Probabilidade e Estatística Aplicada Na Engenharia

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  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Fundamentos de Estatstica Aplicada

    Prof. Valner Brusamarello

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Variveis aleatrias contnuas

    Em medidas, os dados podem ser influenciados porpequenas variaes de temperatura, presso,vibrao, entre outras variveis no

    controladas.

    Uma e a tirada da rodu o a ual ossui umamedida muito precisa sempre possui disperso em

    torno da mesma. comum modelar a faixa de valores possveis

    .

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    F n n i i

    variabilidade

    Exemplo 1: O consumo de um carro no epen en es a s nc a reg s ra a apenas. epen ede fatores como tipo de estrada, condies do carro,

    po e gaso na, e c. Exemplo 2: Um engenheiro est projetando um

    conector de nilon para aplicao automotiva. A

    parede deste conector est condicionada a fora deremoo do conector. O primeiro prottipo foi feitoe as seguintes foras de remoo so medidas: 12,6;

    12,9; 13,4; 12,3 ;13,6; 13,5; 12,6; 13,1 N.

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    Funes densidade de probabilidade

    Serve para descrever a distribuio de probabilidades de uma

    varivel aleatria contnua x. A probabilidade de x estar entre a e b determinada pela

    integral de f(x) de a a b. Ex.: Considere a funo densidade

    ( ) 0f x

    P(5

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    Fun es densidade de robabilidade

    Histograma uma aproximao da funo densidadeprobabilidade. O mesmo geralmente representado por umgrfico de barras.

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    Funo de distribuio cumulativa

    ( ) ( ) ( )F x P X x f u du

    = =

    F(x) uma funo contnua

    F x re resenta a robabilidade

    acumulada. Observe ue os valores variam entre 0 e

    1

    A fun o densidade robabilidade de umavarivel aleatria contnua pode serdeterminada a partir da diferenciao da

    ( )( )

    dF xf x

    dx=

    funo distribuio cumulativa.

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    aleatria contnua

    Se X uma varivel aleatria contnua com uma funo densidadepro a i i a e x a m ia ou o va or espera o e e a vari nciadefinida pelas equaes abaixo.

    esv o pa r o a ra z qua ra a a m a.

    ( ) ( )

    x

    E X xf x dx

    = =

    ( ) ( ) ( )22 2 2( )V X x f x dx x f x dx

    + +

    = = =

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    varivel aleatria discreta

    A mdia da amostra utiliza pesos iguais 1/ncomo mu p ca or e ca a va or me o. A mdia ou o valor esperado de X denotados 1 2

    ...n

    x x x xn n n

    = + + +

    o ponto de equilbrio quando um peso

    i ual for colocado no local de cada medida ao( ) ( )

    x

    E X xf x= = x

    longo da linha numrica. Similarmente se f(x)

    for a funo densidade de uma carga de umaviga longa e delgada, E(X) o ponto no quala viga se equilibra. E(X) o centro de

    .

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    o ula o e uma amostra n

    Mdia da amostra: valor mdio das observaes de

    xi

    Amostra: conjunto de observaes sobre ao ula o. n

    x i== 1

    Populao: Conjunto muito grande de observaes. No exem lo anterior as 8 medidas constituem uma

    Mdia da amostra

    amostra da populao. A populao deveria ser a

    medida de todos os conectores. x

    i

    A mdia da amostra uma boa estimativa da mdiada populao Ni== 1

    Mdia da populao

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    Mdia e varincia de uma varivel

    aleatria discreta

    ( ) ( ) ( )2 2 22

    1 2

    1 1 1...

    1 1 1 n

    s x x x x x x

    n n n

    = + + +

    Para dados amostrais X1,X2, ..., Xn, a varincia um sumrio da

    disperso ou espalhamento dos dados.

    usa pesos iguais de 1/(n-1) como multiplicador de cada desvioquadrado2

    s( )

    2

    ix x

    desvios calculados a partir da mdia da populao. A varincia V X denotada or:

    E o desvio adro:x

    V X x x = =

    ( )2 2 2( )V X x f x = = x

    1/ 2[ ( )]V X=

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    o ula o e uma amostra

    A variabilidade ou dis erso npode ser descrita pela varincia

    12

    = =

    xxi

    i

    ou o esv o pa r o a amos ra.Em se tratando da o ula o, a

    1n

    varincia e o desvio padro so ( )22 1

    n

    i

    i

    x =

    re erenc a os com N

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    Graus de liberdade

    o e que o v sor a var nc a a amos ra o aman o a amos ramenos 1 (n-1), enquanto para a varincia da populao, o tamanho da

    o ulao n. Se soubssemos o valor verdadeiro da mdia populacional , ento

    poderamos encontrar a varincia da amostra como a mdia dos quadradosos esv os as o serva es a amostra em torno e .

