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Calculadora de ajuste de curvas

Cole valores de x e y e ajuste de uma vez retas, polinômios (grau 2–6), curvas exponenciais, logarítmicas e de potência. Você obtém cada equação com R², R² ajustado, RMSE, AIC e AICc lado a lado, um gráfico com todas as curvas, diagnósticos de resíduos, erros-padrão dos parâmetros e previsões para novos valores de x. Grátis, sem cadastro; tudo roda no seu navegador.

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Modelos a ajustar
Ajustes exponencial e de potência

Digite pelo menos quatro pares (x, y), com pelo menos três valores de x diferentes.

Como usar a calculadora de ajuste de curvas

  1. 1. Insira seus dados. Digite duas listas na mesma ordem, ou um par "x, y" por linha. São necessários quatro ou mais pontos com pelo menos três valores de x diferentes; quanto mais, melhor.
  2. 2. Escolha os modelos. Marque as curvas a comparar. Modelos logarítmicos e de potência precisam que todo x seja maior que 0; modelos exponenciais e de potência precisam que todo y seja maior que 0. Um modelo que não possa ser ajustado informa o motivo.
  3. 3. Escolha o método de ajuste para as curvas exponencial e de potência. Mínimos quadrados não lineares sobre o y original dá o melhor ajuste aos seus valores reais. A opção transformada ajusta uma reta sobre ln y, como fazem as linhas de tendência de planilhas.
  4. 4. Compare e confira. Leia a tabela e depois o gráfico e os resíduos do modelo que você está considerando: o melhor número significa pouco se a forma da curva estiver errada. Use a caixa de previsão para novos valores de x.

As curvas

ModeloEquaçãoUso típico
Lineary = a₀ + a₁xMudança constante
Polinomial, grau dy = a₀ + a₁x + … + a_dx^dUma curva suave com curvaturas; no máximo d − 1 pontos de virada
Exponencialy = a·e^(bx)Crescimento ou decaimento a uma taxa percentual constante
Logarítmicay = a + b·ln xMudança rápida que se estabiliza
Potênciay = a·x^bLeis de escala; b é a elasticidade

Cada polinômio é ajustado por decomposição QR sobre um x centralizado e reescalado, então um ajuste de grau 6 a anos do calendário (1990–2020) é tão preciso quanto um ajuste de 0 a 1, e as previsões usam essa forma estável. Os coeficientes expandidos mostrados na equação ainda podem perder dígitos por cancelamento quando x é grande e distante de zero, e a página avisa quando isso acontece. As equações de linha de tendência de planilhas, que arredondam os coeficientes para poucos dígitos, não reproduzem curvas de grau alto sobre valores de x do tamanho de anos, pelo mesmo motivo.

Por que o método importa nos ajustes exponencial e de potência

Um ajuste transformado toma ln y, encontra a reta de mínimos quadrados e depois converte de volta. Isso minimiza erros na escala logarítmica, que dá peso grande aos valores pequenos e peso leve aos grandes. Um ajuste não linear minimiza os erros quadrados em y, que costuma ser o que realmente interessa. Os dois dão parâmetros e valores de R² diferentes para os mesmos dados. Esta calculadora informa o R² sobre o y original para todos os modelos, para que possam ser comparados de forma justa, e, para um ajuste transformado, o R² na escala logarítmica que uma planilha mostraria.

