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Exemplo de Tabela

Campo - Valor
A     - 30,21
B     - 15,03
C     -  5,06
B     - 10,20
B     - 12,89
C     -  1,12

Calculo média geométrica

A = (30,21)^1/1
B = (15,03*10,20*12,89)^1/3
C = (5,06*1,12)^1/2

Resultados

A = 30,21
B = 12,23
C =  2,37

Tentei algo assim

POWER(POWER(10.00,SUM(LOG10(CAST(ANSDET.VALOR AS DECIMAL(30,2))))), 1/(CAST(COUNT(ANSDET.CAMPO)AS DECIMAL(10,2)))) VALOR,

A tabela possui cerca de 4000 registros, estou recebendo a mensagem:

Ocorreu uma operação de ponto flutuante inválida.

Preciso da formula SQL que me retorne estes resultados das médias... Alguma ideia?

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2 Respostas 2

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Que bom que eu não fui a única pessoa a passar pela necessidade do produtório em SQL por terras lusófonas.

Como o @Motta falou em sua confusa e pouco ilustrativa resposta, você pode usar o fato de que o log do produto é igual à soma dos logs e, então, transformar seu problema de produtório para somatório (com algumas adaptações que precisam ser anuladas posteriormente, claro).

Então, vamos mergulhar na terra dos logaritmos?


Essa resposta vai ser dividida em algumas seções, para ficar mais fácil seu manejo e poder segmentar a leitura. São eles:

  1. de produtórios a somatórios e de volta de novo, com SQL
  2. log do produto é a soma do log, mas por quê?
  3. diga não a potência desnecessária: multiplicando log(x) por uma constante

NOTA: como os logaritmos só são bem definidos com imagem real para números > 0, essa resposta falha miseravelmente se o conjunto de dados tiver pelo menos um número nessa situação, precisará fazer uma adaptação.

Você pode conferir no SQLFiddle minha resposta para os dados informados na questão. Notou que a resposta para o caso B tá distinta da esperada? Pois bem, minha resposta é a média geométrica verdadeira, talvez tenha sido um erro de ponto flutuante/precisão na hora de escrever o resultado esperado.


De produtórios a somatórios e de volta de novo, com SQL

Você tem um problema que é o cálculo de um produtório. Um exemplo de produtório bem básico é o seguinte, para quem não está acostumado:

produto de elementos em x do índice 0 ao 10

O que isso quer dizer? Isso quer dizer que y = x0 * x1 * x2 ... * x10. O produto dos elementos do conjunto, um contraponto ao somatório que é a soma dos elementos do conjunto.

Note como é extremamente semelhante a um somatório:

exemplo de somatório

No caso, o produtório é representado pela letra grega pi, cujo som lembra bastante o P do português e denota produto. Já o somatório é representado pela letra grega sigma, cujo som lembra bastante o S do português e denota soma.

O somatório, então, é a mesma ideia do produtório porém usando o operador de soma: y = x0 + x1 + x2 ... + x10

Assumindo como verdade que log(A*B) = log(A) + log(B), temos que log(x0 * x1 * x2 ... * xn) = log(x0) + log(x1 * x2 ... * xn) = log(x0) + log(x1) + log(x2) ... + log(xn). Então, conseguimos daqui fazer um somatório dos logaritmos, porém, para substituir completamente, precisamos anular o logaritmo da jogada.

Mas, como? Simples, pela sua definição.

Na definição de logaritmo, temos que e^x = n, com e e n conhecidos. O logaritmo é a operação usada para encontrar o x da questão, logo e^x = n <==> x = log(n).

A partir dessa definição, temos que e^(log(x0 * x1 * x2 ... * xn)) = x0 * x1 * x2 ... * xn. Justamente a definição de logaritmo. Porém, graças à propriedade log(A*B) = log(A) + log(B), podemos substituir o produtório por somatório sem perder semântica: e^(log(x0) + log(x1) + log(x2) ... + log(xn)) = x0 * x1 * x2 ... * xn.

Como representar isso no SQL? Usando o exponencial do somatório dos logaritmos de dada coluna:

SELECT
  campo,
  exp(sum(log(valor))) as produtorio
FROM
  dados
GROUP BY
  campo

Note que, como não é necessário explicitar a base, não estou usando nem LOG10 nem tampouco POWER(10, expoente), porém simples LOG e EXP

Log do produto é a soma do log, mas por quê?