    Na prtica, o valor de quase nunca conhecido, e dessa forma, a soma.

    entanto as observaes Xi tendem a estar mais prximas do seu valor

    mdio X, do que a mdia populacional . Para compensar isso, usamos n-1 como divisor ao invs de n. Se

    usssemos n como divisor na varincia da amostra, obteramos uma, ,

    que 2 da populao.

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    Outra maneira de pensar acerca disso considerar avar nc a s , a amostra como estan o asea a em n-graus de liberdade.

    termo graus e er a e resu ta o ato e que ndesvios X1 -X,X2X, ..., XnX sempre somam zero e, -

    quantidades determina automaticamente aquele.

    Dessa forma, somente n-1 nos n desvios Xi X, esto.

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    Re resenta o da mdia e desvios

    de forma grfica

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    Teorema central do limite faz com que a forma seja um sino simtrico. Ponto central mximo re resenta a mdia Em uma medida, quando os desvios so decorrentes de variveis

    independentes e podem ser igualmente positivos em relao mdia.

    Exemplo: o desvio no comprimento de uma pea dependente devariaes na temperatura, vibraes, variaes de ngulos de corte,, ,

    velocidade, entre outras.

    Variveis aleatrias com diferentes mdias e varincias odem sermodeladas pelas funes densidade de probabilidade normal com escolhasapropriadas do centro e da largura da curva.

    E(x)= etermina o centro a uno ensi a e pro a i i a e e V(x)=

    a sua variabilidade;

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    Di ri i N rm l

    Uma varivel aleatria X com funo densidade deprobabilidade

    ( )2

    221

    ( )2

    x

    F x e

    =x < < para

    Tem uma distribuio normal, com parmetros , em que: < <

    0>

    E X =2( )V X =

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    Da simetria de f(x):

    ( ) ( ) 0.5P X P X > = < =

    A funo densidade de probabilidade diminui a medidaque x se afasta de .

    Pelo fato de mais de 0.9973 da probabilidade de umadistribuio normal estar dentro do intervalo de (-3,+3), 6 freqentemente referida como a largura de

    uma distribuio normal. Uma varivel aleatria com =0 e 2=1 chamada de

    varivel aleatria normal padro. Uma varivel aleatrianorma pa r o eno a a por .

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    Exemplo: Utilize a tabela de probabilidades cumulativas para uma

    var ve a ea r a pa r o para encon rar . .

    A fun o de distribui o cumulativa de uma varivel aleatria normalpadro denotada por

    ( ) ( )z P Z z =

    P(Z -4.6) no pode ser encontrada diretamente utilizando a tabela,no entanto a ltima entrada na tabela ode ser utilizada ara encontrarque P(Z -3.99)=0.000003. Logo P(Z -4.6) aproximadamentezero.

    . .probabilidade pode ser escrita como P(Z z) = 0.95. Pela tabelaobserva-se que o valor mais prximo 0.95053 correspondente a

    .

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    Tabela de probabilidades cumulativas para uma

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    Tabela de probabilidades cumulativas

    para uma varivel aleatria padro

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    Di ri i N rm l

    Todos os exemplos precedentes mostram como calcular as probabilidades para variveis.

    pequena transformao para utilizar a tabela.

    Se X for uma varivel aleatria normal com E(X)= e V(X)=2

    , ento a varivel

    XZ

    =

    ser uma varivel aleatria normal com E(Z)=0 e V(Z)=1 assim a tabela poder serutilizada.

    uma mdia de 10 mA e uma varincia de 4 mA2. Qual a probabilidade da medidaexceder 13 mA? Faa X denotar a corrente em mA, ento P(x>13)=?

