Considere uma amostra aleatória de tamanho n de variáveis aleatórias contínuas, Xi, independentes e identicamente distribuídas, com média µ e variância V finitas e desconhecidas. Considere, ainda, Mx e S² como a média e a variância amostral, respectivamente. Considere, por fim, que Yi = I(Xi < b), com b fixo, em que a função I será igual a 1 se a condição do argumento for verdadeira e igual a 0, se for falsa. Tendo como referência as informações apresentadas, julgue o item que se segue. Se a distribuição das variáveis aleatórias X for normal, então a distribuição amostral de (n − 1)(S²/V) seguirá uma distribuição qui-quadrado com n − 1 graus de liberdade.
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Distribuição amostral da variância: qui-quadrado
✅ CERTO. Se a população é normal, a estatística segue exatamente uma distribuição qui-quadrado com graus de liberdade. Esse é um resultado clássico da inferência estatística: a variância amostral, multiplicada por e dividida pela variância populacional, tem distribuição qui-quadrado com graus de liberdade, desde que a amostra seja aleatória e a população seja normal.
A questão cobra um dos resultados mais importantes da estatística inferencial: a distribuição amostral da variância. Quando a população é normal, a estatística
em que é a variância amostral (com divisor ) e é a variância populacional. Esse resultado é a base para:
construção de intervalos de confiança para a variância populacional;
testes de hipóteses sobre a variância (teste qui-quadrado para variância);
derivação da distribuição t de Student e da distribuição F de Snedecor.
A demonstração usa o fato de que, para uma amostra aleatória de uma população normal, a soma dos desvios quadrados em relação à média amostral, dividida pela variância populacional, segue uma qui-quadrado com graus de liberdade. A perda de um grau de liberdade ocorre porque a média amostral é estimada a partir dos dados, impondo uma restrição linear.
A pegadinha da banca está em confundir essa estatística com a distribuição da média amostral padronizada, que segue normal padrão, ou com a estatística t de Student, que envolve a média amostral e o desvio padrão amostral. Aqui, a estatística envolve apenas a variância, e a distribuição correta é a qui-quadrado.
Condição
Distribuição da população
Estatística
Distribuição amostral
População normal
(\chi^2_{n-1})
População não normal
(X) qualquer
Não é qui-quadrado (aproximada, se (n) grande)
NÃO CAIA NESSA!
A banca pode tentar confundir a estatística da variância com a da média. Lembre-se: para a média, com variância conhecida, usa-se a normal padrão; com variância desconhecida, usa-se a t de Student. Para a variância, a estatística é sempre qui-quadrado com graus de liberdade, desde que a população seja normal.