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Estatística

Matemática do IGCSE · Tópico 9

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8:09

Estatística

Todos os dias o mundo coleta números sobre você: quanto você viaja, quanto tempo dorme, qual sua pontuação em um teste. Uma longa lista de números conta quase…

Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas

Esta folha cobre o Tema 9, Estatística. As partes marcadas como (Estendido) são testadas apenas nos papers estendidos; tudo o mais é para ambos os níveis.

9.1 9.2

Coletando e apresentando dados

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
Classificar e tabular dados estatísticos. p.ex. tabelas de contagem, tabelas duplas.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Ler, interpretar e tirar inferências de tabelas e diagramas estatísticos.
2 Comparar conjuntos de dados usando tabelas, gráficos e medidas estatísticas. p.ex. comparar médias e amplitudes entre dois conjuntos de dados.
3 Compreender restrições na extração de conclusões a partir de dados fornecidos.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Ler, interpretar e tirar inferências de tabelas e diagramas estatísticos.
2 Comparar conjuntos de dados usando tabelas, gráficos e medidas estatísticas. Ex.: comparar médias e medidas de dispersão entre dois conjuntos de dados.
3 Compreender restrições na extração de conclusões a partir de dados fornecidos.

Fonte: Programa Cambridge International

Uma grande multidão de pessoas
Os dados são coletados de pessoas — uma amostra retirada de uma população.

Para organizar dados estatísticos 统计 data 数据, use:

  • uma tabela de contagem 计数表 — faça uma marca para cada valor, depois conte.
  • uma tabela de contingência 双向表 — organiza dados por duas características simultaneamente (por exemplo, meninos/meninas contra caminhar/ônibus).

Ao ler um gráfico, tire conclusões apenas se os dados realmente as apoiarem.

Explorar

Ciclo de tratamento de dados

Siga uma questão estatística desde a coleta até a exibição.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
statistical/stəˈtɪstɪkl/ 统计 tǒng jì
data/ˈdeɪtə/ 数据 shù jù
tally table/ˈtælɪ ˈteɪbl/ 计数表 jì shù biǎo
two-way table/tuː weɪ ˈteɪbl/ 双向表 shuāng xiàng biǎo
9.3

Médias e amplitude

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
Calcular a média, mediana, moda e amplitude para dados individuais e distinguir entre os propósitos para os quais são utilizados. Os dados podem estar numa lista ou tabela de frequências, mas não estarão agrupados.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Calcular a média, mediana, moda, quartis, amplitude e amplitude interquartil para dados individuais e distinguir entre os fins para os quais estes são usados.
2 Calcular uma estimativa da média para dados discretos agrupados ou contínuos agrupados.
3 Identificar a classe modal de uma distribuição de frequência agrupada.

Fonte: Programa Cambridge International

Três medidas de tendência central descrevem um valor típico dos dados, e o intervalo mostra quão dispersos eles estão. Cada uma é usada para um propósito diferente:

Dados 2, 3, 3, 5, 7: média = 4, mediana = 3, moda = 3, amplitude = 5
Média, mediana, moda e amplitude de um pequeno conjunto de dados
  • média 平均数 $= \dfrac{\text{sum of all values}}{\text{how many values}}$.
  • mediana 中位数 $=$ o valor do meio quando os dados são colocados em ordem.
  • moda 众数 $=$ o valor que aparece com mais frequência.
  • amplitude 极差 $=$ maior valor $-$ menor valor (ela mostra quão dispersos os dados estão).

Exemplo resolvido. Encontre a média, mediana, moda e amplitude de $4, 7, 7, 2, 5$.