    = = = =- , , - , .Qual a probabilidade da medida da corrente estar entre 9 e 11 mA?P(9

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    Mtodos utilizados para tomar decises ou tirar concluses a cerca da

    popu ao Exemplo: Um engenheiro est analisando a resistncia a tenso de um

    com onente usado em um chassi de automvel. Uma vez ue avariabilidade da resistncia a trao est naturalmente presente emcomponentes individuais, devido a diferenas nas matrias primas,

    interessado na resistncia mdia a trao, e para tal far uma estimativabaseado em uma amostra da populaoopu a o: cons s e na o a a e as o serva es em que es amos

    interessados

    Amostra: um subconjunto de observaes selecionadas a partir de umapopulao. As variveis aleatrias (X1, X2,...Xn) so uma amostra aleatria de

    um deles tiver a mesma distribuio de probabilidades.

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    e or es ma va

    Quando um valor numrico reportado, geralmentenecess r o ar a guma a a ncer eza a es ma o.medida da incerteza geralmente empregada o desvio

    sendo utilizado). A incerteza adro de um estimador o seu desvio

    padro dado por

    Se a incerteza adro envolver armetros desconhecidos

    ( )V

    =

    que possam ser estimados ento a substituio daquelesvalores em produzir uma incerteza padro estimada.

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    e a a spers o

    Suponha que estejamos amostrando a partir de uma

    distribui o normal com mdia e varincia 2.Sabemos que: nx

    1iXn

    ==

    observaes de um conjunto de dados. Amostra: con unto de observa es sobre

    N

    a populao.

    Populao: Conjunto muito grande de xi

    i

    == 1o serva es.

    A mdia da amostra uma boa

    N

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    Medidas de dis erso

    A variabilidade ou disperso pode serdescrita pela varincia ou o desvio

    adro da amostra. n Em se tratando da populao, a

    12 = =xx

    i

    i

    var nc a e o esv o pa r o s o

    referenciados com

    1n

    ( )2

    2 1

    n

    i

    i

    x =

    =

    N

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    Desvio padro da mdia

    Considere um caso genrico com as variveis aleatrias X1, X2,...Xp econstantes C , C ,...C Se Y for uma combina o linear dessas variveis.temos:

    Y= C1X1+C2X2+... +CpXn Podemos determinar o valor esperado de Y: e sua varincia:

    1 1 2 2( ) ( ) ( ) ... ( )p pE Y C E X C E X C E X= + + +

    2 2 2

    1 1 2 22

    ( ) ( ) ( ) ... ( ) 2 cov( , )p p i j i ji j

    V Y C V X C V X C V X C C X X < == + + + +

    n a, se 1, 2,... p orem n epen entes ent o

    2 2 21 1 2 2( ) ( ) ( ) ... ( )p pV Y C V X C V X C V X = + + +

    ssa uma conc us o mpor an e, po s po emos concen rarmos nacombinao linear particular que representa a mdia de p variveisaleatrias, com mdia e varincia idnticas, pois, se X1, X2,...X foremindependentes ento:

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    Se a mdia com ara i=1 2 ...1 2 ... pX X XX + + += ( )E X =

    ento .

    Se X X ... X so inde endentes com V X =2 ara

    p

    ( )E X =

    . p i=1,2,...p ento

    O desvio adro da mdia menor ue da o ula o. Este o

    2

    ( )V Xp

    =

    valor utilizado como incerteza padro!X

    =

    Quando o estimador seguir uma distribuio normal,

    odemos ficar razoavelmente confiantes de ue o valorverdadeiro do parmetro encontra-se no intervalo daincerteza adro estimada.

    S

    X

    p

    =

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    Standard Error

    Quando reportamos a mdia de N medidas, a incerteza que devemosassociar com esta mdia o desvio padro da mdia.

    O desvio padro da mdia menor que o desvio padro por um fatorn . sso re e e o a o e que n s esperamos que a ncer eza o va or

    da mdia seja menor quando utilizamos um grande nmero de medidas

    N.

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    Distribui es amostrais , -informao contida em uma amostra aleatria proveniente daquela populao.

