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Medidas de Dispersão: Amplitude, Desvio Médio, Variância e Desvio Padrão

Dispersão significa espalhamento: o quanto os valores ficam longe do centro. Amplitude = maior − menor. Desvio médio = distância média até a média (ou a mediana). Variância = média dos quadrados das distâncias até a média. Desvio padrão = √variância. As mesmas ideias valem para dados agrupados, quando cada termo é multiplicado pela sua frequência.

🎬 História passo a passo

  1. Dois times fazem em média 6 pontos. Mas o time A marca 2, 4, 6, 8, 10 e o time B marca 5, 6, 6, 6, 7. A média esconde essa diferença. A amplitude = maior − menor mostra: 8 contra 2.
  2. Meça a distância de cada pontuação até a média 6. As distâncias são 4, 2, 0, 2, 4. A média delas, 12 ÷ 5 = 2.4, é o desvio médio.
  3. Agora construa um quadrado sobre cada distância. As áreas são 16, 4, 0, 4, 16. A média delas, 40 ÷ 5 = 8, é a variância.
  4. A variância está em unidades ao quadrado, então tiramos a raiz quadrada: σ = √8 ≈ 2.83. Esse é o desvio padrão. A maioria das pontuações fica entre média − σ e média + σ.
  5. Dados agrupados: coloque f blocos sobre o ponto médio de cada classe. Multiplique cada distância (ou quadrado) por f, some e divida por N.
  6. Brincadeira livre: mova cinco pontuações com os controles deslizantes. Espalhe-as e veja a amplitude, o desvio médio e σ crescerem.

Dica: arraste a cena 3D para girar. Use dois dedos para dar zoom.

🤔 Dúvidas comuns, esclarecidas

Se as médias são iguais, como os dados podem ser diferentes?

A média é só o ponto de equilíbrio. Os times A e B equilibram em 6, mas as pontuações de A ficam longe de 6 e as de B ficam perto. O espalhamento é outro fato.

Por que não usar só a amplitude?

A amplitude usa só os dois valores das pontas. Um valor estranho a muda muito. O desvio médio e o DP usam todos os valores.

Por que usamos o valor absoluto no desvio médio?

Distâncias à esquerda da média são negativas e à direita são positivas. Somadas direto, se cancelam em zero. O valor absoluto mantém todas as distâncias positivas.

Por que elevar as distâncias ao quadrado? Por que não ficar com o desvio médio?

Quadrados são fáceis de usar na álgebra e dão mais peso às distâncias grandes. Os quadrados em 3D mostram que uma distância de 4 conta como 16, não como 4.

Por que tirar a raiz quadrada no final?

A variância está em unidades ao quadrado (pontos², cm²). A raiz quadrada devolve σ na unidade própria dos dados.

Em dados agrupados, qual x usamos?

O ponto médio de cada classe, (inferior + superior) ÷ 2. Todos os f blocos dessa classe ficam nesse único ponto.

Palavras que você precisa conhecer primeiro

Por que precisamos dela? Duas listas podem ter a mesma média e ser muito diferentes. A média sozinha não consegue separá-las.

Amplitude

Amplitude = maior valor − menor valor.

É rápida. Mas olha só para dois números. Um valor muito grande ou muito pequeno (um valor atípico) pode deixar a amplitude enorme, mesmo que todos os outros valores estejam juntos. Por isso precisamos de medidas melhores.

Desvio médio para dados simples

Ache a distância de cada valor até um centro a (a média ou a mediana). Distância quer dizer que ignoramos o sinal de menos: |x − a|.

D.M.(a) = Σ|xᵢ − a| ÷ n

Passos: (1) ache a média ou a mediana, (2) escreva cada |x − a|, (3) some tudo, (4) divida por n.

Por que o valor absoluto? Os desvios simples x − x̄ sempre somam 0. Os negativos e os positivos se cancelam. Tirar os sinais evita isso.

Fato: o desvio médio em torno da mediana é o menor desvio médio possível.

Desvio médio para dados agrupados

Tabela de frequências discreta (valores x com frequências f, N = Σf): D.M.(a) = Σfᵢ|xᵢ − a| ÷ N.

