ccocscicisssicescasiaaesesseneseaseeos 461 10.k;Análiseda variância: sessao 469 Usos e abusos — estatística no mudo Teal.....eenpaso poser cara mes sa mio iae nes 478 Resumo: dotapiulo: ra A RE AG aaa O Exercicios de: revisho usas sala ear aaa dano PARTO a 480 Eita iger|r |U RR ER RS PR E OR 482 JOMARO DO ira cagando ADE ee GRE a 482 Tecnologia: salários de professores .......ccccccssesccsereesrercsseserc soro AB Capítulo À] Testes não paramétricos hpêndio A Apêndico B Apêndice (CC Onde estamos .. Pora onde vemos .. 1 2 n3 IRA 115 Teste dos sinais .. Teste de Wilcoxon ................ Estudo de caso: ganhos por diploma universitário. Teste de Kruskal-Wallis Correlação de postos Testes de corridas .... Usos e abusos — estatística no mundo real Resumo do capítulo Exercícios de revisão ......icccsces Teste do capítulo Juntando tudo sas Tecnologia: renda nos Estados Unidos e pesquisa econômica .....................525 Apresentação alternativa da distribuição normal padrão. ......cccscsssseseceess ooo cÃZ TARA eras pa sro sanar Ora a doa AZ Representações de probabilidade normal e seus gráficos. .....siseesisseserserses AsO Respostas dos exercícios Tente você. ........iiccscissesinsseecanasenacasinenaa As? Respostas dos exercícios selecionados. .........iuciasescassrerieiesersrererensa ASI Índice de aplicações Índice remissivo SODIR DS QUIOTO Ss rapa ET EE 638 Prefácio Bem-vindo à quarta edição de Estatística aplicada. Somos gratos pela impressionante aceitação e pelo apoio às três primeiras edições. É gratificante saber que nossa visão ao combinar teoria, didática e planejamento para exemplificar o uso da estatística para retratar e descrever o mundo tem ajudado estudantes a aprender sobre a estatística e a tomar decisões fundamentadas. [E Características da quarta edição y ra de partes Os assuntos deste livro são agrupados em quatro partes: Estatística descritiva, lidade e distribitições de W Abertura de partes O deste li grupadi q p: E ion descritiva, Probabilidade e distribitições di probabilidade, Estatística inferencial e Mais inferências estrtésticas. Cada parte apresenta um agrupamento natural de assuntos dentro de um cenário mais amplo da estatística. Abertura de capítulos No início de cada capítulo, a seção Onde estamos mastra como o capítulo se encaixa em um cenário mais amplo da estatística, relacionando-o aos tópicos estudados anteriormente. Em seguida, a seção Para onde vantos fornece uma visão geral do capítulo, explorando conceitos no contexto do mundo real. Organização dos capítulos Cada capítulo é organizado por objetivos de aprendizagem, os quais são apresentados na seção O que você deve aprender, apresentada em tópicos que usam linguagem cotidiana. Os mesmos objetivos são, então, usados como subtítulos ao longo do capítulo. Exemplos passo a passo intitulados. Todo conceito no livro é claramente ilustrado com um ou mais exemplos passo a passo. A maio- ria dos exemplos conta com um passo para sua interpretação, mostrando como a solução pode ser interpretada dentro de um contexto da vida real. Este passo adicional promove o pensamento crítico e habilidades de redação. Cada um dos mais de 210 exemplos é numerado e intitulado para mais fácil referência e consulta. e VOrê exemplos são seguidos por exercícios similares chamados Tente você, de modo que se possa imediatamente Tent Os l d lares chamados 7 de modi diat: te praticar o que foi aprendido. As respostas desses exercícios são fornecidas no final do livro. Definições Conceitos importantes contam com definições formais sempre seguidas de instruções que explicam, usando lin- guagem simples, como aplicar tal definição. Instruções Em todo o livro, a apresentação de uma fórmula estatística é seguida de um conjunto de instruções passo a passo sobre sua aplicação. Em alguns casos, as instruções são divididas em duas colunas: Em palavras e Em súnbolos. Ditasdeestudo Dicas de estudo presentes nas margens das páginas mostram como ler tabelas, usar tecnologia ou interpretar resultados ou gráficos. Retiatandoo mundo Cada capítulo traz um “mini estudo de caso” da vida real chamado Retratando o mundo, que ilustra o con- ceito (ou conceitos) importante de cada seção. Cada Retrataudo o mudo se encerra com uma questão e pode ser usado para uma discussão mais geral em classe ou para um trabalho em grupo. Exemplos de tecnologia Muitas seções trazem exemplos que mostram como a tecnologia pode ser usada para calcular fórmulas, fazer testes ou mostrar dados. Tais exemplos são ilustrados por telas do MINITAB, do Excel e da “TI-83/84. São fornecidas também telas adicionais no fim de capítulos selecionados. Importante Notas nas margens das páginas ajudam a guiar importantes interpretações ou estabelecem relações entre dife- rentes conceitos. Exerdcios Os grupos de