    Considere o exemplo do volume mdio de uma lata de 300 ml. Um engenheiro considera uma.engenheiro decidir provavelmente que a mdia da populao =300 ml, muio embora a mdiaamostral tenha sido 298 ml, porque ele sabe que a mdia amostral uma estimativa razovel de e que a mdia amostral de 298 muito provvel de ocorrer, mesmo se a mdia verdadeira dapopulao seja de =300 ml. De fato, se a mdia verdadeira for de 300 ml, ento os testes de 25

    latas feitos rapidamente, talvez a cada 5 minutos, produziro valores de que variaro acima eabaixo de =300 ml

    m a amostra uma estat st ca, sto , uma var ve a eat r a que epen e os resu ta osobtidos em cada amostra particular. Uma vez que uma estatstica uma varivel aleatria, ela temuma distribuio de probabilidades

    X

    X

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    Distribuies amostrais .

    Esta amostra retirada de uma populao normal com mdia e varincia 2. A mdia da amostra:

    Tem uma distribuio normal com mdia e varincia:1 2 ... nX X XX

    n

    + + +=

    Se estivermos amostrando de uma o ula o ue tenha uma distribui o desconhecida de...

    + + +

    = =2 2 2 2

    2 ...X

    + += =

    probabilidades, a distribuio amostral da mdia da amostra ser aproximadamentenormal com mdia e varincia 2/n.

    n nn

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    Teorema central do limite

    Se X1, X2,...Xn for uma amostra aleatria de tamanho n retirada de umapopu a o inita ou in inita, com m ia e vari ncia , e se or amdia da amostra, ento a forma limite da distribuio deX

    quando n tende a infinito, a distribuio normal padro.Z

    n

    =

    A aproximao normal para depende do tamanho n da amostra.

    X

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Teorema central do limite

    Uma companhia eletrnica fabrica resistores que possuem uma resistncia mdia de. .

    a probabilidade de uma amostra de n=25 resistores ter uma resistncia mdia menorque 95 .

    A distribuio amostral da mdia da amostra normal com mdia e desvio padro:

    10

    a ron zan o o pon o , emos:

    E assim:

    X=

    25X

    n= = =

    95 100 95X=

    ,2

    95 2 5 0 0062P X P Z < = < =

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Teorema central do limite

    Suponha que uma varivel aleatria X tenha uma distribuio contnuauni orme:( )

    ,2

    0,

    xf x

    caso contrrio

    =

    Encontre a distribuio amostral da mdia de uma amostra aleatria detamanho n=40. A mdia e a varincia de X so

    2

    5= 212 3

    = =

    teorema centra o imite in ica que a istri ui o eaproximadamente normal com mdia e varincia

    2

    5X =

    ( )

    2

    3 40 120X

    n

    = = =

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Bibliografia

    Estatstica aplicada e probabilidade para engenheiros, Douglas

    Mont omer , Geor e Run er, LTC 2 Ed. Design and analysis of experiments 2Ed. Douglas Montgomory.

    John Wiley and Sons.

    BALBINOT A., BRUSAMARELLO V. J., Instrumentao eFundamentos de Medidas V 1 e V2 , 2006 e 2007.

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Re resso Linear

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Coletando dados Estudo observacional: Os dados so observados a medida ue esto dis onveis.

    Ex.: Desempenho de componentes de plsticos. Observao de:temperatura, encolhimento, resistncia, etc. Utilizao de dados para a construo de um modelo emprico.

    Ex.: Verificar histrica de pastilhas semicondutoras, onde variveis amostraisso registradas e podem ser avaliadas ao longo do tempo.

    Freqentemente estes estudos envolvem um volume grande de dados egran e om n o e conce tos estat st cos.

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Coletando dados Ex erimento lane ado: O en enheiro rovoca variaes ro ositais em

    variveis controladas. Observa a sada e ento toma a deciso sobre as principaisvariveis responsveis pelas mudanas.

    Ex.: Um conector tem no prottipo inicial uma parede p. A fim de verificarse a ora e remo o o mesmo tem mu ana s gn cat va, a pare eaumentada para p1.

    Experimentos planejados tendem a ser mais confiveis so recomendados em.

    Existem tcnicas de anlise estatsticas poderosas, assim como ferramentascomputacionais disponveis para avaliar resultados e hipteses sobrevariabilidade de sistemas. Desde testes sim les at estudos de variabilidadesmultivariveis.

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Modelos Mecanicista: Construdo a partir do mecanismo fsico bsico

    que relaciona as variveis. Ex.: Pode-se ajustar modelo influncias externas:

    EI=

    Onde representa as fontes de variabilidadeno modeladas.

