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Testes de Hipóteses: Uma Introdução Completa com Exemplos e Aplicações, Esquemas de Bioestatística

Uma introdução abrangente aos testes de hipóteses, explorando conceitos fundamentais, tipos de testes, exemplos práticos e aplicações em diferentes áreas. Aborda desde a formulação de hipóteses nula e alternativa até a interpretação de resultados e a tomada de decisões com base em dados estatísticos.

Tipologia: Esquemas

2023

Compartilhado em 16/09/2024

amaral-pereira
amaral-pereira 🇧🇷

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bg1
08/11/2014
1
Especialização em Estatística AplicadaEspecialização em Estatística Aplicada
Estimativa e Testes de
Estimativa e Testes de Estimativa e Testes de
Estimativa e Testes de Estimativa e Testes de
Estimativa e Testes de Estimativa e Testes de
Estimativa e Testes de
Hipótese
HipóteseHipótese
HipóteseHipótese
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Hipótese
Prof. Marco A. F. Lima
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Baixe Testes de Hipóteses: Uma Introdução Completa com Exemplos e Aplicações e outras Esquemas em PDF para Bioestatística, somente na Docsity!

Especialização em Estatística AplicadaEspecialização em Estatística Aplicada

Estimativa e Testes deEstimativa e Testes deEstimativa e Testes deEstimativa e Testes deEstimativa e Testes deEstimativa e Testes deEstimativa e Testes deEstimativa e Testes de

HipóteseHipóteseHipóteseHipóteseHipóteseHipóteseHipóteseHipótese

Prof. Marco A. F. Lima

Testes de Hipóteses comTestes de Hipóteses com uma amostrauma amostra

DescriçãoDescrição dodo módulomódulo

  • Introdução aos testes de hipóteses
  • Testes de hipóteses para a média (amostras grandes)
  • Testes de hipóteses para a média (amostras pequenas)
  • Teste de hipótese para proporções
  • Teste de hipótese para variância e desvio padrão

Hipótese estatística

  • É uma afirmação sobre um parâmetro populacional.
  • Precisa de um par de hipóteses:
    • uma que represente a afirmação;
    • outra que seja seu complemento;
    • Quando uma dessas hipóteses for falsa, a outra deve ser verdadeira.

EstabelecendoEstabelecendo umauma hipótesehipótese

Hipótese nula

  • é uma hipótese estatística que contém uma afirmação de igualdade, tal como ≤, = ou ≥.
  • Denotada como H 0 e é lida como “hipótese nula.”

Hipótese alternativa

  • Uma afirmação de desigualdade, tal como >, ≠, ou <.
  • Deve ser verdadeira se H 0 for falsa.
  • Denotada como Ha e é lida como “H alternativa ou Ha.”

Afirmações

complementares

  • Traduza a afirmação feita sobre o parâmetro populacional de uma afirmação verbal para uma afirmação matemática e escreva seu complemento.

H 0 : μ ≤ k Ha: μ > k

H 0 : μ ≥ k Ha: μ < k

H 0 : μ = k Ha: μ ≠ k

Sem considerarmos qual dos três pares de hipóteses

você poderá usar, sempre assuma que μ = k e examine

a distribuição amostral com base em sua suposição.

Dentro desta distribuição amostral, você vai

determinar se a estatística amostral é ou não

incomum.

EstabelecendoEstabelecendo umauma hipótesehipótese

  • Para escrever as hipóteses nula e alternativa:

Exemplo: estabelecendo asExemplo: estabelecendo as

hipóteses nula e alternativahipóteses nula e alternativa

Escreva a afirmação como uma sentença matemática. Afirme as hipóteses nula e alternativa e identifique qual representa a afirmação.

