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4MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS GIUSEPPE NOBILIONI Coordenador e Professor do Curso e Colégio Objetivo JORGE KRIKORIAN MAURO GRESPAN Professores do Curso e Colégio Objetivo Índice Álgebra Capítulo 1 Análise combinatória . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Capítulo 2 Probabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Capítulo 3 Exercícios-tarefa (binômio, análise combinatória e probabilidade) . . . . . . . . . . . . . 32 Capítulo 4 Inversão de matrizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Capítulo 5 Sistemas lineares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Capítulo 6 Exercícios-tarefa (matrizes, determinantes, inversão e sistemas lineares) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Capítulo 7 Noções de estatística . . . . . . . . . . . . . . . 64 Capítulo 8 Noções de lógica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:42 Página I Geometria Analítica Capítulo 1 Estudo da circunferência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Capítulo 2 Estudo das cônicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Geometria Métrica Capítulo 1 Cones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Capítulo 2 Troncos e semelhança de sólidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Capítulo 3 Esfera e Partes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Capítulo 4 Inscrição e circunscrição de sólidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Capítulo 5 Exercícios complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Geometria de Posição Capítulo 1 Retas e planos no espaço . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Capítulo 2 Diedros, triedos, poliedros e ângulos poliédricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Capítulo 3 Exercícios complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:42 Página II 1 Sorte ou azar? Em cada aposta da Mega-Sena, joga-se em seis dezenas, escolhidas entre 60. O número total de apostas possíveis é igual ao número de combinações de 60 elementos, tomados 6 a 6, e é, pois, igual a A probabilidade de ganhar na Mega-Sena, com uma única aposta, é 1 / 50 063 860, o que é, aproxima damente, igual a 1 / 50 000 000 = 0,00000002 = 0,000002%. É realmente muito pequena! Para avaliar, concretamente, quão pequena é esta chance, faremos uma analogia utilizando grãos de feijão. Observe a sequência de resultados. • Um grão de feijão ocupa, aproximadamente, o espaço de um prisma quadrangular regular de altura 1 cm e aresta da base 0,4 cm. O volume é (0,4 cm)2 · 1 cm = 0,16 cm3 = 0,16 · 10– 6 m3 O volume ocupado por 50 milhões de grãos de feijão é (50.106) · (0,16 · 10– 6m3) = 8 m3 • Oito metros cúbicos é o volume de um depósito cúbico de 2 metros de aresta. • 50 milhões de grãos de feijão é, portanto, a quantidade que pode ser armazenada num depósito cúbico de 2 metros de aresta. • Suponha que apenas um dos 50 000 000 de grãos de feijão, do depósito cúbico descrito acima, seja pintado de branco. • Imagine, agora, que uma pessoa, de olhos vendados e aleatoria mente, retire um único grão de feijão do tal depósito. • A probabilidade de o feijão retirado ser aquele pintado de branco é 1 / 50 000 000. • A probabilidade de ganhar na Mega-Sena com uma única aposta é, aproximadamente, igual à de retirar o tal feijão branco numa única tentativa. Jogando muitas semanas consecutivas, consegue-se aumentar significativamente a chance de ganhar? Vejamos! Duas apostas por semana, durante as 52 semanas de um ano, durante 100 anos, totalizam 10400 apostas. Uma pessoa que jogue na Mega-Sena com duas apostas por semana, durante todas as semanas de sua vida, talvez consiga um total de 10 000 apostas, já que viver 100 anos ou mais é pouco provável. Mesmo assim, a chance de essa pessoa ganhar é muito pequena, já que 10 000 ainda é muito menor que 50 000 000. Assim sendo, se você já jogou muitas vezes na Mega-Sena e ainda não ganhou, não se pode dizer que você é uma pessoa de sorte, mas também não se deve considerá-lo uma pessoa azarada. Você é uma pessoa normal, completamente de acordo com as perspectivas matemáticas! A Matemática, neste caso, mostra uma realidade desanimadora que tira toda a ilusão de quem gosta de jogar e apostar. Entretanto, para as pessoas que gostam de jogar, o pensamento deve ser outro: “Vou continuar jogando porque, apesar de ser difícil, não é impossível ganhar”. O jogador poderá também pensar: “Já que, de vez em quando, alguém ganha na Mega-Sena, se eu jogar, esse felizardo poderá ser eu”. 60 · 59 · 58 · 57 · 56 · 55 ––––––––––––––––––––– = 50 063 860 6 · 5 · 4 · 3 · 2 · 1 1ÁlgebraAnálise combinatória Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:42 Página 1 2 1. Princípio fundamental da contagem Os problemas de Análise Combinatória são, basica mente, problemas de contagem. A abordagem desses proble mas é baseada em um fato, de fácil comprovação, denominado Princípio Fundamental da Contagem ou, simplesmente, Regra do Produto, que enunciaremos e exemplificaremos a seguir. Enunciado Um acontecimento é composto de dois estágios su ces sivos e independentes. O primeiro estágio pode ocorrer de m modos distintos; em seguida, o segundo estágio pode ocorrer de n modos distintos. Nestas condições, dizemos que “o número de maneiras distintas de ocorrer este acontecimento é igual ao produto m · n”. Exemplo Um estudante, ao se inscrever num concurso para vestibular, deve escolher o curso e a faculdade que deseja cursar. Sabe-se que existem cinco cursos possíveis: Engenharia, Medicina, Odontologia, Arquitetura e Direito. Cada curso pode ser feito em três faculdades possíveis: estadual, federal e particular. Qual é o número total de opções que o estudante pode fazer? Resolução De acordo com o Princípio Fundamental da Con tagem, o número total de opções que o estudante pode fazer é 5×3, ou seja, 15. Podemos ilustrar estas 15 opções com o auxílio da árvore de possibilidades, observando que, para cada um dos cinco cursos possíveis (E, M, O, A, D), existem três faculdades possíveis (E, F, P). Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:42 Página 2 3 Generalizações Um acontecimento é composto por k estágios sucessivos e independentes, com, respectivamente, n1, n2, n3, ..., nk possibilidades cada um. O número total de maneiras distintas de ocorrer este acontecimento é n1 · n2 · n3 · ... · nk. 2. Técnicas de contagem Seja A = {a; b; c; d; ...; j} um conjunto formado por 10 elementos distintos, e consideremos os “agrupa men - tos ab, ac e ca”. Os agrupamentos ab e ac são considerados sempre distintos, pois diferem pela natureza de um elemento. Os agrupamentos ac e ca, que diferem apenas pela ordem de seus elementos, podem ser considerados dis - tin tos ou não. Se, por exemplo, os elementos do conjunto A forem pontos, A = {A1, A2, A3, ..., A10}, e, ligando estes pontos, desejarmos obter retas, então os agrupamentos ↔ A1A2 e A2A1 ↔ são iguais, pois representam a mesma reta. Se, por outro lado, os elementos do conjunto A forem algarismos, A = {0, 1, 2, 3, ..., 9}, e com estesalgarismos desejarmos obter números, então os agrupamentos 12 e 21 são distintos, pois representam números diferentes. Do que foi exposto, podemos concluir: a) Existem problemas de contagem em que os agrupamentos, a serem contados, são considerados distintos, apenas quando diferem pela natureza de pelo menos um de seus elementos. É o caso em que ac = ca. Neste caso, os agrupamentos são chamados com - binações. Caso típico O conjunto A é formado por pontos e o problema é saber quantas retas esses pontos determinam. b) Existem problemas de contagem em que os agrupamentos, a serem contados, são considerados distintos, quando diferem tanto pela natureza como também pela ordem de seus elementos. É o caso em que ac ≠ ca. Neste caso, os agrupamentos são chamados arranjos. Caso típico O conjunto A é formado por algarismos e o proble - ma é contar os números por eles determinados. 3. Arranjos simples Definição Seja A um conjunto com n elementos e k um na tu ral menor ou igual a n. Chamam-se arranjos simples k a k, dos n elemen - tos de A, os agrupamentos, de k elementos dis tintos cada um, que diferem entre si ou pela natureza ou pela ordem de seus elementos. Cálculo do número de arranjos simples Na formação de todos os arranjos simples dos n elementos de A, tomados k a k, temos: n possibilidades na escolha do 1o. elemento. n – 1 possibilidades na escolha do 2o. elemento, pois um deles já foi usado. n – 2 possibilidades na escolha do 3o. elemento, pois dois deles já foram usados. � n – (k – 1) possibilidades na escolha do ko. ele - mento, pois k – 1 deles já foram usados. Pelo Princípio Fundamental da Contagem, represen - tando com o símbolo An, k o número total de arranjos simples dos n elementos de A (tomados k a k), temos: (é o produto de k fatores) Multiplicando e dividindo por (n – k)!: n(n – 1) (n – 2) · ... · (n – k + 1) · (n – k)! An,k = ___________________________________ , (n – k)! e notando que n(n – 1)(n – 2) · ... · (n – k + 1) · (n – k)! = n!, podemos também escrever An,k = n · (n – 1) · (n – 2) · ... · (n – k + 1) n! An,k = –––––––– (n – k)! Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 3 4 1. Calcular o número de arranjos simples de 10 elementos tomados 4 a 4. Resolução A10,4 = (10 – 4)! ________10! = 6! ____10! = 10 · 9 · 8 · 7 = 5040 Resposta: 5040 2. Quantos números, de três algarismos distintos, podemos formar com os elementos do conjunto {1, 2, 3, 4, 5, 6}? Resolução Como 1 2 3 � 1 3 2, por exemplo, devemos calcular os arranjos de 6 elementos 3 a 3. A6,3 = 6 · 5 · 4 = 120 Resposta: 120 3. Quantos números de algarismos distintos e compreendidos entre 100 e 1000 podem ser obtidos utilizando os algarismos 1, 2, 3, 5, 6? Resolução Os números em questão são formados por três algarismos distin tos, escolhidos entre os 5 algarismos dados. O número procurado é A5,3 = 5 · 4 · 3, e, portanto, 60. Resposta: 60 4. Uma clínica dispõe de 4 enfermeiras, 2 clíni cos gerais e 3 cirurgiões para os plantões. Cada plantão deve ter uma equipe composta de uma enfermeira, um clínico geral e um cirur gião. O número de equipes diferentes que podem ser for ma das é: a) 11 b) 16 c) 24 d) 32 e) 40 Resolução O número de equipes diferentes que podem ser formadas, nas con dições do enunciado é 4 · 2 · 3 = 24, pelo Princípio Fun - damental da Con tagem. Resposta: C 5. Na figura, temos um quadrado maior de lado 4 cm, subdividido em vários quadrados de lados 1 cm, 2 cm e 3 cm. Quantos quadrados diferentes podem ser con tados na figura? a) 16 b) 20 c) 26 d) 28 e) 30 Resolução Quadrado de lado 4 cm = 1 Quadrados de lados 3 cm = 22 = 4 Quadrados de lados 2 cm = 32 = 9 Quadrados de lados 1 cm = 42 = 16 São, portanto, 1 + 4 + 9 + 16 = 30 quadrados diferentes no total. Resposta: E 6. O comitê organizador da Copa do Mundo 2014 criou a logomarca da Copa, composta de uma figura plana e o slogan “Juntos num só ritmo”, com mãos que se unem formando a taça Fifa. Considere que o comitê organizador resolvesse utilizar todas as cores da bandeira nacional (verde, amarelo, azul e branco) para colorir a logomarca, de forma que regiões vizinhas tivessem cores diferentes. Disponível em: www.pt.fifa.com. Acesso: em: 19 nov. 2013 (adaptado). De quantas maneiras diferentes o comitê organizador da Copa poderia pintar a logomarca com as cores citadas? a) 15 b) 30 c) 108 d) 360 e) 972 Resolução A figura, por ser plana, tem seis regiões distintas. Neste caso, teríamos 4 x 3 x 3 x 3 x 3 x 3 = 972 formas de pintá-las, como sugere a figura seguinte. Observação: Não se pode assegurar que as quatro cores sejam sem pre usadas em cada logotipo. Observe ainda que nas 972 formas de pintar as 6 regiões da figura não se considerou a possibilidade de pintar o slogan, que também faz parte da Logomarca. Resposta: E JUNTOS NUM SÓ RITMO 3 3 3 3 3 4 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 4 5 7. (FUVEST) – Considere todas as trinta e duas sequências, com cinco elementos cada uma, que podem ser formadas com os algaris mos 0 e 1. Quantas dessas sequências possuem pelo menos três zeros em posições consecutivas? a) 3 b) 5 c) 8 d) 12 e) 16 8. (VUNESP) – De uma urna contendo 10 bolas coloridas, sendo 4 brancas, 3 pretas, 2 vermelhas e 1 verde, retiram-se, de uma vez, 4 bolas. Quantos são os casos possíveis em que aparecem exa tamente uma bola de cada cor? a) 120 b) 72 c) 24 d) 18 e) 12 9. (FATEC) – Dispondo de cinco cores distintas, uma pessoa pretende pintar as letras da palavra de acordo com os seguintes critérios: • na palavra, letras que são equidistantes da letra T terão a mesma cor; • letras adjacentes serão pintadas de cores distintas, e • cada letra será pintada com uma única cor. O número de modos distintos de se realizar essa pintura é a) 120 b) 90 c) 80 d) 50 e) 40 10. (UEL) – Para responder a certo questionário, preenche-se o cartão apresentado a seguir, colocando-se um “x” em uma só res posta para cada questão. De quantas maneiras distintas se pode responder a esse questio nário? a) 3125 b) 120 c) 32 d) 25 e) 10 11. (FGV) – O total de números pares não negativos de até quatro algarismos que podem ser formados com os algarismos 0, 1, 2 e 3, sem repetir algarismos, é igual a a) 26 b) 27 c) 28 d) 29 e) 30 12. (UFSCar) – Um encontro científico conta com a participação de pesquisadores de três áreas, sendo eles: 7 quí micos, 5 físicos e 4 matemáticos. No encerramento do encontro, o grupo decidiu for mar uma comissão de dois cientistas para representá-lo em um con gresso. Tendo sido estabelecido que a dupla deveria ser for mada por cientistas de áreas diferentes, o total de duplas distintas que podem representar o grupo no congresso é igual a: a) 46 b) 59 c) 77 d) 83 e) 91 13. (UFRJ) – Um construtor dispõe de quatro cores (verde, amarelo, cinza e bege) para pintar cinco casas dispostas lado a lado. Ele deseja que cada casa seja pintada com apenas uma cor e que duas casas consecutivas não possuam a mesma cor. Por exemplo, duas possibilidades diferentes de pintura seriam: Primeira verde amarelo bege verde cinza Segunda verde cinza verde bege cinza Determine o número de possibilidades diferentes de pintura. 14. Um modelo de telefone celular oferece a opção de desblo quear a tela usando um padrão de toques como senha. Os toques podem ser feitos livremente nas 4 regiões numeradas da tela, sendo que o usuário pode escolher entre 3, 4 ou 5 toques ao todo. Qual expressão representa o número total de códigos existentes? a) 45 – 44 – 43 b) 45 + 44 + 43 c) 45 x 44 x 43 d) (4!)5 e) 45 FATEC CARTÃO-RESPOSTA QUESTÕES 1 2 3 4 5 SIM o o o o o NÃO o o o o o Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 5 6 15. (MACKENZIE) – Cada um dos círculos da figura ao lado deverá ser pintado com uma única cor, escolhida entre quatro disponí - veis. Saben do-se que dois círculos consecutivos nunca serão pintados com a mesma cor, então o número de formas de se pintar oscírculos é: a)100 b) 240 c) 729 d) 2916 e) 5040 16. (UNESP) – Uma rede de supermercados fornece a seus clientes um cartão de crédito cuja identificação é formada por 3 letras distintas (entre 26), seguidas de 4 al garismos distintos. Uma determinada cidade receberá os cartões que têm L como terceira letra, o último algarismo é zero e o penúltimo é 1. A quantidade total de cartões distintos ofere cidos por tal rede de supermer ca dos para essa cidade é a) 33 600 b) 37 800 c) 43 200 d) 58 500 e) 67 600 17. Numa cidade, cinco escolas de samba (I, II, III, IV e V) participaram do desfile de Carnaval. Quatro quesitos são julgados, cada um por dois jurados, que podem atribuir somente uma entre as notas 6, 7, 8, 9 ou 10. A campeã será a escola que obtiver mais pontuação na soma de todas as notas emitidas. Em caso de empate, a campeã será a que alcançar a maior soma das notas atribuídas pelos jurados no quesito Enredo e Harmonia. A tabela mostra as notas do desfile desse ano no momento em que faltava somente a divulgação das notas do jurado B no quesito Bateria. Quantas configurações distintas das notas a serem atribuídas pelo jurado B no quesito Bateria tornariam campeã a Escola II? a) 21 b) 90 c) 750 d) 1250 e) 3125 18. (FGV) – Aconteceu um acidente: a chuva molhou o papel no qual Teodoro marcou o telefone de Aninha e apagou os três últimos algarismos. Restaram apenas os dígitos 58347. Observador, Teodoro lembrou que o número do telefone da linda garota era um nú mero par, não divisível por 5 e que não havia algarismos repe tidos. Apaixonado, resol veu testar todas as combinações nu méricas possíveis. Azarado! Restava apenas uma possibilidade, quando se esgotaram os créditos do seu telefone celular. Até então, Teodoro havia feito: a) 23 ligações b) 59 ligações c) 39 ligações d) 35 ligações e) 29 ligações 19. (PUC) – No vestiário de uma Academia de Ginástica há exata - mente 30 armários, cada qual para uso individual. Se, no instante em que dois alunos dessa Academia en tram no vestiário para mudar suas roupas, apenas 8 dos armários estão desocupados, quantas opções eles terão para escolher seus respectivos armários? a) 14 b) 28 c) 48 d) 56 e) 112 20. Quantos números de 3 algarismos distintos, maiores que 500, podemos formar com os algarismos de 0 a 9? 21. Quantos números diferentes de quatro algarismos distintos existem no sistema decimal de numeração? 22. Quantos números ímpares diferentes, de quatro algarismos distintos, existem no sistema decimal de numeração? 23. Quantos números pares diferentes, de quatro algarismos distintos, existem no sistema decimal de numeração? 