    Emprico: Modelo construdo pela observao de um

    fenmeno e pelas influncias de variveis no mesmo. Ex.:

    EI = +

    Modelo de resistncia a trao, relacionando comprimento ealtura da matriz.

    N Obs

    Resist.

    Trao

    Comp.

    Arame Alt. Molde

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    1 9,95 2 50

    2 24,45 8 110

    Exemplo: Modelo de resistncia trao

    relacionando altura do molde e comprimento

    3 31,75 11 120

    4 35 10 550

    5 25,02 8 295

    do arame:,

    7 14,38 2 375

    8 9,6 2 52

    9 24,35 9 100

    ( ) ( )0 1 2Resistncia a trao= .comp altura + + +

    Denominado10 27,5 8 300

    11 17,08 4 412

    12 37 11 400

    modelo deregresso

    ,

    14 11,66 2 36015 21,65 4 205

    16 17,89 4 400

    17 69 20 600

    18 10,3 1 585

    19 34,93 10 540

    ,

    21 44,88 15 290

    22 54,12 16 510

    23 56,63 17 590

    24 22,13 6 100

    25 21,15 5 400

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

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    Anlise de regresso N daobservao

    Nvel de

    hidrocarboneto

    Pureza

    %

    Tcnica estatstica para investigar relao

    entre duas ou mais variveis.

    1 0,99 90,01

    2 1,02 89,05

    3 1,15 91,43

    Problema: Tabela onde uma das variveis a% da pureza de oxignio produzido em umprocesso qumico de destilao e a outra

    , ,

    5 1,46 96,73

    6 1,36 94,45

    7 0,87 87,59

    vari ve a percentagem e i rocar onetos

    presentes no condensador principal daunidade de destilao.

    8 1,23 91,77

    9 1,55 99,42

    10 1,4 93,65

    ran ezas: x - ve e rocar one o y -% Pureza do oxignio

    , ,

    12 1,15 92,52

    13 0,98 90,56

    14 1,01 89,5415 1,11 89,85

    16 1,2 90,39

    17 1,26 93,25

    , ,

    19 1,43 94,98

    20 0,95 87,33

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    41/64

    Diagrama de dispersoDisperso x ajuste

    102

    en nc a: near

    Nenhuma curva

    passa por todos

    98

    100 .

    Pergunta: Possodescrever o

    94

    96

    rezaO

    2

    uma reta?

    Se afirmativo,qual a reta que

    90Pumelhor descreve

    a relao?

    86

    0,75 0,95 1,15 1,35 1,55 1,75

    Nvel hidrocarboneto

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    42/64

    Re resso linear sim les Os pontos repousam em torno de uma reta aleatoriamente,

    considerando a mdia de y em relao a x. Pode-se ter, portanto um valor esperado:

    | 0 1y x

    0 e 1 coeficientes da regresso.

    x = + +

    Modelo linear probabilstico:

    termo aleatrio com mdia igual a zero2

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    43/64

    Regresso linear simples Para cada valor de x existe uma distribui o do valor verdadeiro

    de y. O valor de e 2 determinam se o ponto cai longe ou perto

    da reta. Considerando n pares (x1,y1), (x2,y2), ...,(xn,yn) existe

    uma reta candidata. -

    quadrados. Estima-se 0 e

    1 de modo a minimizar a soma dosquadrados dos desvios verticais

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    44/64

    Mnimos uadrados0 1i i i= , , ,...,

    2

    2

    n n

    0 11 1

    i i i

    i i= =

    ^ ^

    ^ ^

    0 1

    0 110 ,

    2 0i ii y x == = 0 1

    1 1i i

    i in x y

    = =+ =

    ^ ^

    0 1

    ^ ^

    0 111

    ,

    2 0n

    i i i

    i

    Ly x x

    =

    = =

    ^ ^2

    0 11 1 1

    n n n

    i i i i

    i i i

    x x y x = = =

    + =

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    45/64

    Mnimos uadrados Simplificando:

