4.10: Teorema de Chebyshev para Interpretar o Desvio Padrão

Chebyshev’s Theorem to Interpret Standard Deviation
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Chebyshev’s Theorem to Interpret Standard Deviation

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April 30, 2023

Overview

O teorema de Chebyshev, também conhecido como Desigualdade de Chebyshev, afirma que a proporção de valores de um conjunto de dados para K desvio padrão é calculada usando a equação:

Equation1

Aqui, K é qualquer inteiro positivo maior que um. Por exemplo, se K for 1,5, pelo menos 56% dos valores de dados estarão dentro de 1,5 desvios padrão da média de um conjunto de dados. Se K for 2, pelo menos 75% dos valores de dados estarão dentro de dois desvios padrão da média do conjunto de dados, e se K for igual a 3, pelo menos 89% dos valores de dados estarão dentro de três desvios padrão da média desse conjunto de dados.

Curiosamente, o teorema de Chebyshev estima a proporção de dados que cairão dentro (proporção mínima) e fora (proporção máxima) de um determinado número de desvios padrão. Se K for igual a 2, então a regra sugere a possibilidade de que 75% dos valores dos dados estejam dentro de dois desvios padrão da média e 25% do valor dos dados estejam fora dos dois desvios padrão da média. É importante entender que este teorema fornece apenas aproximações e não respostas exatas.

Uma das vantagens desse teorema é que ele pode ser aplicado a conjuntos de dados com distribuições normais, desconhecidas ou assimétricas. Em contraste, a regra empírica ou de três sigma só pode ser usada para conjuntos de dados com uma distribuição normal.

Transcript

O teorema de Chebyshev ajuda a interpretar o valor de um desvio padrão. É aplicável a quase todos os conjuntos de dados com distribuições normais, desconhecidas ou assimétricas.

Em contraste, a regra empírica só se aplica a dados normalmente distribuídos.

Considere o conjunto de dados da expectativa de vida dos animais em um zoológico, com uma média de 13 anos e um desvio padrão de 1,5 anos.

De acordo com o teorema de Chebyshev, a proporção de idades dos animais dentro de K desvios padrão é de pelo menos um menos um dividido por K ao quadrado. Aqui, K é qualquer número positivo maior que um.

Para K igual a dois, pelo menos 75% das idades dos animais estão dentro de dois desvios padrão da média. Da mesma forma, para K igual a três, pelo menos 89% das idades do animal estão dentro de três desvios padrão da média.

Embora o teorema de Chebyshev tenha amplas aplicações estatísticas, ele fornece apenas aproximações de limite inferior para desvios padrão maiores que um. É importante notar que o teorema de Chebyshev fornece apenas aproximações.

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