24. (PUC) – O número total de inteiros positivos que podem ser formados com os algarismos 1, 2, 3 e 4, se nenhum algarismo é repetido em nenhum inteiro, é: a) 54 b) 56 c) 58 d) 60 e) 64 25. Organiza-se um campeonato de futebol com 14 clubes, sendo a disputa feita em dois turnos, para que cada clube enfrente outro no seu campo e no campo desse. Quantos jogos serão realiza - dos? 26. (UFMG) – O total de números inteiros, com todos os algarismos distintos, compreendidos entre 11 e 1000, é: a) 576 b) 648 c) 728 d) 738 e) 741 ������� ––––––––––––––––––––––––––– Quesitos 1. Fantasia e Alegoria 2. Evolução e Conjunto 3. Enredo e Harmonia 4. Bateria Total Jurado A B A B A B A B Escola I 6 7 8 8 9 9 8 55 Escola II 9 8 10 9 10 10 10 66 Escola III 8 8 7 8 6 7 6 50 Escola IV 9 10 10 10 9 10 10 68 Escola V 8 7 9 8 6 8 8 54 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 6 27. (UNESP) – As urnas 1, 2 e 3 contêm, respectivamente, apenas as letras das palavras OURO, PRATA e BRONZE. Uma a uma são retiradas letras dessas urnas, ordenadamente e de forma cíclica, ou seja, a primeira letra retirada é da urna 1, a segunda é da urna 2, a terceira é da urna 3, a quarta volta a ser da urna 1, a quinta volta a ser da urna 2, e assim sucessivamente. O número mínimo de letras retiradas das urnas dessa maneira até que seja possível formar, com elas, a palavra PRAZER é igual a a) 8 b) 6 c) 10 d) 9 e) 7 28. (FUVEST-2021) – Um aplicativo de videoconferências estabelece, para cada reunião, um código de 10 letras, usando um alfabeto completo de 26 letras. A quantidade de códigos distintos possíveis está entre a) 10 bilhões e 100 bilhões. b) 100 bilhões e 1 trilhão. c) 1 trilhão e 10 trilhões. d) 10 trilhões e 100 trilhões. e) 100 trilhões e 1 quatrilhão. Note e adote: log1013 � 1,114; 1 bi = 10 9 7 4. Permutações Definição Seja A um conjunto com n elementos. Os arranjos simples n a n, dos n elementos de A, são chamados permutações simples de n elementos. Observe que, de acordo com a definição, todas as permutações têm os mesmos elementos. São os n ele - mentos de A. Assim sendo: duas permutações diferem entre si apenas pela ordem de seus elementos. Cálculo do número de permutações simples Representando com o símbolo Pn o número total de permutações simples de n elementos e fazendo k = n na fórmula An,k = n(n – 1) (n – 2) · ... · (n – k + 1), temos: Pn = An,n = n(n – 1) · (n – 2) · ... · (n – n + 1) = = n · (n – 1) · (n – 2) · ... · 1 = n! 5. Combinações simples Definição Seja A um conjunto com n elementos e k um natural menor ou igual a n. Chamam-se combinações simples k a k, dos n elementos de A, os agrupamentos, de k elementos distintos cada um, que diferem entre si apenas pela natureza de seus elementos. Exemplo Seja A = {a, b, c, d} um conjunto com 4 elementos distintos. Com os elementos de A podemos formar 4 combinações de três elementos cada uma: Permutanto-se os 3 elementos de uma delas, por exemplo abc, obtemos P3 = 6 arranjos distintos: Permutando-se os 3 elementos das 4 combinações, obtemos todos os arranjos 3 a 3: Assim sendo, (4 combinações) × (6 permutações) = = 24 arranjos e, portanto, C4,3 · P3 = A4,3. Cálculo do número de combinações simples Representando com o símbolo Cn,k o número total de combinações simples dos n elementos de A, tomados k a k, de modo análogo ao exemplo apresentado, temos: Pn = n! abc abd acd bcd abc abd acd bcd acb bac bca cab cba abc abd acd bcd acb adb adc bdc bac bad cad cbd bca bda cda cdb cab dab dac dbc cba dba dca dcb Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 7 8 a) permutando os k elementos de uma com - binação k a k, obtemos Pk arranjos distintos. b) permutando os k elementos das Cn,k com bina - ções k a k, obtemos Cn,k · Pk arranjos distintos. Assim sendo: Lembrando que An,k = , Pk = k! e = , podemos também escrever:� nk An,k Cn,k · Pk = An,k ou ainda Cn,k = ––––– Pk An,k n! n Cn,k = ––––– = –––––––– = � �Pk k!(n – k)! k n!––––––––– k!(n – k)! n!––––––– (n – k)! � 29. Quantos anagramas tem a palavra PAI? Resolução P3 = 3! = 3 · 2 · 1 = 6 30. Quais os anagramas da palavra PAI? Resolução Os 6 anagramas da palavra PAI são: PAI, PIA, AIP, API, IAP, IPA 31. Quantos anagramas tem a palavra PALMITO? Resolução P7 = 7! = 7 · 6 · 5 · 4 · 3 · 2 · 1 = 5040 32. Quantos são os anagramas da palavra PALMITO começados com a letra P? Resolução P6 = 6! = 6 · 5 · 4 · 3 · 2 · 1 = 720 33. Calcular C7,3 Resolução C7,3 = = = = 35 34. Cinco pessoas querem acomodar-se em um automóvel de cinco lugares. De quantas maneiras isso poderá ser feito? Resolução As cinco pessoas só podem trocar de lugar; como são cinco lugares, temos: P5 = 5! = 5 · 4 · 3 · 2 · 1 = 120 35. Quantas comissões de 3 elementos podemos formar com um grupo de 8 pessoas? Resolução Temos 8 pessoas e devemos escolher 3 destas, de modo que importa apenas a natureza, pois, se mudarmos a ordem das pessoas dentro de uma comissão, esta comissão continua a mesma. Assim, a quantidade de comissões é dada por: C8,3 = = 56 36. Um fabricante de doces dispõe de embalagens com capacidade de 4 doces cada uma. Sabendo-se que ele fabrica 10 tipos diferentes de doces, pergunta-se: quantos tipos de embalagens com 4 doces diferentes ele poderá oferecer? Resolução O fabricantedeve escolher 4 doces diferentes, em que só impor ta a natureza, pois, se mudarmos a ordem dos doces dentro da embalalagem, o resultado não se altera. Assim, temos que o número procurado é dado por: C10,4 = = 210 37. A escrita Braille para cegos é um sistema de símbolos no qual cada caráter é um conjunto de 6 pontos dispostos em forma retangular, dos quais pelo menos um se destaca em relação aos demais. Por exemplo, a letra A é representada por . O número total de caracteres que podem ser represen tados no sistema Braille é a) 12 b) 31 c) 36 d) 63 e) 720 Resolução A partir do enunciado, conclui-se que o número total de caracteres que podem ser representados no sistema Braille é: C6,1 + C6,2 + C6,3 + C6,4 + C6,5 + C6,6 = 2 6 – 1 = 63 Resposta: D Obs.: Note que nos 63 caracteres possíveis de serem obtidos está incluído aquele em que os seis pontos estão “em destaque”. Neste caso, não existe pelo menos 1 que se destaque dos demais; todos, porém, destacam-se em relação ao plano do papel. 38. Num veículo com 9 lugares, sendo um deles o do motorista, deverão viajar 9 pessoas das quais apenas 4 podem dirigir. Nessas condições, de quantas maneiras essas pessoas poderão ser dispostas no referido veículo? a) 20 160 b) 40 320 c) 80 640 d) 161 280 e) 362 880 Resolução Para cada um dos 4 que podem ocupar a posição do motorista, per mutamos entre si as demais 8 pessoas. Portanto, 4 · P8 = 4 · 8! = 161 280 Resposta: D • •• •• • 7 · 6 · 5 –––––––– 3 · 2 · 1 7! –––––– 3! 4! 7! ––––––––– 3!(7 – 3)! 8 · 7 · 6 –––––––– 3! 10 · 9 · 8 · 7 ––––––––––––– 4! P Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 8 39. Calcular o número total de anagramas da palavra VESTIBULAR. Questões de 40 a 47 Considerando-se os anagramas da palavra ALIMENTO, qual é o número total dos que 40. começam com a letra M? 41. terminam com a letra O? 42. começam com a letra M e terminam com a letra L? 43. começam com uma vogal? 44. terminam com uma consoante? 45. começam com vogal e terminam em consoante? 46. começam e terminam com vogal? 47. começam com vogal ou terminam em consoante? 48. (MACKENZIE) – Um trem de passageiros é constituído de uma locomotiva e 6 vagões distintos, sendo um deles restaurante. Sabendo-se que a locomotiva deve ir à frente e que o vagão res - taurante não pode ser colocado imediatamente após a locomo - tiva, o número de modos diferentes de montar a composição é: a) 120 b) 320 c) 500 d) 600 e) 720 49. (FUVEST) – Um lotação possui três bancos para passageiros, cada um com três lugares, e deve transportar os três membros da família Sousa, o casal Lúcia e Mauro e mais quatro pessoas. Além disso, 1. a família Sousa quer ocupar um mesmo banco; 2. Lúcia e Mauro querem sentar-se lado a lado. Nessas condições, o número de maneiras distintas de dispor os nove passageiros no lotação é igual a: a) 928 b) 1152 c) 1828 d) 2412 e) 3456 50. Um cliente de uma videolocadora tem o hábito de alugar dois filmes por vez. Quando os devolve, sem pre pega outros dois filmes e assim suces - sivamente. Ele soube que a videolocadora recebeu alguns lan - çamentos, sendo 8 filmes de ação, 5 de comédia e 3 de drama e, por isso, estabeleceu uma estratégia para ver todos esses 16 lançamentos. Inicialmente alugará, em cada vez, um filme de ação e um de comédia. Quando se esgotarem as possibilidades de comédia, o cliente alugará um filme de ação e um de drama, até que todos os lançamentos sejam vistos e sem que nenhum filme seja repetido. De quantas formas distintas a estratégia desse cliente poderá ser posta em prática? a) 20 x 8! + (3!)2 b) 8! x 5! x 3! c) d) e) 51. (MACKENZIE) – O número de maneiras distintas de um grupo formado por dois meninos e por cinco meninas posicionar-se lado a lado para um “selfie” de tal maneira que cada menino tenha, à sua esquerda e à sua direita, pelo menos uma menina, é: a) 120 b) 240 c) 720 d) 960 e) 1.440 52. O grupo de estudantes Ana, Beto, Caio, Deise, Ester, Fábio e Gabrie la foi assistir a uma palestra no auditório da Fatec-São Paulo e ocupou os lugares de uma fileira com exatamente sete cadeiras, de modo que cada um dos rapazes sentou-se entre duas moças do grupo. Na situação descrita, o número de modos distintos que esse grupo poderia ocupar esses sete lugares é a) 144 b) 360 c) 720 d) 1240 e) 2520 53. Considere 21 pontos, dos quais 3 nunca são colineares. Qual o número total de triângulos com vértices nestes pontos? Questões 54 a 56. Considere duas retas paralelas. Marque 7 pontos distintos numa delas e 4 pontos distintos na outra. Determine, em seguida, o número total de 54. retas determinadas por estes 11 pontos; 55. triângulos com vértices nestes 11 pontos; 56. quadriláteros convexos com vértices nestes 11 pontos. 