Uma universidade divulga que a proporção de seus estudantes que se graduaram em 4 anos é de 82%

Condição de igualdade Complemento de H 0

H 0 :

Ha:

p = 0,82 (Afirmação) p ≠ 0,

Solução:

TiposTipos dede erroserros

  • Não importa qual das hipóteses represente a afirmação, você começa o teste de hipótese assumindo que a condição de igualdade na hipótese nula é verdadeira.
  • Ao final do teste, você toma uma dessas duas decisões:
  • Rejeitar a hipótese nula ou;
  • Não rejeitar a hipótese nula.
  • Pelo fato da decisão ser baseada em uma amostra em vez de ser baseada na população inteira, há sempre a possibilidade de você tomar a decisão errada.

TiposTipos dede erroserros

  • A única maneira de ter certeza absoluta se Ho é verdade ou falsa é testar a população inteira.
  • Pelo fato de sua decisão – rejeitar Ho ou não rejeitar Ho
    • ser baseada numa amostra, você deve aceitar que sua decisão pode estar errada.
  • Você pode rejeitar a hipótese nula quando ela é verdadeira de fato, ou você pode não rejeitar a hipótese nula, quando na verdade, ela é falsa.
  • Um erro tipo I ocorre se a hipótese nula for rejeitada

quando é verdadeira.

  • Um erro tipo II ocorre se a hipótese nula não for

rejeitada quando é falsa.

TiposTipos dede erroserros

Ho é verdade Ho é falso

Não rejeite Ho

Rejeite Ho

Decisão^ A verdade de Ho

Decisão corretaDecisão correta Erro Tipo IErro Tipo I Decisão corretaDecisão correta

Erro Tipo IIErro Tipo II

ExemploExemplo:: identificandoidentificando erroserros tipotipo I e III e II

  • O limite aceito por órgão governamental para contaminação por salmonela por frango é de 20%. Um inspetor de carnes reporta que o frango produzido por uma empresa excede o limite. Você realiza um teste de hipóteses para determinar se a afirmação do inspetor de carne é verdadeira. Quando irá ocorrer um erro tipo I ou tipo II? Qual é mais sério? ( Fonte: United States Department of Agriculture-USDA)

H 0 : p ≤ 0. Ha: p > 0.

Hipóteses:

(Afirmação)

  • Com um erro tipo I, você pode criar um pânico sobre

saúde e causar danos às vendas de produtores de

frangos que na verdade estão dentro dos limites da

USDA.

  • Com um erro tipo II, você pode estar permitindo que

frangos que excedam o limite de contaminação sejam

vendidos ao consumidor;

  • Um erro tipo II pode resultar em doenças ou mesmo

em mortes.

SoluçãoSolução:: identificandoidentificando erroserros tipotipo I e III e II

ExercícioExercício:: identificandoidentificando erroserros tipotipo I e III e II

Uma empresa especializada na fabricação de paraquedas afirma que o índice de falha de seu principal paraquedas não é mais do que 1%. Você realiza um teste de hipótese para determinar se a afirmação da empresa é falsa. Quando ocorrerá erro tipo I e erro tipo II? Qual é o mais sério? Resp.: H 0 : Ha:

Hipóteses: p ≤ 0. p > 0. Erro tipo I irá ocorrer quando é verdade que é p0,01 e você rejeita Ho. O erro tipo II irá ocorrer quando é verdade que p > 0,01 e você não rejeita Ho. O erro tipo II é o mais grave.

ExercícioExercício:: identificandoidentificando erroserros tipotipo I e III e II

H 0 :

Ha:

Hipóteses: p ≤ 0. p > 0.

Com o Erro tipo I, sendo verdade que p0,01 e você rejeitando haverá prejuízos ao fabricante de paraquedas;

Com o erro tipo II, sendo verdade que p > 0,01, você ao não rejeitar Ho, permitirá que ocorra acidentes sérios com morte. O erro tipo II é o mais grave.

NívelNível dede significânciasignificância

  • É a probabilidade máxima permissível para cometer um erro tipo I. - Ele é denotado porαα αα. Isto é, P (tipo de erro I) = αααα
  • Configurando-se o nível de significância em um valor pequeno, você está exigindo que a probabilidade de rejeitar uma hipótese nula verdadeira seja pequena.
  • Os três níveis de significância comumente usados são: α = 0.10 α = 0.05 α = 0.