Organize os dados: $2, 4, 5, 7, 7$.

$$\text{mean} = \frac{4 + 7 + 7 + 2 + 5}{5} = \frac{25}{5} = 5, \quad \text{median} = 5, \quad \text{mode} = 7, \quad \text{range} = 7 - 2 = 5.$$
Explorar

Laboratório de escolha da média

Escolha a média que se adapta à situação dos dados.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
mean/miːn/ 平均数 píng jūn shù
median/ˈmiːdiːən/ 中位数 zhōng wèi shù
mode/məʊd/ 众数 zhòng shù
range/reɪndʒ/ 极差 jí chà
9.3

Médias a partir de uma tabela de frequências

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
Calcular a média, mediana, moda e amplitude para dados individuais e distinguir entre os propósitos para os quais são utilizados. Os dados podem estar numa lista ou tabela de frequências, mas não estarão agrupados.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Calcular a média, mediana, moda, quartis, amplitude e amplitude interquartil para dados individuais e distinguir entre os fins para os quais estes são usados.
2 Calcular uma estimativa da média para dados discretos agrupados ou contínuos agrupados.
3 Identificar a classe modal de uma distribuição de frequência agrupada.

Fonte: Programa Cambridge International

Quando os dados são listados com sua frequência 频数 (quantas vezes cada valor ocorre), a média é

$$\text{mean} = \frac{\sum (\text{value} \times \text{frequency})}{\sum \text{frequency}}.$$

Exemplo resolvido. Valores $1, 2, 3$ ocorrem com frequências $4, 5, 1$. Encontre a média.

$$\text{mean} = \frac{1(4) + 2(5) + 3(1)}{4 + 5 + 1} = \frac{17}{10} = 1.7.$$

Dados agrupados (Estendido)

Para dados agrupados 分组数据, não é possível encontrar a média exata, então estimada usando a metade do intervalo de cada grupo como valor. A classe modal 众数组 é simplesmente o grupo com a maior frequência.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
frequency/ˈfriːkwənsi/ 频数 pín shuò
grouped data/ɡruːpt ˈdeɪtə/ 分组数据 fēn zǔ shù jù
modal class/ˈməʊdl klæs/ 众数组 zhòng shù zǔ
9.3

Medidas de dispersão (Estendido)

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Calcular a média, mediana, moda, quartis, amplitude e amplitude interquartil para dados individuais e distinguir entre os fins para os quais estes são usados.
2 Calcular uma estimativa da média para dados discretos agrupados ou contínuos agrupados.
3 Identificar a classe modal de uma distribuição de frequência agrupada.

Fonte: Programa Cambridge International

Quando os dados estão em ordem, os quartis 四分位数 os dividem em quatro partes iguais. O quartil inferior (QI) está um quarto do caminho; o quartil superior (QS) está três quartos do caminho. A amplitude interquartil 四分位距 mede a dispersão da metade central:

$$\text{interquartile range} = \text{UQ} - \text{LQ}.$$

A amplitude interquartil é útil porque, diferentemente da amplitude, ela ignora valores extremos.

Um diagrama de caixa mostrando o mínimo, quartil inferior, mediana, quartil superior e máximo, com a amplitude interquartil marcada sobre a caixa
Um diagrama de caixa mostra o resumo de cinco números; o comprimento da caixa é a amplitude interquartil.
Explorar

Diagrama de caixa e bigodes

Construir um diagrama de caixa a partir do resumo de cinco números: a caixa representa o meio de 50% (a amplitude interquartil) e a posição da mediana mostra a assimetria.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
quartile/ˈkwɔːtaɪl/ 四分位数 sì fēn wèi shù
interquartile range/ˌɪntəˈkwɔːtaɪl reɪndʒ/ 四分位距 sì fēn wèi jù
9.4

Gráficos e diagramas

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
Desenhar e interpretar: (a) histogramas (b) gráficos de setores (c) pictogramas (d) diagramas de talho e folha (e) distribuições de frequência simples. Inclui histogramas compostos (empilhados) e duplos (lado a lado). Os diagramas de talho e folha devem ter dados ordenados com uma legenda.

Fonte: Programa Cambridge International

Uma placa de Galton formando uma forma de sino *Uma placa de Galton mostra como os dados se acumulam em uma distribuição.