57. Dados 20 pontos do espaço, dos quais não existem 4 coplanares, quantos planos ficam definidos? 58. De quantas maneiras doze brinquedos dife rentes podem ser distribuídos entre três crianças, de modo que a mais nova ganhe cinco brinquedos, a mais velha quatro, e a outra três? 8! x 5! x 3! –––––––––––– 22 8! x 5! x 3! –––––––––––– 28 16! –––– 28 9 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 9 10 59. Como não são adeptos da prática de esportes, um grupo de amigos resolveu fazer um torneio de futebol utilizando videogame. Decidiram que cada jogador joga uma única vez com cada um dos outros jogadores. O campeão será aquele que conseguir o maior número de pontos. Observaram que o número de partidas jogadas depende do número de jogadores, como mostra o quadro: Se a quantidade de jogadores for 8, quantas partidas serão realizadas? a) 64 b) 56 c) 49 d) 36 e) 28 60. (MACKENZIE) – Os polígonos de k lados (k múltiplo de 3), que podemos obter com vértices nos 9 pontos da figura, são ao todo: a) 83 b) 84 c) 85 d) 168 e) 169 61. (VUNESP) – De um grupo constituído de 6 en fermeiros e 2 mé - dicos, deseja-se formar comissões de 5 pes soas. Quantas dessas comissões podem ser formadas se os 2 mé di cos devem, neces sariamente, fazer parte de todas as comissões? a) 10 b) 15 c) 20 d) 168 e) 336 62. (MACKENZIE) – Um juiz dispõe de 10 pessoas, das quais somente 4 são advogadas, para formar um único júri com 7 ju ra - dos. O número de formas de compor o júri, com pelo menos 1 ad vo gado, é: a) 120 b) 108 c) 160 d) 140 e) 128 63. (GV) – Em uma universidade, no Departamento de Veterinária, existem 7 professores com especialização em Parasitologia e 4 em Microbiologia. Em um congresso, para a exposição dos seus trabalhos, serão formadas equipes da seguinte forma: 4 com especialização em Parasitologia e 2 com especialização em Mi cro bio logia. Quantas equipes diferentes poderão ser formadas? 64. (UNESP-2021) – Uma montadora registrou a patente de um motor em que cada cilindro tem capacidade cúbica diferente, contrariando o modelo usual. Para um motor com 1 500 cilin - dradas, ao invés de termos um motor com três cilindros iguais de 500 cilindradas, poderemos ter um motor com três cilindros, mas de 300, 400 e 800 cilindradas, por exemplo. Em teoria, isso daria maior versatilidade e eficiência ao motor, quando combinado com a tecnologia de desativação de cilindros. Nesse novo motor, no lugar de termos apenas a opção de desativação de cilindros de 500 cilindradas, o gerenciamento eletrônico poderá desativar um cilindro de 300 cilindradas, por exemplo, ou fazer a desativação de vários cilindros, conforme a necessidade. Com esta solução, o leque de opções de motorização, baseado nos diferentes ajustes de uso de um ou mais cilindros, passa de 3 configurações possíveis para 7 configurações de cilindradas resultantes. Já para um motor 4 cilindros, as possibilidades sobem de 4 para até 15 configu - rações diferentes de motorização. Considere o Triângulo de Pascal. Um motor com 3 800 cilindradas, com cilindros de 200, 250, 300, 400, 800 e 1 850 cilindradas, terá, com a tecnologia de desativação de cilindros, uma quantidadede opções de motorização igual a a) 30 b) 63 c) 64 d) 36 e) 72 65. (FAMERP-2021) – Em uma empresa, o número de pessoas atuando na limpeza em cada dia pode variar de 1 a 9, dependendo da ocupação do prédio. Para compor a equipe de cada dia, a empresa conta com 5 funcionários experientes e 4 em treinamento. Sabendo que a equipe de limpeza de um dia deve ter, necessariamente, um funcionário experiente a mais do que a quantidade de funcionários em treinamento, o total de equipes diferentes que podem ser formadas é igual a a) 104 b) 116 c) 120 d) 126 e) 132 66. (FMABC-2021) – Um pai comprou 7 camisas numeradas de 1 a 7, todas do mesmo tamanho. Seus filhos Gustavo e Henrique devem escolher, cada um, 3 camisas, e a camisa restante ficará com o pai. Sabendo que Gustavo não escolherá a camisa de número 5 e Henrique escolherá a camisa de número 1, o número de maneiras distintas de essa distribuição ser feita é a) 40 b) 35 c) 45 d) 30 e) 50 67. (SANTA CASA-2021) – Ana, Beatriz e Carina são médicas intensivistas. Diana, Elisa, Fernanda, Gabriela, Helena, Inês e Júlia são enfer meiras da unidade de terapia intensiva (UTI). No sábado, haverá plantão de duas médicas intensivistas e quatro enfermeiras nessa UTI. No domingo, o plantão será feito pela médica intensivista que não fez plantão no sábado e por cinco enfermeiras, sendo que três delas não fizeram plantão no sábado. O total de combinações diferentes que esse cronograma de trabalho do fim de semana permite é igual a a) 840 b) 245 c) 420 d) 490 e) 630 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 1 3 6 10 15 1 4 10 20 1 5 10 1 6 1 Quantidade de jogadores 2 3 4 5 6 7 Número de partidas 1 3 6 10 15 21 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 10 6. Arranjos completos Arranjos completos de n elementos, tomados k a k, são os arranjos de k elementos não necessariamente distintos. Ao calcular os arranjos completos, portanto, devemos considerar tanto os arranjos com elementos distintos (que são os arranjos simples) como também aqueles com elementos repetidos. O número total de arranjos completos de n elementos, tomados k a k, e representado pelo símbolo An,k,* é dado por: 7. Permutações com elementos repetidos Sejam α elementos iguais a a, β elementos iguais a b, γ elementos iguais a c, ..., λ elementos iguais a l, num total de α + β + γ + ... + λ = n elementos. Representando com o símbolo Pn α, β, γ, …, λ o número de permutações distintas que podemos formar com os n elementos, temos: A*n,k = n k n! Pn α, β, γ, ..., λ = –––––––––––––––– α! · β! · γ! · ... · λ! 11 68. Do cardápio de uma festa constavam dez diferentes tipos de salgadinhos dos quais só quatro seriam servidos quentes. O garçom encarregado de arrumar a travessa e servi-la foi instruído para que ela contivesse sempre só 2 diferen tes tipos de salgadinhos frios, e só 2 diferentes dos quentes. De quantos modos diferen tes teve o garçom a liberdade de sele cionar os salgadinhos para compor a travessa, respeitando as instruções? a) 90 b) 21 c) 240 d) 38 e) 80 69. (FUVEST) – Participam de um torneio de voleibol 20 times distribuídos em 4 chaves, de 5 times cada uma. Na 1a. fase do torneio, os times jogam entre si uma única vez (um único turno), todos contra todos em cada chave, sendo que os 2 melhores de cada chave passam para a 2a. fase. Na 2a. fase, os jogos são eliminatórios; depois de cada partida, apenas o vencedor permanece no torneio. Logo, o número de jogos necessários até que se apure o campeão do torneio é: a) 39 b) 41 c) 43 d) 45 e) 47 70. (FUVEST) – Em uma classe de 9 alunos, todos se dão bem, com exceção de Andreia, que vive brigando com Manoel e Alberto. Nessa classe, será constituída uma comissão de 5 alu nos, com a exigência de que cada membro se relacione bem com todos os outros. Quantas comis sões podem ser formadas? a) 71 b) 75 c) 80 d) 83 e) 87 71. (IBMEC) – Considere um cubo ABCDEFGH, cujas arestas medem 2 cm. O número de maneiras diferentes de escolher três de seus vértices de modo que a área do triângulo por eles determinados seja maior do que 2 cm2 é igual a: a) 32 b) 36 c) 40 d) 48 e) 56 72. (FUVEST) – Doze pontos são assinalados sobre quatro segmentos de reta de forma que três pontos sobre três segmentos distintos nunca são colineares, como na figura. O número de triângulos distintos que podem ser desenhados com os vértices nos pontos assinalados é a) 200 b) 204 c) 208 d) 212 e) 220 73. Uma família composta por sete pessoas adultas, após decidir o itinerário de sua viagem, consultou o site de uma empresa aérea e constatou que o voo para a data escolhida estava quase lotado. Na figura, disponi bilizada pelo site, as poltronas ocupadas estão marcadas com X e as únicas poltronas disponíveis são as mostradas em branco. O número de formas distintas de se acomodar a família nesse voo é calculado por: a) b) c) 7! d) . 4! e) . 9! –––– 2! 9! ––––––– 7! · 2! 5! –––– 2! 5! –––– 4! 4! –––– 3! Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 11 12 74. Quantas placas de automóvel podem ser formadas, tendo cada uma três letras de um alfabeto de 26 letras, seguidas de 4 al ga ris mos do sistema decimal de numeração? Resolução A*26,3 · A * 10,4 = 26 3 · 104 = 175 760 000 75. Quantos são os anagramas da palavra MACACA? Resolução Das 6 letras da palavra MACACA, 3 são iguais a A, 2 são iguais a C. Logo: P 3,2 6 = 3! 