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Em experimentos envolvendo medidas físicas, é comum que a relação entre a variável resposta e os preditores seja não linear. Para tornar a análise viável, transformações adequadas são utilizadas, permitindo o emprego de modelos lineares tradicionais e a interpretação estatística dos resultados. Com isso, o comportamento da variável resposta pode ser modelado e inferências mais confiáveis são obtidas.
Um experimento investigou o desgaste de materiais com base em força aplicada (X1X_1), velocidade de deslizamento (X2X_2) e teor de carbono (X3X_3). O modelo ajustado foi:
ln(Y)=−2,53727+0,36557⋅ln(X1)+0,59366⋅ln(X2)−0,02074⋅ln(X3)\ln(Y) = -2{,}53727 + 0{,}36557 \cdot \ln(X_1) + 0{,}59366 \cdot \ln(X_2) - 0{,}02074 \cdot \ln(X_3)
Deseja-se estimar o valor de YY quando:
Conforme os dados apresentados acima, utilize exe^{x} para transformar o valor de ln(Y)\ln(Y) obtido e selecione a alternativa com o valor mais próximo da previsão para YY.
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Alternativa C - 0,243
Em diversas áreas da ciência e engenharia, é comum que a relação entre uma variável resposta e as variáveis preditoras não seja linear. Nesses casos, a aplicação direta de modelos de regressão linear pode levar a estimativas enviesadas ou ineficientes. Para contornar essa limitação e permitir o uso de técnicas de regressão linear bem estabelecidas, são empregadas transformações nas variáveis. Uma transformação logarítmica, como a utilizada nesta questão (modelo log-log), é particularmente útil quando se espera uma relação multiplicativa ou uma taxa de crescimento constante, tornando a relação linear no espaço transformado e facilitando a interpretação dos coeficientes como elasticidades percentuais.
A questão apresenta um modelo de regressão múltipla que foi ajustado utilizando transformações logarítmicas naturais (ln) tanto na variável resposta (Y) quanto nas variáveis preditoras (X1, X2, X3). O modelo tem a forma:
ln(Y) = β₀ + β₁ ⋅ ln(X1) + β₂ ⋅ ln(X2) + β₃ ⋅ ln(X3)
Onde:
Para estimar o valor de Y, precisamos seguir os seguintes passos:
Os valores fornecidos para a previsão são:
Vamos aplicar os passos descritos no desenvolvimento utilizando os valores e o modelo fornecido:
O modelo ajustado é: ln(Y) = -2,53727 + 0,36557 ⋅ ln(X1) + 0,59366 ⋅ ln(X2) - 0,02074 ⋅ ln(X3)
Passo 1: Calcular os logaritmos naturais das variáveis preditoras:
Passo 2: Substituir esses valores no modelo para calcular ln(Y): ln(Y) = -2,53727 + 0,36557 ⋅ (2.99573) + 0,59366 ⋅ (0.04879) - 0,02074 ⋅ (-1.30933)
Vamos calcular cada termo:
Agora, somamos todos os termos com o intercepto: ln(Y) = -2,53727 + 1.09503 + 0.02897 + 0.02715 ln(Y) = -2,53727 + 1.15115 ln(Y) = -1.38612
Passo 3: Transformar ln(Y) de volta para Y usando a função exponencial (e^x): Y = e^(-1.38612) Y ≈ 0.25000
Agora, comparamos o valor calculado de Y (aproximadamente 0.250) com as alternativas fornecidas para encontrar o valor mais próximo:
| Alternativa | Valor | Diferença Absoluta em relação a 0.250 | | :---------- | :---- | :------------------------------------ | | (A) | 0,195 | |0.195 - 0.250| = 0.055 | | (B) | 0,270 | |0.270 - 0.250| = 0.020 | | (C) | 0,243 | |0.243 - 0.250| = 0.007 | | (D) | 0,266 | |0.266 - 0.250| = 0.016 | | (E) | 0,220 | |0.220 - 0.250| = 0.030 |
A alternativa (C) apresenta o valor 0,243, que é o mais próximo de 0.250.
A previsão do desgaste do material (Y) para os dados fornecidos (Força = 20, Velocidade = 1.05, Teor de carbono = 0.27%) foi realizada primeiramente calculando o logaritmo natural das variáveis preditoras, substituindo esses valores no modelo de regressão log-transformado para obter ln(Y), e finalmente aplicando a função exponencial para obter Y na escala original. O valor de Y obtido foi aproximadamente 0.250. Ao comparar este resultado com as alternativas, a opção 0.243 é a que mais se aproxima da previsão. Este processo demonstra a eficácia das transformações de variáveis para linearizar relações não lineares e permitir a aplicação de métodos de regressão linear para previsão.
Alternativa C.