Um pictograma onde cada círculo representa um item
Um pictograma usa um símbolo para representar um número de itens
Um gráfico de barras de cores favoritas
Um gráfico de barras mostra a frequência de cada grupo
Gráfico O que mostra
gráfico de barras 条形图 uma barra para cada categoria; a altura é a frequência
gráfico de pizza 饼图 um círculo dividido em fatias, cada uma sendo uma fração de $360^{\circ}$
pictograma 象形图 usa um símbolo para representar um número de itens
diagrama de caule e folha 茎叶图 mantém os dígitos dos dados ordenados, com uma legenda
distribuição de frequência 频数分布 uma tabela de valores e suas frequências

Exemplo resolvido (gráfico de pizza). De $120$ pessoas, $30$ escolheram chá. Encontre o ângulo da fatia de chá.

$$\frac{30}{120} \times 360^{\circ} = 90^{\circ}.$$
Um gráfico de pizza de 120 bebidas divididas em chá, café, suco e água, com a fatia de chá marcada como um quarto de 90 graus
Cada fatia é sua fração de $360^\circ$; o chá é $\tfrac{30}{120}\times360^\circ=90^\circ$.
Explorar

Ângulos de gráfico circular

Cada fatia tem seu ângulo igual à sua parte do todo convertida em graus — frequência ÷ total × 360 — e as fatias sempre somam 360°.

Explorar

Laboratório de escolha de gráfico

Escolha o gráfico que se adapta ao tipo de dado.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
bar chart/bɑː tʃɑːt/ 条形图 tiáo xíng tú
pie chart/paɪ tʃɑːt/ 饼图 bǐng tú
pictogram/ˈpɪktəɡræm/ 象形图 xiàng xíng tú
stem-and-leaf diagram/stem ænd liːf ˈdaɪəɡræm/ 茎叶图 jīng yè tú
frequency distribution/ˈfriːkwənsi ˌdɪstrɪˈbjuːʃn/ 频数分布 pín shuò fēn bù
scatter diagram/ˈskætə ˈdaɪəɡræm/ 散点图 sàn diǎn tú
9.5

Diagramas de dispersão e correlação

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Desenhar e interpretar diagramas de dispersão. Os pontos traçados devem estar claramente marcados, por exemplo como pequenas cruzes (×).
2 Compreender o significado de correlação positiva, negativa e nula.
3 Traçar à vista, interpretar e utilizar uma reta de melhor ajuste. Uma reta de melhor ajuste: • deve ser uma única linha retilínea traçada por inspeção • deve estender-se por todo o conjunto de dados • não precisa coincidir exatamente com nenhum dos pontos, mas deve haver uma distribuição aproximadamente equitativa de pontos de ambos os lados da linha ao longo de toda a sua extensão.
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Desenhar e interpretar diagramas de dispersão. Os pontos plotados devem estar claramente marcados, por exemplo como pequenos crosses (x).
2 Compreender o significado de correlação positiva, negativa e nula.
3 Traçar à vista, interpretar e utilizar uma reta de melhor ajuste. Uma reta de melhor ajuste: • deve ser uma única linha retilínea traçada por inspeção • deve estender-se por todo o conjunto de dados • não precisa coincidir exatamente com nenhum dos pontos, mas deve haver uma distribuição aproximadamente equitativa de pontos de ambos os lados da linha ao longo de toda a sua extensão.

Fonte: Programa Cambridge International

Um diagrama de dispersão 散点图 plota pares de valores como pontos para mostrar se duas coisas estão ligadas. A ligação é a correlação 相关性:

  • correlação positiva 正相关 — quando uma sobe, a outra sobe.
  • correlação negativa 负相关 — quando uma sobe, a outra desce.
  • correlação zero 零相关 — nenhuma ligação clara.

Três diagramas de dispersão: um com pontos subindo juntos, um com pontos descendo e um com pontos espalhados sem tendência *Correlação positiva sobe junto; negativa desce conforme a outra sobe; zero mostra nenhuma ligação clara.

Se houver correlação, trace uma reta de melhor ajuste 最佳拟合线: uma única linha reta pelo meio dos pontos, com aproximadamente o mesmo número de pontos em cada lado. Use-a para prever valores.

Um diagrama de dispersão de tempo de estudo contra nota com uma reta de melhor ajuste traçada pelo meio dos pontos *Uma reta de melhor ajuste é uma única linha reta pelo meio dos pontos; use-a para prever.