2! _____6! = 60 76. Numa cesta existem peras, maçãs, laranjas e bananas. Existem pelo menos três de cada tipo e as frutas de mesmo tipo são todas iguais. De quantas maneiras diferentes é possível escolher a) três frutas de tipos diferentes? b) três frutas? Resolução: a) C4,3 = 3 · 2 · 1 _________4 · 3 · 2 = 4 Observe quais são as 4 maneiras possíveis: b) C* 4,3 = C4 + 3 – 1,3 = C6,3 = 3 · 2 · 1 ________6 · 5 · 4 = 20 Observe quais são as 20 maneiras possíveis: 77. De quantas maneiras uma oficina pode pintar 5 automóveis iguais, recebendo, cada um, tinta de uma única cor, se a oficina dispõe apenas de 3 cores e não quer misturá-las? Resolução Como os cinco automóveis são iguais, a ordem em que eles forem pintados não irá alterar o resultado; necessariamente irá ocorrer repetição de cor, pois são 5 carros e apenas 3 cores. Trata-se, portanto, da combinação de 3 elementos, classe 5, com repetição. O resultado é dado por: C*3,5 = C3 + 5 – 1,5 = C7,5 = C7,2 = 2! _____7 · 6 = 21 78. Quantos são os números de três algarismos do sistema decimal de numeração que possuem pelo menos dois algarismos iguais? a) 126 b) 144 c) 252 d) 378 e) 504 Resolução O total de números de três algarismos do sistema decimal de numeração é igual a 9 · 10 · 10 = 900, dos quais 9 · 9 · 8 = 648 têm os algarismos distintos. Portanto, os que possuem pelo menos dois algarismos iguais são em número de 900 – 648 = 252 Resposta: C 79. As avenidas de uma cidade estão dispostas na direção norte-sul e as ruas dessa mesma cidade na direção leste-oeste. Paulo mora em uma das esquinas da cidade, e sua namorada, Tânia, em outra esquina situada, em relação à de Paulo, três quadras ao sul e cinco quadras a leste. Quantos caminhos diferentes Paulo pode fazer para ir de sua casa até a casa de Tânia caminhando apenas para sul e para leste? a) 28 b) 35 c) 56 d) 84 e) 120 Resolução L L L A A A A PML PMB PLB MLB PPP PLL MMM MLB PPM PBB MML LLL PPL PLB MMB LLB PPB PLM MLL LBB PMM PMB MBB BBB 8. Combinações completas Combinações completas de n elementos, tomados k a k, são combinações de k elementos não neces saria - mente distintos. Ao calcular as combinações completas, portanto, devemos considerar tanto as combinações com elementos distintos (que são as combinações simples) como também aquelas com elementos repetidos. O número total de combinações completas de n ele - mentos, tomados k a k, e representado pelo símbolo C*n,k, é dado por: n + k – 1 C*n,k = Cn + k – 1,k = � �k Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 12 13 80. (INSPER) –Em certa edição de um programa, n candidatos tiveram pelo menos um dos 4 jurados se virando durante sua apresentação. O conjunto de todos os jurados que se viraram, porém, nunca foi o mesmo para dois quaisquer desses n candidatos. Dessa forma, n pode valer, no máximo, a) 4 b) 6 c) 12 d) 15 e) 24 81. Quantos são os anagramas da palavra ARARAS? 82. (FATEC) – No boxe, um dos esportes olímpicos, um pugilista tem à sua disposição quatro golpes básicos: o jab, o direto, o cruzado e o gancho. Suponha que um pugilista, preparando-se para os Jogos Olímpicos do Rio, em 2016, criou uma sequência com 6 golpes, empregando necessariamente dois jabs, dois diretos, um cruzado e um gancho. Assim, o número máximo de sequências que ele pôde criar foi de a) 180 b) 160 c) 140 d) 120 e) 100 83. Nos livros Harry Potter, um anagrama do nome da personagem “TOM MARVOLO RIDDLE” gerou a frase “I AM LORD VOLDEMORT”. Suponha que Harry quisesse formar todos os anagramas da frase “I AM POTTER”, de tal forma que as vogais e consoantes aparecessem sempre intercaladas, e sem considerar o espaçamento entre as letras. Nessas condições, o número de anagramas formados é dado por a) 9! b) 4! 5! c) 2 x 4! 5! d) e) 84. Três amigos, André, Bernardo e Carlos, moram em um condomínio fechado de uma cidade. O quadriculado representa a localização das ruas paralelas e perpen diculares, delimitando quadras de mesmo tamanho nesse condomínio, em que nos pontos A, B e C estão localizadas as casas de André, Bernardo e Carlos, respectivamente. André deseja deslocar-se da sua casa até a casa de Bernardo, sem passar pela casa de Carlos, seguindo ao longo das ruas do condomínio, fazendo sempre deslocamentos para a direita (→) ou para cima (↑), segundo o esquema da figura. O número de diferentes caminhos que André poderá utilizar para realizar o deslocamento nas condições propostas é a) 4 b) 14 c) 17 d) 35 e) 48 85. (FUVEST) – A figura a seguir representa parte do mapa de uma cidade no qual estão assinalados as casas de João (A), de Maria (B), a escola (C) e um possível caminho que João percorre para, passando pela casa de Maria, chegar à escola. Lembre-se de que: n! Permutação com repetição Pn k1,k2, k3,… = –––––––––––– k1!k2!k3!... 4! 5! ––––– 2 9! ––– 2 Na figura considere o ponto P onde mora Paulo e T onde mora Tânia. Se S representa sul e L leste, dois possíveis caminhos para Paulo ir de sua casa até onde mora Tânia, de acordo com o que se pede é SSSLLLLL e SSLLLSLL. O número de caminhos possíveis é igual à quantidade de anagramas da “palavra” SSSLLLLL, que é P 8 (3;5) = = 56 Resposta: C 8! –––––– 3!5! Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 13 14 Caminhando somente para Norte(N) ou Leste(L), qual o número total de caminhos que João poderá percorrer para ir de sua casa à escola, passando pela casa de Maria? 86. (FGV) – O número de permutações da palavra ECONOMIA que não começam nem terminam com a letra O é a) 9 400 b) 9 600 c) 9 800 d) 10 200 e) 10 800 87. (UnB) – Em um tabuleiro quadrado, de 5 x 5, mostrado na figura a seguir, deseja-se ir do quadrado esquerdo superior (ES) ao quadrado direito inferior (DI). Somente são permitidos os movimentos horizontal (H), vertical (V) e diagonal (D), conforme ilustrado nas representações seguintes. Com base nessa situação e com o auxílio dos princípios de análise combinatória, julgue os itens a seguir em verdadeiro ou falso. ( ) Se forem utilizados somente movimentos horizontais e verti cais, então o número de percursos possíveis será igual a 70. ( ) Se forem utilizados movimentos horizontais, verticais e ape nas um movimento diagonal, o número de percursos possíveis será igual a 140. ( ) Utilizando movimentos horizontais, verticais e três movi men - tos diagonais, o número de percursos possíveis é igual a 10. 88. (ITA) – O número de soluções inteiras, maiores ou iguais a zero, da equação x + y + z + w = 5 é: a) 36 b) 48 c) 52 d) 54 e) 56 89. (MACKENZIE) – Entre os anagramas distintos que podemos formar com n letras, das quais somente duas são iguais, 120 apresentam estas duas letras iguais juntas. O valor de n é: a) 4 b) 5 c) 6 d) 7 e) 122 90. Quantos números naturais de 4 algarismos existem, ao todo, no sistema decimal de numeração, tendo cada um pelo menos dois algarismos iguais? 91. Quantos números de três algarismos existem no sistema decimal de numeração? 92. Um feirante possui, em sua banca, maçãs, peras e laranjas em grande quantidade. Desejando atender melhor a sua clientela, o feirante resolveu empacotar todas as suas frutas, de modo que cada pacote contivesse exatamente 5 frutas. Quantos tipos de pacotes poderá o feirante oferecer, no máximo, à sua clientela? 93. Um brinquedo infantil caminhão-cegonha é formado por uma carreta e dez carrinhos nela transportados, conforme a figura. No setor de produção da empresa que fabrica esse brinquedo, é feita a pintura de todos os carrinhos para que o aspecto do brinquedo fique mais atraente. São utilizadas as cores amarela, branca, laranja e verde, e cada carrinho é pintado apenas com uma cor. O caminhão-cegonha tem uma cor fixa. A empresa determinou que em todo caminhão-cegonha deve haver pelo menos um carrinho de cada uma das quatro cores disponíveis. Mudança de posição dos carrinhos no caminhão-cegonha não gera um novo modelo do brinquedo. Com base nessas informações, quantos são os modelos distintos do brinquedo caminhão-cegonha que essa em presa poderá produzir? a) C6,4 b) C9,3 c) C10,4 d) 6 4 e) 46 94. (VUNESP) – Dez rapazes, em férias no litoral, estão organizando um torneio de voleibol de praia. Cinco deles são selecionados para escolher os parceiros e capitanear as cinco equipes a serem formadas, cada uma com dois jogadores. a) Nessas condições, quantas possibilidades de formação de equipes têm os capitães escolhidos? b) Uma vez formadas as cinco equipes, quantas partidas se realizarão, se cada uma das equipes deverá enfrentar todas as outras uma única vez? 95. (UNICAMP) – a) De quantas maneiras é possível distribuir 20 bolas iguais entre 3 crianças de modo que cada uma delas receba, pelo menos, 5 bolas? b) Escolhendo, aleatoriamente, uma das distribuições do item (a), qual a probabilidade de uma delas receber exatamente 9 bolas? ES DI Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 14 96. Uma empresa construirá sua página na internet e espera atrair um público de aproximadamente um milhão de clientes. Para acessar essa página, será necessária uma senha com formato a ser definido pela empresa. Existem cinco opções de formato oferecidas pelo programador, descritas no quadro, em que “L” e “D” representam, respectivamente, letra maiúscula e dígito. As letras do alfabeto, entre as 26 possíveis, bem como os dígitos, entre os 10 possíveis, se podem repetir em qualquer das opções. A empresa quer escolher uma opção de formato cujo número de senhas distintas possíveis seja superior ao número esperado de clientes, mas que esse número não seja superior ao dobro do