Classes contínuas (como 0–10, 10–20): use o ponto médio de cada classe como x e a mesma fórmula.

Para a mediana de uma tabela contínua: ache N/2, localize a classe mediana pela frequência acumulada e use Mediana = l + ((N/2 − cf) ÷ f) × h, em que l é o limite inferior, cf a frequência acumulada antes da classe, f a frequência dela e h a amplitude da classe.

Variância e desvio padrão para dados simples

Variância σ² = Σ(xᵢ − x̄)² ÷ n. Elevar ao quadrado tira os sinais de menos e dá mais peso às distâncias grandes.

Desvio padrão σ = √variância. Ele volta à mesma unidade dos dados (notas, cm, pontos).

Fórmula curta (útil quando a média é decimal): σ² = Σx² ÷ n − (x̄)², ou σ = (1/n)√(nΣx² − (Σx)²).

σ nunca é negativo. σ = 0 só quando todos os valores são iguais.

Variância e desvio padrão para dados agrupados

Discretos ou contínuos (use os pontos médios x): σ² = Σfᵢ(xᵢ − x̄)² ÷ N, ou a fórmula curta σ² = Σfx² ÷ N − (x̄)².

Método do desvio por etapas (poupa trabalho com números grandes): escolha uma média assumida A e a amplitude de classe h, e defina u = (x − A) ÷ h. Então

σ² = h² [ Σfu² ÷ N − (Σfu ÷ N)² ] e x̄ = A + h × Σfu ÷ N.

Mudar a origem (somar um número a todos os valores) não muda σ. Multiplicar todos os valores por k multiplica σ por |k|.

Comparando dois conjuntos de dados: coeficiente de variação

Quando as médias são diferentes, compare o espalhamento com o C.V. = (σ ÷ x̄) × 100. O conjunto com o menor C.V. é mais regular (mais estável).

Experimente: meça o espalhamento da sua família

Pergunte a 5 pessoas da sua casa quantos minutos dormiram ontem à noite (ou use 5 notas de provas). Anote os números. Ache a amplitude, depois a média, depois a distância de cada valor até a média, depois os quadrados. Calcule σ. Agora coloque os mesmos 5 números nos controles deslizantes do último passo em 3D e confira sua resposta. Depois mova um controle bem longe e veja o quanto σ dá um salto.

Como isso cai nas provas

Em provas, uma questão típica pede o desvio médio ou a variância e o desvio padrão de uma tabela agrupada. Sempre monte a tabela com as colunas x, f, fx, d ou u, fd², assim você garante os pontos de cada etapa.

Fórmulas e definições principais

Exemplos resolvidos

1. Ache a amplitude de 12, 7, 19, 3, 15.

Maior = 19, menor = 3. Amplitude = 19 − 3 = 16.

2. Ache o desvio médio em torno da média para 3, 5, 7, 9, 11.

Média = 35 ÷ 5 = 7. Distâncias |x − 7|: 4, 2, 0, 2, 4. Soma = 12. D.M. = 12 ÷ 5 = 2.4.

3. Ache o desvio médio em torno da mediana para 4, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 17.

São 8 valores em ordem, então a mediana = (9 + 10) ÷ 2 = 9.5. Distâncias: 5.5, 2.5, 1.5, 0.5, 0.5, 2.5, 3.5, 7.5. Soma = 24. D.M. = 24 ÷ 8 = 3.

4. Ache a variância e o desvio padrão de 6, 8, 10, 12, 14.

Média = 50 ÷ 5 = 10. Desvios: −4, −2, 0, 2, 4. Quadrados: 16, 4, 0, 4, 16. Soma = 40. Variância = 40 ÷ 5 = 8. DP = √8 ≈ 2.83.

5. Para a tabela x: 2, 4, 6, 8 com f: 1, 3, 4, 2, ache o desvio médio em torno da média e o desvio padrão.

N = 10. Σfx = 2 + 12 + 24 + 16 = 54, então x̄ = 5.4. |x − 5.4|: 3.4, 1.4, 0.6, 2.6. f|x − 5.4|: 3.4, 4.2, 2.4, 5.2, soma 15.2, então D.M. = 1.52. Σfx² = 4 + 48 + 144 + 128 = 324. σ² = 324 ÷ 10 − 5.4² = 32.4 − 29.16 = 3.24. σ = 1.8.

