Planilha para a desigualdade de Chebyshev

Desigualdade de Chebyshev diz que pelo menos 1 -1 /K² dados de uma amostra devem estar dentro Kdesvio padrão de significar, OndeK é positivo número real maior que um. Isso significa que não precisamos saber a forma da distribuição de nossos dados. Com apenas a média e o desvio padrão, podemos determinar a quantidade de dados de um determinado número de desvios padrão da média.

A seguir, apresentamos alguns problemas para praticar usando a desigualdade.

Uma classe de alunos da segunda série tem uma altura média de um metro e meio, com um desvio padrão de uma polegada. Pelo menos qual porcentagem da turma deve estar entre 4'10 "e 5'2"?

As alturas dadas na faixa acima estão dentro de dois desvios padrão da altura média de um metro e meio. A desigualdade de Chebyshev diz que pelo menos 1 - 1/2² = 3/4 = 75% da classe está na faixa de altura especificada.

Os computadores de uma empresa em particular duram, em média, por três anos sem nenhum mau funcionamento do hardware, com um desvio padrão de dois meses. Pelo menos qual porcentagem dos computadores dura entre 31 e 41 meses?

A vida útil média de três anos corresponde a 36 meses. Os tempos de 31 meses a 41 meses são cada 5/2 = 2,5 desvios padrão da média. Pela desigualdade de Chebyshev, pelo menos 1 - 1 / (2,5) 6² = 84% dos computadores duram de 31 a 41 meses.

As bactérias em uma cultura vivem por um tempo médio de três horas com um desvio padrão de 10 minutos. Pelo menos que fração das bactérias vive entre duas e quatro horas?

Duas e quatro horas estão cada uma a uma hora da média. Uma hora corresponde a seis desvios padrão. Então, pelo menos 1 - 1/6² = 35/36 = 97% das bactérias vivem entre duas e quatro horas.

Qual é o menor número de desvios padrão da média que devemos fazer se queremos garantir que temos pelo menos 50% dos dados de uma distribuição?

Aqui usamos a desigualdade de Chebyshev e trabalhamos para trás. Queremos 50% = 0,50 = 1/2 = 1-1 /K². O objetivo é usar a álgebra para resolver K.

Vemos que 1/2 = 1 /K². Cruze multiplicado e veja que 2 =K². Pegamos a raiz quadrada de ambos os lados e, desde K é um número de desvios padrão, ignoramos a solução negativa para a equação. Isto mostra que K é igual à raiz quadrada de dois. Portanto, pelo menos 50% dos dados estão dentro de aproximadamente 1,4 desvios padrão da média.

A rota de ônibus nº 25 leva um tempo médio de 50 minutos com um desvio padrão de 2 minutos. Um pôster promocional para este sistema de ônibus afirma que "95% da rota 25 de ônibus dura de ____ a _____ minutos". Com quais números você preencheria os espaços em branco?

Essa questão é semelhante à última, pois precisamos resolver por K, o número de desvios padrão da média. Comece definindo 95% = 0,95 = 1 - 1 /K². Isso mostra que 1 - 0,95 = 1 /K². Simplifique para ver que 1 / 0,05 = 20 = K². então K = 4.47.

Agora expresse isso nos termos acima. Pelo menos 95% de todos os passeios são 4,47 desvios padrão do tempo médio de 50 minutos. Multiplique 4,47 pelo desvio padrão de 2 para terminar com nove minutos. Então, 95% do tempo, a rota de ônibus 25 leva entre 41 e 59 minutos.