    0 1

    n n

    y x =

    1 1

    i ini i

    i i

    y x

    y xn

    = =1 2

    n

    in x

    ==

    12

    1

    i

    i

    i

    xn

    =

    =

    1 n

    iy y= 1 n

    ix xn =

    = =

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    46/64

    Re resso Linear sim les 0 1i i iy x e= + + 1,2,3,...,i n=

    resduoi i ie y y=

    o a es ao enom na or

    2n

    ( )2 12

    ini

    xx i iS x x x

    n

    = = = n n

    i in y x

    1 1

    1

    i ii i i i

    i

    Sxy y x x y x

    n

    = =

    =

    = =

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    47/64

    Exem lo anterior: ureza O220n=

    20

    1

    1843,21ii

    y=

    = 92,16y=2020

    20

    1

    23,92ii

    x=

    =

    1,2x=21

    29,29ii

    x=

    = 2

    1

    170044,53ii

    y=

    =1

    2214,66i ii

    x y=

    =

    220

    12 0,68i

    i

    xx i

    xS x

    =

    = =

    20 20

    201 1 10,18

    i ii i

    i i

    y xSxy y x = == =

    1i=

    10,18

    14 97xyS

    = = = ( )0 1

    92,16 14,97 1,20 74, 20y x = = =0,68xxS

    Resultado do ajuste

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    48/64

    Resultado do ajuste

    74, 20 14,97y x= +

    Disperso x ajuste

    98

    100

    102

    %

    90

    92

    94

    Purez

    aO2

    86

    88

    0,75 0,95 1,15 1,35 1,55 1,75

    Nvel hidrocarboneto

    Propriedades de varincia

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    49/64

    uadrados

    um estimador no tendencioso da inclinaoverdadeira 1

    Os resduos so utilizados no clculo dai i ie y y= estimativa de 2

    A soma dos quadrados dos resduos ou a soma dosquadrados dos erros

    2

    n

    1

    E i i

    i=

    Propriedades de variana

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    50/64

    uadrados

    Uma frmula conveniente para o clculo de sQE pode

    Valor esperado encontra a su stituin o o mo e o ajusta o

    Fazendo ainda algumas simplificaes chegamos em:0 1i iy x = +para a soma

    dos quadrados

    dos erros

    n

    ( ) ( ) 2

    2EE sQ n =

    11

    E i xy

    i

    sQ y ny S =

    =

    n n

    s ma or n o

    tendencioso de

    2

    ( )22 2

    1 1T i i

    i i

    sQ y ny y y= =

    = = 2 E

    sQ=

    1E T xysQ sQ S

    = 2n

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    51/64

    No exem lo anterior10,18Sxy= 1 ,=

    220

    ( )2

    20 2012 2 2 1843,21170044,53 173,37

    i

    i

    T i i

    y

    sQ y ny y = = = = =

    1 1i i= =

    12 14,97 10,18 173,37 1,17

    2 2 20 2

    T xyE sQ SsQ

    n n

    = = = =

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    52/64

    coeficientes

    Por fim pode-se chegar ao erro padro

    2

    estimado da inclinao

    1se

    Sxx

    =

    E ao erro padro do estimado da

    interseco:

    22 1

    xse

    =

    n xx

    Grfico de resduos

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    53/64

    2

    3

    indcios sobre a regresso.

    -1

    0

    1

    87 89 91 93 95 97 99R

    esduos

    -3

    -2

    Pureza de O2 -es uos

    3

    0

    1

    sduos

    -3

    -2

    -1, , , , ,R

    Nvel de h idrocarboneto

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    54/64

    Abusos e limitaes Fre entemente mal em re ada Forte associao entre duas variveis no implica que existe relao causal entre

    as mesmas

    Ex.: O nmero de ce onhas aumentou si nificativamente a s a 2 uerramundial. Observou-se que o mesmo aconteceu com nascimento de bebs.Concluso: O aumento de cegonhas provocou o aumento de bebs!!!???

    Planejamento de experimentos a nica maneira de determinar relaes causais Ajustes no devem ser extrapolados (apenas dentro da faixa considerada) Testes de significncia so normalmente executados

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    55/64

    Abusos e limitaes ,

    hiperespao. A continuao deste assunto regresso linear

    mltipla e trata de regresso multivariveis. E se a relao no for linear? Cuidado! Lembre-se do estudo do

    seu processo. Voc deve ter conhecimento sobre as variveis dasquais est tratando

    Transformao para uma

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    56/64

    intrinsicamente lineares

    1

    x

    = =1

    Y Y z = + + = + +

    1

    x

    =x

    *1

    = =( )0 1

    *

    exp

    1

    x + +

    Y

    =

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    57/64

    Bibliografia A rea de ro eto de ex erimentos e todas as suas a lica es e articularidades

    muito importante em um trabalho cientfico. Busque mais informaesquando chegar o momento de verificar os seus arquivos de dados. Talvez voc

    tenha mais do que pensa ou ainda faltam muitos dados para conse uir provar oque voc busca! Assunto Geral: Projetos de Experimentos

    , ,

    George Runger, LTC 2 Ed. Design and analysis of experiments 2Ed. Douglas Montgomory. John Wiley and

    ons.