Sejam A e B dois números reais positivos quaisquer. Nenhuma outra imposição a eles é feita. Isso significa que há algum a = log2(A) e b = log2(B) que são os logaritmos de A e B respectivamente na base 2.

Se, por acaso, eu multiplicar A*B vou obter um número C, também real e positivo. Como a = log2(A), isso significa que A = 2^a. Analogamente temos B = 2^b. Logo, A*B = C = 2^a * 2^b. Podemos simplificar a potência de 2 assim: C = 2^(a+b).

E como seria se eu tirasse o log2 de tudo?

Bem, sabendo que C = 2^(a+b), temos que log2(C) = a + b. Porém não podemos nos esquecer que C = A*B. Logo, log2(A*B) = a + b. Substituindo as fórmulas iniciais de a e b:

log2(A*B) = log2(A) + log2(B)

Os cálculos foram feitos na base 2 por ilustração, mas poderia ser qualquer base, até mesmo φ.

Diga não a potência desnecessária: multiplicando log(x) por uma constante

Mas você não quer simplesmente o produtório, mas sim a média geométrica. O produtório era apenas um meio para se chegar na média geométrica. A fórmula para média geométrica de um conjunto é dada pela seguinte fórmula:

fórmula da média geométrica perfeitamente maquiada para esta resposta

Ou seja, é a exponenciação do produtório pelo inverso da quantidade de elementos no produtório.

Se for transportar exatamente isso para o SQL fica algo assim:

SELECT
  campo,
  power(exp(sum(log(valor))), 1/count(*)) as media_geo
FROM
  dados
GROUP BY
  campo

Porém fica mais estranho exponenciar 2 vezes seguidas, não acha? Além de aparentar muita demanda computacional à toa? E, sim, está certo: tem trabalho sendo feito desnecessariamente aqui.

Tem uma propriedade muito importante da exponenciação que vamos usá-la agora: ela é distributiva sobre a multiplicação:

propriedade distributiva da exponenciação sobre a multiplicação

E tem outra propriedade bacana dos logaritmos: log(a^b) = b * log(a). Daqui, podemos tranquilamente chegar nessa transformação:

derivando a fórmula para usar logaritmos, somatórios, multiplicação e um único exponencial

mesma coisa do de cima, porém focando apenas nos elementos extremos

Em SQL, ficaria assim:

SELECT
  campo,
  exp(sum(log(valor))/count(*)) as media_geo
FROM
  dados
GROUP BY
  campo
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  • Utilizando estas formulas recebo o seguinte erro, "Ocorreu uma operação de ponto flutuante inválida."
    – henriquew
    Commented 2/04/2019 às 13:26
  • Já obtive esse erro quando passava números negativos ou zerados para o log. Vou testar com mais calma a consulta contra a base de dados fornecida na sua pergunta. Commented 2/04/2019 às 13:28
  • A resposta do Quesado foi 10 , vou manter a minha como lembrete , jamais responda do tablet a preguiça te faz editar mal e porcamente .. esta solução via logaritmo e potenciação tem o problema de valores negativos ou muito grandes.
    – Motta
    Commented 2/04/2019 às 13:35
  • Nos valores fornecidos pela questão deu certo. O problema pode ser a presença de números nulos ou negativos, para os quais o log não é definido nos reais. A propósito, a média geométrica do caso B é 12.5489..., conforme encontrei na minha consulta Commented 2/04/2019 às 13:36
  • @Motta, eu me acostumei a editar no smartphone... creio que no tablet seja ainda mais fácil. Obviamente esta resposta aqui não fora escrita a partir do smartphone, mas do notebook. Em compensação, esta daqui foi apenas smatphone, esta outra eu usei bastante o smartphone, mas não lembro se foi só pra criar as imagens ou se foi pra tudo mesmo Commented 2/04/2019 às 13:39
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--li ponderada e nao geometrica
--usando a propriedade dos logs se tem o produto
exp(sum(log(valor)))
--calcule a raiz
power(exp(sum(log(valor))),(1/(count(*)))
--isto deve resolver para números pequenos
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    Utilizando estas formulas recebo o seguinte erro, "Ocorreu uma operação de ponto flutuante inválida."
    – henriquew
    Commented 2/04/2019 às 13:26

Você deve fazer log-in para responder a esta pergunta.

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