exercícios desta quarta edição incluem mais de 2.100 exercícios, oferecendo prática em realização de cálculos e tomada de decisões, e fornecendo explicações e aplicações de resultados em situações de vida real (aproximada- mente 40% dos exercícios são novos ou foram revisados). Os exercícios são divididos em três seções: Sngwoso xii mo Estatisticaaplicada Construindo habilidades básicas e conceitos: são exercícios de respostas curtas, verdadeiro ou falso ou elaborados usando vocabulário cuidadosamente selecionado para facilitar seu entendimento. Usando e interpretando conceitos: são problemas que envolvem habilidades ou palavras que variam do desenvolvi- mento de habilidades básicas a problemas mais desafiadores e interpretativos. Expandindo conceitos: são exercícios que vão além do material apresentado na seção — tendem a ser mais desafiado- res enão são pré-requisitos para as seções subsequentes. Resumo do capítulo Cada capítulo é finalizado com um resumo que responde à pergunta O que você aprendeu? Os objetivos de estudo são relacionados aos exemplos da seção, bem como aos exercícios de revisão, vo Exercicios de renisão Uma série de exercícios de revisão segue cada resumo do capítulo, e a ordem dos exercícios obedece à organização do capítulo. As respostas para os exercícios ímpares são dadas no fim do livro. Teste do capítulo Todo capítulo termina com um teste e as respostas para todas as questões do teste são fornecidas no final do livro. am Alividades applet Seções selecionadas contêm atividades que levam a investigações interativas sobre os conceitos da lição, com exercícios que pedem aos estudantes que tomem decisões. Os applets de acompanhamento estão disponíveis no site do livro. Estudo de caso Cada capítulo apresenta um estudo de caso que traz dados atuais em contexto da vida real e questões que ilustram os conceitos mais importantes do capítulo. qo Usos e abusos = estatisticano mundo real Uma discussão sobre como as técnicas estatísticas podem ser usadas e sobre abusos co- muns está presente em todos os capítulos. A discussão agora inclui ética, quando apropriado, Os exercícios ajudam os es- tudantes a aplicar seu conhecimento. Estatística real - decisões reais Esta seção encoraja os estudantes a pensarem criticamente e a tomarem decisões embasadas em dados reais. Os exercícios guiam os estudantes desde a interpretação até a chegada às conclusões. Projeto tecnológico Cada capítulo tem um projeto tecnológico usando MINITAB, Excel e TI-83/84, que fomece ao estudante uma visão de como a tecnologia é usada para lidar com conjuntos de dados grandes ou situações de vida real. qo Revisão acumulada Uma revisão acumulada, no fim dos capítulos 2, 5, 8 e 11, conclui cada uma das quatro partes do livro. Os exercícios estão dispostos em ordem aleatória e podem incorporar ideias múltiplas. Algumas respostas selecionadas desses exercícios são dadas no final do livro. + Respostas usando tecnologia As respostas dadas no final do livro estão em tabelas. As respostas encontradas com o uso da tecna- logia também estão incluídas quando há discrepâncias devido a arredondamentos. qa Regras de arredondamento As regras de arredondamento estão nas dicas de estudo dos cálculos. OL Abrangência docurso Em resposta às sugestões de instrutores de estatística, o seguinte conteúdo é novo ou revisado: = No Capítulo 1, seleção aleatória, fontes de tendenciosidade na amostragem e pesquisa, tratamentos, grupos de con- trole, unidades experimentais, atribuições aleatórias, replicação, fontes de tendenciosidade e confusão foram adicio- nadas. Uma cobertura adicional de planejamento experimental foi incorporada para cobrir diferentes tipos de experi- mentos que podem ser usados por pesquisadores. a No Capítulo 2, agrupamentos e lacunas foram adicionados a 2.3 Medidas da tendência central. No Capítulo 3, os tópicos foram reorganizados para apresentar os princípios de contagem no início do capítulo. Di- versos exemplos foram incluídos. No Capítulo 6, propriedades dos pontos estimadores foram inseridos. No Capítulo 7, o poder do teste é definido. No Capítulo 8, as definições de amostras dependentes e independentes estão agora presentes no início do capítulo. No Capítulo 10, a cobertura do teste de ajuste qui-quadrado foi aumentada para cobrir as distribuições qui-quadrado. Frequências marginais e conjuntas para tabelas de contingência também foram adicionadas. m No Apêndice €, adicionamos gráficos de probabilidade normal. Esta discussão foca em como avaliar a normalidade em grupos de dados pequenos. xiv mo Estatisticaaplicado [E Site de apoio Recursos paraestudantes O site de apoio deste livro oferece aos estudantes: m Dicas de como estudar estatística — um guia rápido apresenta dicas de como aperfeiçoar o estudo da estatística e