Exemplo prático

O exemplo carrega as clássicas 50 medições de frenagem de carros (dados cars do R): velocidade em mph contra distância de parada em pés. Seis modelos, ajustados na escala original:

ModeloR²RMSEAICcΔ AICc
Potência: y = 0,5897 x^1,54930,665415,06417,590
Exponencial: y = 9,4045 e^(0,0917x)0,664915,07417,660,07
Quadrático0,667315,18419,662,07
Linear: y = −17,58 + 3,932x0,651115,38419,682,09
Cúbico0,673215,20421,253,66
Logarítmico0,560717,26431,1913,61

O R² sobe a cada termo polinomial — o cúbico marca 0,6732 e um polinômio de grau 6 marca 0,6888 — mas o AICc, que cobra por cada parâmetro, põe em primeiro lugar as curvas de potência e exponencial, que têm dois parâmetros cada. A curva de potência também tem um sentido razoável: a distância de frenagem cresce aproximadamente como a velocidade elevada a 1,5 (b = 1,55, EP 0,19), entre as relações linear e quadrática que a física sugere. Os melhores modelos ficam a cerca de 2 pontos de AICc uns dos outros, então os dados não conseguem separá-los; prefira o que faz mais sentido. Ajustado como curva de potência transformada, o R² na escala logarítmica é 0,7331, mas o R² na escala original cai para 0,6583.

Como escolher um modelo com bom senso

  • Comece pelo gráfico, depois pelos resíduos. Um padrão nos resíduos significa que a forma está errada.
  • Use o AICc, e não o R², para comparar modelos com números diferentes de parâmetros. O AICc só é comparável entre modelos ajustados aos mesmos valores de y. Diferenças abaixo de cerca de 2 não são significativas.
  • Prefira a teoria. Se você conhece o processo (crescimento composto, uma lei de escala), use o modelo correspondente, mesmo que outro marque um pouco melhor.
  • Mantenha baixos os graus polinomiais. Acima do grau 3 ou 4, um polinômio costuma perseguir o ruído e oscila muito fora dos dados. Não extrapole com um deles.

Perguntas frequentes

Como escolho a curva que melhor se ajusta?
Plote os dados e cada curva, confira se os resíduos se distribuem uniformemente em torno de zero e compare o AICc entre os modelos. O R² sozinho sempre prefere o modelo com mais parâmetros. Depois pergunte se o vencedor faz sentido para o processo que você estuda e se você vai usá-lo apenas entre seu menor e seu maior x.
Por que meu R² exponencial é diferente do Excel?
A linha de tendência exponencial do Excel ajusta uma reta a ln y e informa o R² desse ajuste na escala logarítmica. Um ajuste de mínimos quadrados não linear minimiza os erros em y, e o seu R² é medido sobre y. Esta calculadora faz as duas coisas: mostra o R² na escala logarítmica para a opção transformada e o R² na escala original para todos os modelos, para que a comparação seja justa.
Que grau de polinômio devo usar?
Use o menor grau que capture a forma que você vê, normalmente 2 ou 3. Cada grau a mais permite que a curva se dobre mais uma vez e ajuste ruído; o R² sobe, mas as previsões pioram. Você precisa de pelo menos grau + 2 pontos de dados, e de muitos mais para um ajuste confiável.
Por que não consigo ajustar um modelo logarítmico, de potência ou exponencial aos meus dados?
O logaritmo só é definido para números positivos. Um modelo logarítmico ou de potência precisa que todo x seja maior que 0, e um modelo exponencial ou de potência precisa que todo y seja maior que 0, porque o ajuste trabalha com ln y ou ln x. Desloque os dados (por exemplo, meça o tempo a partir de 1 em vez de 0) apenas se isso fizer sentido para o seu problema.
O que significam AIC e AICc?
O AIC equilibra ajuste e complexidade: é −2 vezes o log da verossimilhança mais duas vezes o número de parâmetros (contando a variância do erro). O AICc acrescenta uma correção que importa quando n é pequeno em relação ao número de parâmetros. Menor é melhor, e só as diferenças importam. Os valores aqui usam a definição do R, então coincidem com o AIC do R para o mesmo modelo.
Posso usar a equação ajustada para prever fora dos meus dados?
Só com muito cuidado. Cada curva aqui é uma descrição empírica do intervalo que você mediu. Polinômios podem oscilar muito logo além dos dados, e uma exponencial pode disparar. A caixa de previsão avisa quando o novo x está fora do intervalo observado.

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