número esperado de clientes. A opção que mais se adéqua às condições da empresa é a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 97. (UNESP) – Um professor, ao elaborar uma prova composta de 10 questões de múltipla escolha, com 5 alternativas cada e apenas uma correta, deseja que haja um equilíbrio no número de alternativas corretas, a serem assinaladas com X na folha de respostas. Isto é, ele deseja que duas questões sejam assinaladas com a alternativa A, duas com a B, e assim por diante, como mostra o modelo. Modelo de folha de resposta (gabarito) Nessas condições, a quantidade de folha de respostas diferentes, com a letra X disposta nas alternativas corretas, será a) 302 400 b) 113 400 c) 226 800 d) 181 440 e) 604 800 98. (FAMERP) – Artur e Roberto pretendem iniciar um curso de inglês. Antes da escolha de uma escola de línguas, eles listaram 10 escolas diferentes, sendo que cada uma será visitada por apenasum deles e, em seguida, os dois pretendem trocar suas impressões pessoais sobre as respectivas escolas visitadas. Um deles ficará responsável por visitar 6 das escolas, e o outro pelas demais 4 escolas, podendo qualquer um visitar 6 ou 4 escolas. O total de maneiras diferentes que Artur e Roberto podem orga nizar-se para cumprir o planejamento de visitas às 10 escolas é igual a a) 1 024 b) 210 c) 840 d) 2 048 e) 420 Opção Formato I LDDDDD II DDDDDD III LLDDDD IV DDDDD V LLLDD A B C D E 01 X 02 X 03 X 04 X 05 X 06 X 07 X 08 X 09 X 10 X 15 7) C 8) C 9) C 10) C 11) B 12) D 13) 324 14) B 15) D 16) A 17) C 18) A 19) D 20) 360 21) 4 536 22) 2 240 23) 2 296 24) E 25) 182 26) C 27) A 28) E 39) 3 628 800 40) 5 040 41) 5 040 42) 720 43) 20160 44) 20 160 45) 11 520 46) 8 640 47) 28 800 48) D 49) E 50) B 51) E 52) A 53) 1 330 54) 30 55) 126 56) 126 57) 1 140 58) 27 720 59) E 60) E 61) C 62) A 63) 210 64) B 65) D 66) D 67) E 68) A 69) E 70) A 71) A 72) D 73) A 80) D 81) 60 82) A 83) E 84) C 85) 150 86) E 87) V, V, F 88) E 89) C 90) 4 464 91) 900 92) 21 93) B 94) a)120 b) 10 95) a) 21 b) 96) E 97) B 98) E 2 –– 7 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 15 16 1. Ponto amostral, espaço amostral, evento Ao realizar uma experiência com um número finito de resultados, todos com a “mesma chance”, dizemos que: • Ponto amostral é qualquer um dos resultados pos - síveis. • Espaço amostral é o conjunto de todos os resul - tados possíveis. Representaremos o espaço amostral por S e o número de elementos do espaço amostral por n(S). • Evento é qualquer subconjunto do espaço amos - tral. Representaremos o evento por A e o número de elementos do evento por n(A). • Os conjuntos Ø e S, por serem subconjuntos de S, também são eventos. O conjunto Ø é chamado evento impossível, pois nunca ocorre. O conjunto S é chamado evento certo, pois sempre ocorre. 2. Conceito de probabilidade A probabilidade de ocorrer o evento A, represen tada por P(A), de um espaço amostral S ≠ Ø, é o quociente entre o número de elementos de A e o número de ele - mentos de S. Simbolicamente: Na prática, costuma-se dizer que a probabilidade é o quociente entre o número de casos favoráveis, que é n(A), e o número de casos possíveis, que é n(S). Exemplo 1 Na experiência de jogar um dado ho nesto de seis faces, numeradas de 1 a 6, e fazer a leitura da face voltada para cima, temos: a) O ponto amos tral é a face numerada ou apenas o número. b) O espaço amostral é o conjunto S = {1, 2, 3, 4, 5, 6}. c) O número de elementos do espaço amostral é n(S) = 6. d) O evento número par é o conjunto A1 = {2, 4, 6} � S. e) O número de elementos do evento número par é n(A1) = 3. f)A probabilidade do evento número par é , pois g) O evento número menor que três é o conjunto A2 = {1, 2} � S. h) O número de elementos do evento número menor que 3 é n(A2) = 2. i) A probabilidade do evento número menor que 3 é , pois Exemplo 2 Na experiência de retirar uma carta de um baralho comum de 52 cartas, temos: a) O ponto amostral é a carta. b) O espaço amostral é o conjunto S de todas as cartas do baralho e, portanto, n(S) = 52. 1–– 3 1–– 2 n(A) P(A) = ––––– n(S) n(A1) 3 1P(A1) = –––––– = –– = ––n(S) 6 2 n(A2) 2 1P(A2) = –––––– = –– = ––n(S) 6 3 2ÁlgebraProbabilidade Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 16 17 c) O evento “dama” é o conjunto A1 � S formado pela dama de copas, dama de paus, dama de ouros e dama de espadas e, portanto, n(A1) = 4. d) A probabilidade do evento “dama” é , pois e) O evento “carta de copas” é o conjunto A2 � S for mado pelas cartas: ás de copas, dois de copas, três de copas, …, dez de copas, valete de copas, dama de copas e rei de copas. f) O número de elementos do evento “carta de copas” é, portanto, n(A2) = 13. g) A probabilidade do evento “carta de copas” é 25%, pois P(A2) = = = = 0,25 = 25% 3. Propriedades de um espaço amostral finito e não vazio a) A probabilidade do evento impossível é zero e a do evento certo é 1. Simbolicamente: e b) Se A for um evento qualquer de S, então: c) Se A – for o complemento de A em S, então: Demonstração das propriedades Se S for um espaço amostral finito e não vazio, então: a) b) Ø � A � S ⇔ n(Ø) ≤ n(A) ≤ n(S) ⇔ n(Ø) n(A) n(S) ⇔ ––––– ≤ ––––– ≤ ––––– ⇔ 0 ≤ P(A) ≤ 1 n(S) n(S) n(S) c) n(A) n(A – ) n(S)⇔ ––––– + ––––– = ––––– ⇔ n(S) n(S) n(S) ⇔ P(A) + P(A–) = 1 ⇔ P(A–) = 1 – P(A) 4. União de eventos Se A e B forem dois eventos de um espaço amostral S, finito e não vazio, então: n(A � B) = n(A) + n(B) – n(A � B) ⇔ n(A � B) n(A) n(B) n(A � B)⇒ ––––––––– = ––––– + ––––– – –––––––––– n(S) n(S) n(S) n(S) e portanto: Eventos mutuamente exclusivos Se A � � = Ø, então A e B serão chamados mutuamente exclusivos. Note que P(A � B) = 0 e portanto: Se os eventos A1, A2, A3, ..., An de S forem, dois a dois, sempre mutuamente exclusivos, então, de modo análogo, temos: 1––– 13 1 –– 4 13 ––– 52 n(A2)––––– n(S) 0n(Ø) = 0 ⇒ P(Ø) = ––––– ⇒ P(Ø) = 0 n(S) n(S)P(S) = ––––– ⇒ P(S) = 1 n(S) � A � A – = S ⇔ n(A) + n( A– ) = n(S) ⇔ A � A – = Ø� n(A1) 4 1P(A1) = –––––– = –––– = ––––n(S) 52 13 P(Ø) = 0 P(S) = 1 0 ≤ P(A) ≤ 1 P(A – ) = 1 – P(A) P(A � B) = P(A) + P(B) P(A � B) = P(A) + P(B) – P(A � B) P(A1 � A2 � A3 � ... � An) = P(A1) + P(A2) + P(A3) + ... + P(An) Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 17 18 Eventos exaustivos Os eventos A1, A2, A3, ..., An de S, dois a dois, mutuamente exclusivos, são chamados exaustivos se A1 � A2 � A3 � ... � An = S. Neste caso, temos: Assim sendo: P(A1 � A2 � ... � An) = P(A1) + P(A2) + ... + P(An) e P(A1 � A2 � ... � An) = P(S) = 1 � P(A1) + P(A2) + P(A3) + ... + P(An) = 1 1. Joga-se, ao acaso, um dado “honesto” de seis faces numeradas de 1 a 6 e lê-se o número da face voltada para cima. Calcular a pro babilidade de obter o número 2. Resolução a) Na experiência de jogar o dado e ler a face voltada para cima, o espaço amostral é o conjunto S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} e, portanto, n(S) = 6. b) O evento “número 2” é o conjunto A = {2} e, portanto, n(A) = 1. c) A probabilidade de obter o número 2 é , pois P(A) = = Resposta: 2. Joga-se, ao acaso, um dado “honesto” de seis faces numeradas de 1 a 6 e lê-se o número da face voltada para cima. Calcular a probabilidade de obter um número maior do que 4. Resolução a) Na experiência de jogar um dado e ler a face voltada para cima, o espaço amostral é o conjunto S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} e, portanto, n(S) = 6. b) O evento “número maior que 4” é o conjunto A = {5, 6} e, portanto, n(A) = 2. c) A probabilidade de obter um número maior do que 4 é , pois P(A) = = = Resposta: 3. Numa urna, existem 4 bolas numeradas de 1 a 4 que diferem apenas pela numeração. Retiram-se duas bolas ao acaso e simulta neamente. Qual a probabilidade de se obterem bolas com nú me ros que têm soma par? Resolução a) Na experiência de retirar duas bolas da urna, o espaço amos - tral é S = {(1 e 2), (1 e 3), (1 e 4), (2 e 3), (2 e 4), (3 e 4)} e o número de elementos do espaço amostral é n(S) = C4,2 = 6. b) O evento “soma par” é o conjunto A = {(1 e 3), (2 e 4)} e, portanto, n(A) = 2. c) A probabilidade de obter-se “soma par” é , pois P(A) = = = Resposta: 4. Retirando, ao acaso, uma carta de um baralho comum de 52 cartas, qual é a probabilidade de obter-se “uma dama ou uma carta de copas”? Resolução a) Na experiência de retirar uma carta de um baralho comum de 52 cartas, o espaço amostral S é o conjunto de todas as cartas e, portanto, n(S) = 52. b) Se A1 for o evento “dama” e A2 o evento “carta de copas”, então n(A1) = 4 e n(A2) = 13. c) Entre as quatro damas e as treze cartas de copas, existe uma úni ca carta comum: é a dama de copas. Assim sendo, n(A1 � A2) = 1. d) P(A1 � A2) = P(A1) + P(A2) – P(A1 � A2) ⇒ ⇒ P(A1 � A2) = + – = = Resposta: 5. Retirando, ao acaso, uma carta de um baralhocomum de 52 cartas, qual é a probabilidade de obter-se “uma dama ou um rei”? Resolução a) S é o conjunto de todas as cartas e, portanto, n(S) = 52. b) Se A1 for o evento “dama” e A2 o evento “rei”, então n(A1) = 4 e n(A2) = 4. c) Os eventos A1 e A2 são mutuamente exclusivos, pois A1 � A2 = Ø. d) Se A1 e A2 são mutuamente exclusivos, então P(A1 � A2) = P(A1) + P(A2) = + = = Resposta: 1 –– 6 n(A) –––– n(S) 1 –– 6 1 –– 6 1 –– 3 n(A) ––––– n(S) 2 ––– 6 1 ––– 3 1 ––– 3 1 ––– 3 n(A) ––––– n(S) 2 ––– 6 1 ––– 3 1 ––– 3 4 ––– 52 13 ––– 52 1 ––– 52 16 ––– 52 4 ––– 13 4 ––– 13 2 ––– 13 8 ––– 52 4 ––– 52 4 ––– 52 2 ––– 13 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 18 19 6. As 23 ex-alunas de uma turma que completou o Ensino Médio há 10 anos se encontraram em uma reunião comemorativa. Várias delas haviam-se casado e tido filhos. A distribuição das mulheres, de acordo com a quantidade de filhos, é mostrada no gráfico abaixo. Um prêmio foi sorteado entre todos os filhos dessas ex-alunas. A probabilidade de que a criança premiada tenha sido um(a) filho(a) único(a) é a) 1/3 b) 1/4 c) 7/15 d) 7/23 e) 7/25 Resolução A partir da distribuição apresentada no gráfico, temos: 8 mulheres sem filhos. 