facilitar seu entendimento. Principais fórmulas — um esquema apresenta as principais fórmulas de cada capítulo. Correlação de applets — uma listagem resume os applets, os conceitos que abordam e sua descrição. Applets — applets para serem utilizados nas atividades interativas propostas ao longo do livro. Conjuntos de dados — conjuntos de dados contendo 20 ou mais entradas e nos quais se baseiam alguns exercícios do livro estão disponíveis para consulta. = Exercícios adicionais — atividades propiciam prática extra sobre o conteúdo de cada capítulo do livro. Recursos para professores" Os professores que adotam este livro contam com: = Manual de soluções (em inglês) — resolução dos exercícios contidos no livro, devidamente identificados por seções. m Apresentações em PowerPoint — slides editáveis que acompanham o conteúdo de cada capítulo e que podem ser utilizados durante as apresentações em sala de aula. “Esses anaterinis são de nso exclusivo do professor e estão protegidos por senha. Para ter gcesso neles, os professores que adotmm o livro devent entrar em contato com seu representante Pearson ou enviar um e-mail para universitriosC pearsoned.com. Agradecimentos Devemos agradecer aos muitos revisores que nos ajudaram a formatar e refinar Estatística aplicada, quarta edição. Rosalie Abraham, Florida Community College at Jacksonville Ahmed Adala, Metropolitan Community College Polly Amstutz, University of Nebraska Kearney David P. Benzel, Montgomery College Carol Curtis, Fresno City College David DiMarco, Neumann College Harold W. Ellingsen, Jr, SUNY—Potsdam Michael Eurgubian, Santa Rosa Jr. College Sandeep Holay, Southeast Community College, Lincoln Campus M. Kazemi, University of North Carolina EE Revisores das edições anteriores Frieda Ganter, California State University David Kay, Moorpark College Benny Lo, DeVry University Fremont Mike McGann, Ventura Community College Julie Norton, California State University—Hayward Lynn Onken, San Juan College Agnes Tuska, California State University—Fresno Jean Sells, Sacred Heart University Sonja Hensler, St. Petersburg Jr. College Nancy Johnson, Manatee Community College Susan Kellicut, Seminole Community College Jeffrey Linek, St. Petersburg Jr. College Diane Long, College of DuPage Elisabeth Schuster, Benedictine University Carole Shapero, Oakton Community College Ting-Xiu Wang, Oakton Community College Sandra L. Spain, Thomas Nelson Community College Charles Ehler, Anne Arundel Community College Rita Kolb, Cantonsville Community College Neal Rogness, Grand Valley State University Jane Keller, Metropolitan Community College Vicki McMillian, Ocean County College Vicki L. McMillian, Ocean County College Lyn À. Noble, Florida Community College at Jacksonville— South Campus Eric Preibisius, Cuyamaca Community College Melonie Rasmussen, Pierce College John Seppala, Valdosta State University Aileen Solomon, Trident Technical College Deborah Swiderski, Macomb Community College William J. Thistleton, SUNY— Institute of Technology, Utica Clark Vangilder, DeVry University Parte 1 Estatística descritiva Capítulo 1 Introdução à estatística Capítulo? Estatística descritiva foi 1 Introdução à estatística Onde estamos Você já deve estar familiarizado com muitas das prá- ticas de estatística, tais como pesquisas, coleta de dados e descrição de populações. O que você pode não saber é que a coleta de dados estatísticos precisos é frequentemente difícil e tem um alto custo. Considere, por exemplo, a enorme tare- fa de se contar e descrever a população inteira dos Estados Unidos. Se você fosse o responsável por tal censo, como o faria? Como você poderia ter certeza de que seus resulta- dos são exatos? Essas e muitas outras preocupações são de responsabilidade do United States Censtis Bureau (Brrean de Censo dos Estados Unidos), que conduz o censo em todas as décadas. Para onde vamos No Capítulo 1, você será apresentado aos conceitos bá- sicos e aos objetivos da estatística. Por exemplo, a estatística foi usada para a construção dos gráficos ao lado, que mos: tram o rápido crescimento de regiões dos Estados Unidos com 10.000 ou mais habitantes, de 2000 a 2005, e onde estão as regiões com os 100 crescimentos mais rápidos, de 2000 a 2005. Quando conduz o censo, o Buremt envia formulários curtos para toda a população e pergunta sobre característi- cas como gênero, idade, raça e propriedade de imóveis. Um formulário maior, que cobre muitos tópicos adicionais, é en- viado a 17% da população. Esses 17% formam uma amostra. Neste curso, você aprenderá como dados coletados de uma amostra são usados para inferir características sobre uma população. Regiões americanas com «crescimento mais rápido Aumento (porcentagem) Região Localização das 100 regiões de crescimento mais rápido Nondeste 1% 