6. As classes 0–10, 10–20, 20–30, 30–40, 40–50 têm frequências 2, 3, 5, 3, 2. Ache o desvio médio em torno da média, a variância e o desvio padrão.

Pontos médios x: 5, 15, 25, 35, 45; N = 15. Σfx = 10 + 45 + 125 + 105 + 90 = 375, x̄ = 25. |x − 25|: 20, 10, 0, 10, 20; f vezes isso: 40, 30, 0, 30, 40 = 140; D.M. = 140 ÷ 15 ≈ 9.33. f(x − 25)²: 800, 300, 0, 300, 800 = 2200. σ² = 2200 ÷ 15 ≈ 146.67. σ ≈ 12.11.

7. Faça a mesma tabela (2, 3, 5, 3, 2 sobre 0–50) pelo método do desvio por etapas.

Tome A = 25, h = 10, u = (x − 25) ÷ 10: −2, −1, 0, 1, 2. fu: −4, −3, 0, 3, 4, Σfu = 0. fu²: 8, 3, 0, 3, 8, Σfu² = 22. σ² = 10² × [22 ÷ 15 − 0²] = 100 × 1.4667 ≈ 146.67. Mesma resposta, com números menores.

8. As classes 0–10, 10–20, 20–30, 30–40 têm frequências 4, 6, 8, 2. Ache o desvio médio em torno da mediana.

N = 20, N/2 = 10. Frequências acumuladas: 4, 10, 18, 20. A primeira classe cuja frequência acumulada é maior que 10 é 20–30, então l = 20, cf = 10, f = 8, h = 10. Mediana = 20 + ((10 − 10) ÷ 8) × 10 = 20. Pontos médios 5, 15, 25, 35; |x − 20|: 15, 5, 5, 15; f vezes isso: 60, 30, 40, 30 = 160. D.M. = 160 ÷ 20 = 8.

9. Batedor A: média 50, DP 10. Batedor B: média 80, DP 12. Quem é mais regular?

C.V.(A) = 10 ÷ 50 × 100 = 20%. C.V.(B) = 12 ÷ 80 × 100 = 15%. B tem o menor C.V., então B é mais regular.

Erros comuns

Quiz de prática

1. A amplitude de 8, 3, 15, 10, 6 é:
2. O desvio padrão é:
3. A soma dos desvios Σ(x − x̄) em torno da média é sempre:
4. Se cada valor aumenta em 5, o desvio padrão:
5. A variância de 2, 2, 2, 2 é:

Prática: responda você mesmo

Digite ou escolha sua resposta e aperte Conferir. Use a dica se travar; a solução completa aparece depois que você responder.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre variância e desvio padrão?

A variância é a média dos quadrados das distâncias até a média. O desvio padrão é a raiz quadrada dela, por isso tem a mesma unidade dos dados.

Qual é melhor, o desvio médio em torno da média ou da mediana?

Os dois são permitidos. O desvio médio em torno da mediana é o menor possível e é menos afetado por valores muito grandes ou muito pequenos.

Quando devo usar o método do desvio por etapas?

Quando os pontos médios são grandes e igualmente espaçados. Dividir pela amplitude de classe h mantém os números pequenos; multiplique por h² no final.

Onde isso é ensinado

Canada (Ontario)Grade 11D. Data Management
Canada (Ontario)Grade 12D. Statistical Analysis
RomaniaClasa a X-aFinancial mathematics
CBSE (India)Class 11Descriptive Statistics
CBSE (India)Class 11Statistics and Probability
England (GCSE, A level)Year 102. Processing, representing and analysing data (part 1)
England (GCSE, A level)Year 12K-L Statistical sampling and data
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Exploring One-Variable Data and Collecting Data
Japan高校1年Data analysis
South Korea고등학교 2학년The process of convergent inquiry
South Korea고등학교 2학년Collecting and organising data
FranceSecondeStatistics and probability
Russia8 классSpread of data
Russia10 классDescriptive statistics
China八年级(初二)Ch.24 Data analysis

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