7 mulheres com 1 filho. 6 mulheres com 2 filhos. 2 mulheres com 3 filhos. Como as 23 mulheres têm um total de 25 filhos, a probabilidade de que a criança premiada tenha sido um(a) filho(a) único(a) é igual a P = . Resposta: E 7. Um município de 628 km2 é atendido por duas emis soras de rádio cujas antenas A e B alcançam um raio de 10 km do município, conforme mostra a figura: Para orçar um contrato publicitário, uma agência precisa avaliar a probabilidade que um morador tem de, circulando livremente pelo município, encontrar-se na área de alcance de pelo menos uma das emissoras. Essa probabilidade é de, aproximadamente, a) 20% b) 25% c) 30% d) 35% e) 40% Resolução A área de alcance de pelo menos uma das emissoras é = 157km2. A probabilidade de um morador en con trar-se na área de al can ce de pelo menos uma das emissoras é = 25%. Resposta: B 8. A figura ilustra uma partida de Campo Minado, o jogo presente em praticamente todo computador pessoal. Quatro quadrados em um tabuleiro 16 x 16 foram abertos, e os números em suas faces indicam quantos dos seus 8 vizinhos contêm minas (a serem evitadas). O número 40 no canto inferior direito é o número total de minas no tabuleiro, cujas posições foram escolhidas ao acaso, de forma uniforme, antes de se abrir qualquer quadrado. Em sua próxima jogada, o jogador deve escolher entre os quadrados marcados com as letras P, Q, R, S e T um para abrir, sendo que deve escolher aquele com a menor probabilidade de conter uma mina. O jogador deverá abrir o quadrado marcado com a letra a) P. b) Q. c) R. d) S. e) T. Resolução Cada um dos 8 quadrados em torno do quadrado que contém o número 2 tem probabilidade de conter uma bomba. Assim, a probabilidade de P ter uma bomba é De modo análogo, as probabilidades de Q, T e S conterem bombas são, respectivamente, . Excluídos os quadrados abertos e os seus vizinhos, restam 16 x 16 – 4 · 9 = 220 quadrados e 40 – (2 + 1 + 3 + 4) = 30 bombas. A probabilidade de R conter uma bomba é � 0,136. Assim, dos cinco quadrados, P, Q, R, S e T, o que tem menor probabilidade de conter uma bomba é Q. Resposta: B 7 –––– 25 π 102 ––––––– 2 157 ––––– 628 2 –– 8 2 1 –– = –– = 0,25. 8 4 1 3 4 ––– = 0,125, ––– = 0,375 e ––– = 0,5 8 8 8 30 –––– 220 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 19 20 9. (UNESP) – Numa pesquisa feita com 200 ho mens, observou-se que 80 eram casados, 20 separados, 10 eram viúvos e 90 eram solteiros. Escolhido um homem ao acaso, a probabilidade de ele não ser solteiro é a) 0,65 b) 0,6 c) 0,55 d) 0,5 e) 0,35 10. Uma casa lotérica oferece cinco opções de jogos. Em cada opção, o apostador escolhe um grupo de K números distintos em um cartão que contém um total de N números disponíveis, gerando, dessa forma, um total de C combinações possíveis para se fazer a marcação do cartão. Ganha o prêmio o cartão que apresentar os K números sorteados. Os valores desses jogos variam de R$ 1,00 a R$ 2,00, conforme descrito no quadro. Um apostador dispõe de R$ 2,00 para gastar em uma das cinco opções de jogos disponíveis. Segundo o valor disponível para ser gasto, o jogo que oferece ao apostador maior probabilidade de ganhar prêmio é o a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 11. Foram preparadas noventa empadinhas de camarão, das quais, a pedido, sessenta deveriam ser bem mais apimentadas. Por pressa e confusão de última hora, foram todas colocadas ao acaso, numa mesma travessa para serem servidas. A probabilidade de alguém retirar uma empadinha mais apimentada é: a) b) c) d) e) 12. (MACKENZIE) – Se 4 bolas são retiradas sucessivamente, ao acaso e sem reposição, de uma caixa contendo bolas numeradas de 1 a 100, a probabilidade de que a primeira bola retirada tenha um número maior que o da última é a) b) c) d) e) 13. (UFRGS) – O Google, site de buscas na internet criado em 1998, usa um modelo matemático capaz de entregar resultados de pesquisas de forma muito eficiente. Na rede mundial de computadores, são realizadas, a cada segundo, 30.000 buscas, em média. A tabela abaixo apresenta a distribuição desse total entre os maiores sites de busca. De acordo com esses dados, se duas pessoas fazem simultanea mente uma busca na internet, a probabilidade de que pelo menos uma delas tenha usado o Google é a) 67% b) 75% c) 83% d) 91% e) 99% 14. (UNICAMP) – Um dado não tendencioso de seis faces será lançado duas vezes. A probabilidade de que o maior valor obtido nos lançamentos seja menor do que 3 é igual a a) b) c) d) 15. (Albert Einstein) – Em um kit com 10 testes rápidos de gravidez, dois estão com defeito de fabricação. Se os dez testes forem alinhados aleatoriamente, a probabilidade de que os dois com defeito fiquem lado a lado no alinhamento é de a) 18% b) 20% c) 16% d) 15% e) 12% 16. (UNESP) – Dois dados convencionais e honestos foram lançados ao acaso. Sabendo-se que saiu o número 6 em pelo menos um deles, a probabilidade de que tenha saído o número 1 no outro é igual a a) b) c) d) e) 17. Em uma central de atendimento, cem pessoas rece beram senhas numeradas de 1 até 100. Uma das senhas é sorteada ao acaso. Qual é a probabilidade de a senha sorteada ser um número de 1 a 20? a) b) c) d) e) Jogo Valor do jogo (R$) Números a serem escolhidos Números disponíveis Combinações possíveis (C ) I 1,50 6 45 8 145 060 II 1,00 6 50 15 890 700 III 2,00 5 60 5 461 512 IV 1,00 6 60 50 063 860 V 2,00 5 50 2 118 760 1 ––– 90 2 ––– 3 1 ––– 60 1 ––– 2 1 ––– 3 1 ––– 100 1 ––– 50 1 ––– 8 1 ––– 4 1 ––– 2 Sites Buscas Google 21.000 Yahoo 2.700 Microsoft 800 Outros 5.500 Total 30.000 1 –– 9 1 –– 7 1 –– 5 1 –– 3 1 –– 18 1 –– 6 2 –– 11 8 –– 11 2 –– 9 80 –––– 100 21 –––– 100 20 –––– 100 19 –––– 100 1 ––––– 100 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 20 18. Sete lâmpadas de néon são dispostas formando um “oito”, como no mostrador de uma calculadora (figura I), e podem ser acesas independentemente umas das outras. Estando todas as sete apagadas, acendem-se quatro delas ao mesmo tempo, ao acaso. A probabilidade de ser formado o algarismo 4, como aparece na figura II, é: a) b) c) d) e) 19. (MACKENZIE) – Escolhe-se, ao acaso, um número de três algarismos distintos tomados do conjunto {1; 2; 3; 4; 5}. A probabilidade de nesse número aparecer o algarismo 2 e não aparecer o algarismo 4 é: a) b) c) d) e) 20. (SANTA CASA-2021) – O símbolo � denota inclusão entre conjuntos. Por exemplo, � � � quer dizer que o conjunto dos números naturais está contido no conjunto dos números inteiros. Dizemos, ainda, que todo conjunto está contido em si mesmo, por exemplo, �� �. Sendo X um conjunto, serão listadas todas as possibilidades de X em que {1, 2} � X � {1, 2, 3, 4, 5}. Sorteando-se aleatoriamente uma dessas possibilidades, a probabilidade de que ela repre sente um conjunto que possui o número 3 como um dos seus elementos é igual a a) b) c) d) e) 21. (MACKENZIE) – 4 homens e 4 mulheres devem ocupar os 8 lugares de um banco. A probabilidade de que nunca fiquem lado a lado duas pessoas do mesmo sexo é: a) b) 1 c) d) e) 22. (FUVEST) – Considerando um polígono regular de n lados, n ≥ 4, e tomando-se ao acaso uma das diagonais do polígono, a proba - bilidade de que ela passe pelo centro é a) 0 se n é par. b) se n é ímpar. c) 1 se n é par. d) se n é ímpar. e) se n é par. 23. (FUVEST) – Numa urna, são depositadas n etiquetas numeradas de 1 a n. Três etiquetas são sorteadas (sem reposição). Qual a probabilidade de que os números sorteados sejam consecutivos? a) b) c) d) e) 6(n – 2) (n – 1) 24. (MACKENZIE) – Em uma das provas de uma gincana, cada um dos 4 membros de cada equipe deve retirar, ao acaso, uma bola de uma urna contendo bolas numeradas de 1 a 10, que deve ser reposta após cada retirada. A pontuação de uma equipe nessa prova é igual ao número de bolas com números pares sorteadas pelos seus membros. Assim, a probabilidade de uma equipe conseguir pelo menos um ponto é a) b) c) d) e) 25. (FUVEST) – Dois dados cúbicos, não viciados, com faces numeradas de 1 a 6, serão lançados simultaneamente. A probabi lidade de que sejam sorteados dois números conse cuti - vos, cuja soma seja um número primo, é de a) b) c) d) e) 26. (FGV) – Em uma urna há 72 bolas idênticas mas com cores diferentes. Há bolas brancas, vermelhas e pretas. Ao sortearmos uma bola da urna, a probabilidade de ela ser branca é 1/4 e a probabilidade de ela ser vermelha é 1/3. A diferença entre o número de bolas pretas e o número de bolas brancas na urna é a) 12 b) 10 c) 8 d) 6 e) 4 27. (FAMERP-2021) – Em uma loteria são sorteados dois números de um conjunto de n números, com n ≥ 5. Se João escolheu cinco dos n números, a probabilidade de que os dois números sorteados estejam entre os números escolhidos por ele é igual a a) b) c) d) e) 28. (UNIFESP) – Uma caixa possui n cartas, numeradas de 1 até n. Desta caixa são sorteadas, ao acaso, m cartas. a) Para n = 10 e m = 6, qual é a probabilidade de que entre as cartas sorteadas tenha saído uma com o número 1? b) Estabeleça uma fórmula que calcule a probabilidade de que, entre as m cartas sorteadas do total de n cartas, tenham saído k cartas pré-estabelecidas, com k variando de 1 até m. Apresente sua fórmula com notação de fatorial, simplificada ao máximo, e com o domínio de validade de n, m e k. 1 ––– 28 1 ––– 5 1 ––– 3 1 ––– 2 1 ––– 35 7 ––– 10 5 ––– 10 3 ––– 10 4 ––– 5 3 ––– 5 4 ––– 5 4 ––– 9 1 ––– 2 3 ––– 8 5 ––– 9 1 ––– 35 1 ––– 32 1 ––– 16 1 ––– 56 1 –– 2 1 –– n 1 ––––– n – 3 (n – 2)! ––––––– 3! n! (n – 3)! ––––––– n! (n – 2)! ––––––– n! (n – 2)! 