Enunciado

Supondo populações normais, determinar o intervalo de confiança para a variância dos seguintes conjuntos de dados, para 99% de confiança:

  1. 64,9; 64,1; 63,8; 64,0.

Passo 1

Oi galerinha, estou animada pra fazer este exercício com vocês. Vem comigo!

Vamos relembrar que o intervalo de confiança é um intervalo em torno da estimativa por ponto, de modo que esse intervalo tenha uma probabilidade conhecida (que é designada por 1 - α ) de conter o verdadeiro valor do parâmetro. O valor da probabilidade ( 1 - α ), que usualmente assume os valores 90%, 95%, 98%, etc., é denominado nível de confiança e o valor α é chamado nível de significância.

Para o intervalo de confiança para a variância ( σ 2 ) de uma população normal. Tendo X uma população com distribuição normal de média μ e variância σ 2 . Sabe-se, pelo teorema de Fisher:

χ n - 1 2 = S 2 ∙ ( n - 1 ) σ 2

Então:

χ 1 2 ≤ χ 2 ≤ χ 2 2

Sendo assim, temos o seguinte intervalo de confiança:

S 2 ∙ ( n - 1 ) χ s u p 2 ≤ σ 2 ≤ S 2 ∙ ( n - 1 ) χ i n f 2

Onde χ i n f 2 = χ 1 2 = χ ( 1 - α / 2 ) 2 χ s u p 2 = χ 2 2 = χ α / 2 2               , ambos para ϕ = n - 1 graus de liberdade.

Para encontrarmos o intervalo de confiança, precisamos calcular a média e a variância amostral, onde n = 4 . Para a média:

X - = ∑ X i n = 64,9 + 64,1 + 63,8 + 64,0 4 = 64,2

Para a variância, temos a seguinte equação:

S 2 = ∑ X i - X - 2 n - 1

Então:

S 2 = 0,70 4 - 1 = 0,23

Passo 2

Além disso, queremos o nível de confiança de 99% ( α = 0,01 ) com ϕ = 3 , temos:

  • α / 2 = 0,005 limite superior;
  • 1 - α / 2 = 0,995 limite inferior.

χ i n f 2 = 0,072

χ s u p 2 = 12,838

Passo 3

Então temos os seguintes dados:

  • χ i n f 2 = 0,072 ;
  • χ s u p 2 = 12,838 ;
  • S 2 = 0,23 .

Sendo assim, para o nível de confiança de 99%:

0,23 ∙ ( 4 - 1 ) 12,838 ≤ σ 2 ≤ 0,23 ∙ ( 4 - 1 ) 0,072

0,054 ≤ σ 2 ≤ 9,58

Tchau galerinha!

Resposta

0,054 ≤ σ 2 ≤ 9,58 .

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