PP-- valuevalue

  • Se a hipótese nula for verdadeira, um P-value de um teste de hipótese é a probabilidade de obter uma estatística amostral com valores tão pequenos que aquela determinada a partir dos dados da amostra.
  • Depende da natureza do teste.

Para decidir na rejeição da hipótese nula determine se a probabilidade de se obter uma estatística de teste é menor que o nível de significância.

NaturezaNatureza dodo testeteste

  • Três tipos de teste de hipóteses:
    • Teste unicaudal à esquerda.
    • Teste unicaudal à direita.
    • Teste bicaudal.
  • O tipo de teste depende da localização da região da distribuição de amostragem que favorece uma rejeição da H 0.
  • Essa região é indicada pela hipótese alternativa.

TesteTeste unicaudalunicaudal àà esquerdaesquerda

  • A hipótese alternativa Ha contém o símbolo de “menos que” (<).

z -3 -2 -1 0 1 2 3 Estatística do teste

H 0 : μ ≥ k H a: μ < k

P-value é a área à esquerda da estatística do teste.

  • A hipótese alternativa Ha contém um símbolo de “maior que” (>).

z -3 -2 -1 0 1 2 3

TesteTeste unicaudalunicaudal àà direitadireita

H 0 : μ ≤ k H a: μ > k

Estatística do teste

P-value é a área à direita da estatística do teste.

Exemplo: identificando a natureza deExemplo: identificando a natureza de

um testeum teste

•Para cada afirmação, estabeleça em palavras e símbolos Ho e Ha. Então, determine se o teste de hipótese é unicaudal à esquerda, à direita ou bicaudal. Descreva uma distribuição de amostragem normal e sombreie a área para o valor P.

H 0 : Ha:

p = 0,

p ≠ 0,

Teste bicaudal

-z 0 z^ z

½ área do valor P

½ área do valor P

Solução:

Uma universidade divulga que a proporção de seus

estudantes que se graduaram em 4 anos é de 82%.

Um fabricante de torneiras anuncia que o índice médio

de fluxo de água de certo tipo de torneira é menor que

9,5 litros por minuto (lpm).

H 0 : Ha:

Teste unicaudal

à esquerda

-z 0^ z

Área do valor P

μ ≥ 9.5 lpm

μ < 9.5 lpm

Solução:

Uma indústria de cereais anuncia que o peso médio dos conteúdos de suas caixas de 500 gramas de cereal é mais do que 500 gramas.

H 0 : Ha:

Teste unicaudal à

direita

0 z^ z

Área do valor P

μ ≤ 500 gr

μ > 500 gr

Solução:

Tomando uma decisãoTomando uma decisão

As vezes vocês não se sentem um tanto indefinidos?

ExemploExemplo:: interpretandointerpretando umauma decisãodecisão

Você realiza um teste de hipótese para cada uma das afirmações. Como você deve interpretar sua decisão se rejeitar H 0? E se você falhar em rejeitar H 0?

  • H 0 (Afirmação): Uma universidade alega que a proporção de seus estudantes que se graduaram em 4 anos é de 82%.

Solução: A afirmação é representada por H o. H a é “a proporção de estudantes que se graduaram em 4 anos é diferente de 82%”.

Solução: interpretando uma decisãoSolução: interpretando uma decisão

  • A afirmação é representada por H 0.
  • Se você rejeitar H0, então deve concluir: “há evidência o bastante para indicar que a afirmação da universidade é falsa.”
  • Se você falhar em rejeitar H 0 , deve concluir que “não há evidência o bastante para indicar que a afirmação da universidade (de um índice de 82% na gradução de 4 anos) é falsa.”

ExemploExemplo:: interpretandointerpretando umauma decisãodecisão

Ha (Afirmação): a Consumer Reports afirma que a média das distâncias de frenagem (em superfície seca) para um Honda Civic é menos que 41,45 metros.

  • Solução:
  • A afirmação é representada por Ha.
  • H 0 é “a média de distância de frenagem… é maior ou igual a 41,45 metros.”