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    58/64

    Exerc cios

    velocidade de misturador na quantidade

    de impurezas de um processo de

    20 8,4

    fabricao de tintas.

    Faa o grfico de disperso dos dados (x-24 11,8

    26 10,4rpm x y-impurezas).

    Determine a reta de ajuste.28 13,3

    30 14,8

    Calcule os resduos para cada pontoutilizado no ajuste

    ,

    34 14,7

    Calcule o erro residual quadrtico 2 ,38 16,5

    40 18 9

    42 18,5

    Preo de venda /1000 Taxas anuais/1000

    25,9 4,9176

    29 5 5 0208

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    59/64

    29,5 5,0208

    Exerccios Um arti o em Technometrics de S.C.

    27,9 4,5429

    25,9 4,5573

    29,9 5,0597Narula e J. F. Wellington Vol. 19,1977) apresenta dados de preos de

    29,9 3,891

    30,9 5,898

    28,9 5,6039

    . Faa um ajuste de curva por mnimos

    quadrados.

    , ,

    31,5 5,3003

    31 6,2712

    Encontre o preo mdio de venda,dado que a taxa paga x=7,50.

    , ,

    30 5,05

    36,9 8,2464

    a cu e o va or a us a o e ycorrespondendo a x=5,8980 eencontre o resduo correspondente.

    , ,

    40,5 7,7841

    43,9 9,0384

    37 5 5 989437,9 7,5422

    44,5 8,7951

    37,9 6,0831

    38,9 8,3607

    36,9 8,1445,8 9,1416

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    60/64

    Exerccios A quantidade de libras de vapor usadas por ms por umaplanta qumica est relacionada temperatura (F) mdiaam iente para aque e m s. O consumo o ano passa o e atemperatura so mostrados na seguinte tabela:

    Considerando um modelo de re resso linear sim les fa a oajuste de curva para o consumo de vapor (y) por temperaturamdia (x).

    a temp. for 55 F? Que mudana no uso mdio de vapor ser esperada quando a

    temp. m ia variar 1 F? Suponha que a temp. mdia mensal seja de 47 F. Calcule o

    valor a ustado de e o resduo corres ondente.

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    61/64

    exerccios.

    jan 21 185,79

    fev 24 214 47mar 32 288,03

    abr 47 424,84

    mai 50 454,58

    jun 59 539,03

    u ,

    ago 74 675,06

    ,out 50 452,93

    nov 41 369,95

    dez 30 273,98

    exerccios

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    62/64

    Os dados relativos ao peso e presso sanguneasistlica de 26 homens selecionadosaleatoriamente na faixa etria de 25 a 30 anos, somostrados na tabela seguinte. Considere que opeso e a presso sangu nea estejam istri u osnormal e conjuntamente.

    Encontre a reta e regresso inear

    indivduo peso Presso S.

    1 165 130

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    63/64

    exerccios

    2 167 133

    3 180 150

    4 155 128

    5 212 151

    6 175 146

    7 190 150

    8 210 140

    9 200 148

    10 149 125

    11 158 133

    12 169 135

    13 170 150

    14 172 153

    15 159 128

    17 174 149

    18 183 158

    19 215 150

    20 195 163

    21 180 156

    22 143 124

    24 235 165

    25 192 160

    26 187 159

  • 8/10/2019 Probabilidade e Estatstica Aplicada Na Engenharia

    64/64

    Bibliografia ogra a Estatstica aplicada e probabilidade para engenheiros, Douglas

    , , . Design and analysis of experiments 2Ed. Douglas Montgomory.

    ohn Wile and Sons.

    BALBINOT A., BRUSAMARELLO V. J., Instrumentao eFundamentos de Medidas V 1 e V2 , 2006 e 2007.