Explorar

Dispersão e correlação

Altere a força da relação e adicione uma linha de melhor ajuste para detetar a tendência.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
correlation/ˌkɒrɪˈleɪʃn/ 相关性 xiāng guān xìng
positive correlation/ˈpɒzɪtɪv ˌkɒrɪˈleɪʃn/ 正相关 zhèng xiāng guān
negative correlation/ˈneɡətɪv ˌkɒrɪˈleɪʃn/ 负相关 fù xiāng guān
zero correlation/ˈzɪərəʊ ˌkɒrɪˈleɪʃn/ 零相关 líng xiāng guān
line of best fit/laɪn ɒv best fɪt/ 最佳拟合线 zuì jiā nǐ hé xiàn
9.6

Diagramas de frequência acumulada (Estendido)

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Desenhar e interpretar tabelas e diagramas de frequência acumulada. Os pontos plotados em um diagrama de frequência acumulada devem estar claramente marcados, por exemplo como pequenos crosses (x), e serem unidos por uma curva suave.
2 Estimar e interpretar a mediana, percentis, quartis e amplitude interquartil a partir de diagramas de frequência acumulada.

Fonte: Programa Cambridge International

A frequência acumulada 累积频数是各频率的累计总和。将其绘制在每个组的上限,并用平滑曲线连接各点。

Da curva você pode ler a mediana (na metade do total), os quartis (no quarto e três quartos) e qualquer percentil 百分位数 (por exemplo, o $90$º percentil está em $90\%$ do total).

Uma curva S de frequência acumulada com linhas tracejadas lendo o quartil inferior, mediana e quartil superior do eixo vertical até os valores
Leia a mediana na metade do total, e os quartis no quarto e três quartos: horizontalmente até a curva, depois verticalmente para baixo.
Explorar

Rota de frequência cumulativa

Siga os dados brutos até uma curva de frequência cumulativa e leitura percentil.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
cumulative frequency/ˈkjuːmjʊlətɪv ˈfriːkwənsi/ 累积频数 lěi jī pín shuò
percentile/pəˈsentaɪl/ 百分位数 bǎi fēn wèi shù
9.7

Histogramas (Estendido)

Programa
Conteúdo do assunto Notas e exemplos
1 Desenhar e interpretar histogramas. Em histogramas, o eixo vertical é rotulado 'Densidade de frequência'.
2 Calcular com densidade de frequência. Densidade de frequência é definida como $\text{frequency density} = \text{frequency} \div \text{class width}$.

Fonte: Programa Cambridge International

Um histograma 直方图 parece um gráfico de barras, mas as barras podem ter larguras diferentes e a área de cada barra (não sua altura) mostra a frequência. O eixo vertical é a densidade de frequência 频数密度:

$$\text{frequency density} = \frac{\text{frequency}}{\text{class width}}.$$

Um histograma com barras de larguras diferentes onde o eixo vertical é densidade de frequência, então a área de cada barra dá sua frequência *Com larguras de classe desiguais, a ÁREA da barra (não sua altura) é a frequência, então o eixo é densidade de frequência.

Exemplo resolvido. Uma turma tem largura de classe 组距 $10$ e frequência $25$. Encontre a densidade de frequência.

$$\text{frequency density} = \frac{25}{10} = 2.5.$$
Explorar

Histograma de densidade de frequência

Com larguras de classe desiguais, a altura da barra é densidade de frequência, então a área (não a altura) representa a frequência.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
histogram/ˈhɪstəɡræm/ 直方图 zhí fāng tú
frequency density/ˈfriːkwənsi ˈdensɪti/ 频数密度 pín shuò mì dù
class width/klæs wɪtθ/ 组距 zǔ jù
9.7

Dicas de prova

  • Conheça as três médias: média (soma ÷ quantos), mediana (o valor do meio quando em ordem), moda (o mais comum). A amplitude é máxima − mínima.
  • De uma tabela de frequências, a média é $\frac{\sum fx}{\sum f}$ — divida pela frequência total, não pelo número de linhas.
  • Em um diagrama de dispersão, descreva a correlação como positiva, negativa ou nula, e trace a reta de melhor ajuste pelo ponto médio.
  • Para um histograma com larguras de classe desiguais, a altura é a densidade de frequência (frequência ÷ largura de classe), não a frequência.

Aulas interativas sobre este tópico

Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.

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