3! –––––––––– n! 11 ––– 12 9 ––– 10 7 ––– 8 5 ––– 4 15 ––– 16 5 ––– 9 4 ––– 9 1 ––– 3 2 ––– 9 2 ––– 3 20 –––––– n2 – n 10 ––– n! 10 –––––– n2 – n 20 –––––– (n – 2)! 10 –––––– (n – 2)! 21 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 21 29. (UNESP) – Uma loja de departamentos fez uma pesquisa de opinião com 1000 consumidores, para monitorar a qualidade de atendimento de seus serviços. Um dos consumidores que opinaram foi sorteado para receber um prêmio pela participação na pesquisa. A tabela mostra os resultados percentuais registrados na pesquisa, de acordo com as diferentes categorias tabuladas. Se cada consumidor votou uma única vez, a probabilidade de o consumidor sorteado estar entre os que opinaram e ter votado na categoria péssimo é, aproximadamente, a) 20% b) 30% c) 26% d) 29% e) 23% 30. (UNICAMP) – Uma urna contém 50 bolas que se distinguem apenas pelas seguintes características: • X delas são brancas e numeradas sequencialmente com os números naturais de 1 a X. • X + 1 delas são azuis e numeradas sequencialmente com os números naturais de 1 a X + 1. • X + 2 delas são amarelas e numeradas sequencialmente com os números naturais de 1 a X + 2. • X + 3 delas são verdes e numeradas sequencialmente de 1 a X + 3. a) Qual é o valor numérico de X? b) Qual a probabilidade de ser retirada, ao acaso, uma bola azul ou uma bola com o número 12? 31. (FUVEST) – Em uma equipe de basquete, a distribuição de idades dos seus jogadores é a seguinte: Será sorteada, aleatoriamente, uma comissão de dois jogadores que representará a equipe junto aos dirigentes. a) Quantas possibilidades distintas existem para formar esta comissão? b) Qual a probabilidade da média de idade dos dois jogadores da comissão sorteada ser estritamente menor que a média de idade de todos os jogadores? categorias percentuais ótimo 25 regular 43 péssimo 17 não opinaram 15 Idade No. de jogadores 22 1 25 3 26 4 29 1 31 2 32 1 22 5. Probabilidade condicionada Dados dois eventos, A e B, de um espaço amostral S, finito e não vazio, chama-se probabilidade de B con - dicionada a A, a probabilidade de ocorrer B sabendo que já ocorreu A. Representa-se por . Assim: 6. Eventos independentes Dois eventos, A e B, de um espaço amostral S, finito e não vazio, são independentes se, e somente se: 7. Intersecção de eventos Se A e B forem dois eventos de um espaço amostral S, finito e não vazio, então: n(A � B) n(A � B) ÷ n(S) P(A �B) P(B/A) = –––––––– = ––––––––––––– = –––––––– n(A) n(A) ÷ n(S) P(A)� n(A � B) n(A � B) ÷ n(S) P(A �B)P(A/B) = –––––––– = ––––––––––––– = –––––––– n(B) n(B) ÷ n(S) P(B) P(A/B) = P(A) P(B/A) = P(B) P(B/A) n(A � B) P(B/A) = –––––––––– n(A) Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 22 23 Assim sendo: Se A e B forem eventos independentes, então P(B/A) = P(B), P(A/B) = P(A); portanto: Existem duas maneiras de verificar se os eventos A e B são independentes: utilizar a definição ou calcular a probabilidade de A � B. Simbolicamente: A e B independentes ⇔ P(A/B) = P(A) ou A e B independentes ⇔ P(A� B) = P(A) · P(B) P(A � B) = P(A) · P(B/A) P(A � B) = P(B) · P(A/B) P(A � B) = P(A) · P(B) 32. Para analisar o desempenho de um método diagnóstico, realizam-se estudos em populações con tendo pacientes sadios e doentes. Quatro situações distintas podem acontecer nesse contexto de teste: 1) Paciente TEM a doença e o resultado do teste é POSITIVO. 2) Paciente TEM a doença e o resultado do teste é NEGATIVO. 3) Paciente NÃO TEM a doença e o resultado do teste é POSITIVO. 4) Paciente NÃO TEM a doença e o resultado do teste é NEGATIVO. Um índice de desempenho para avaliação de um teste diagnóstico é a sensibilidade, definida como a probabilidade de o resultado do teste ser POSITIVO se o paciente estiver com a doença. O quadro refere-se a um teste diagnóstico para a doença A, aplicado em uma amostra composta por duzentos indivíduos. BENSEÑOR, I. M.; LOTUFO, P. A. Epidemiologia: abordagem prática. São Paulo: Sarvier, 2011. (adaptado). Conforme o quadro do teste proposto, a sensibilidade dele é de a) 47,5% b) 85,0% c) 86,3% d) 94,4% e) 95,0% Resolução A sensibilidade do teste diagnóstico é a probabilidade de o resultado ser positivo, se o paciente estiver com a doença e, portanto, é de = 95% Resposta: E 33. (UNESP) – Um dado convencional e uma moeda, ambos não viciados, serão lançados simultaneamente. Uma das faces da moeda está marcada com o número 3, e a outra com o número 6. A probabi lidade de que a média aritmética entre o número obtido da face do dado e o da face da moeda esteja entre 2 e 4 é igual a a) b) c) d) e) Resolução Sendo m o resultado do lançamento da moeda e d o resul tado do lançamento do dado, com m ∈ {3; 6} e d ∈ {1; 2; 3; 4; 5; 6}, os pares (m; d) que apresentam a média aritmética de m e d entre 2 e 4, excluídos, são (3; 2), (3; 3), (3; 4) e (6; 1). Portanto, a probabilidade pedida é p = = = Resposta: A34. (UNICAMP) – Uma moeda balanceada é lançada quatro vezes, obtendo-se cara exatamente três vezes. A probabilidade de que as caras tenham saído consecutivamente é igual a a) 1/4 b) 3/8 c) 1/2 d) 3/4 Resolução Jogando-se quatro vezes uma moeda balanceada, as possibilidades de se obter exatamente três caras são: Ca Ca Ca Co Ca Ca Co Ca Ca Co Ca Ca Co Ca Ca Ca Dessas quatro possibilidades, em apenas duas delas as três caras são consecutivas (Ca Ca Ca Co; Co Ca Ca Ca). A probabilidade pedida é, pois, = Resposta: C Resultado do teste Doença A Presente Ausente Positivo 95 15 Negativo 5 85 95 ––––– 100 3 ––– 4 1 ––– 2 2 ––– 3 1 ––– 3 1 ––– 4 1 ––– 3 4 –––– 12 4 ––––– 2.6 1 ––– 2 2 ––– 4 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 23 35. (MACKENZIE) – Um professor de matemática entrega aos seus alunos uma lista contendo 10 problemas e avisa que 5 deles serão escolhidos ao acaso para compor a prova final. Se um aluno conseguiu resolver, corretamente, apenas 7 dos 10 problemas, a probabilidade de que ele acerte todos os problemas da prova é a) b) c) d) e) 1 Resolução Existem C10;5 = = = 252 formas de escolher cinco entre as dez questões propostas. Existem C7;5 = = = 21 formas de escolher cinco entre as sete questões que o aluno conseguiu resolver. Assim, a probabilidade de o aluno acertar todos os problemas da prova é = = Resposta: A 36. (Albert Einstein) – Em uma urna vazia foram colocadas fichas iguais; em cada uma delas foi escrito apenas um dos anagramas da palavra HOSPITAL. A probabilidade de que, ao sortear-se uma única ficha dessa urna, no anagrama nela marcado as letras inicial e final sejam ambas consoantes é a) b) c) d) Resolução I) O número total de anagramas da palavra HOSPITAL é P8 = 8! II) O número de anagramas da palavra HOSPITAL que começam e terminam em consoante é 5 · 4 · P6 = 20 · P6 = 20 · 6! III) A probabilidade pedida é = = = Resposta: A 37. Retirando-se uma carta de um baralho comum de 52 cartas, qual a probabilidade de obter-se uma dama, sabendo-se que a carta é de copas? Resolução Sendo A o evento “carta de copas” e B o evento “dama”, temos: n(A) = 13, n(B) = 4 e n(A � B) = 1. Assim: P(B/A) = = Resposta: 38. (INSPER) – O treinador de Rafael propôs a ele o cálculo de um índice de precisão que avalie a sua habilidade como atirador. Para calculá-lo, Rafael precisa: • multiplicar cada pontuação possível do alvo pela proba bilidade de ele acertar uma flecha na faixa correspondente; • somar os resultados das multiplicações feitas para as 6 faixas. Rafael registrou na tabela a seguir as pontuações que ele obteve durante um treino no qual ele lançou 200 flechas. Usando os dados da tabela para estimar as probabilidades, o índice de precisão de Rafael é a) 96 b) 97 c) 98 d) 99 e) 100 Resolução A tabela mostra a pontuação, o número de acertos, a proba - bilidade de Rafael acertar na região do alvo que permite essa pontuação e o índice de precisão para cada região do alvo. Assim, o índice de precisão de Rafael é 1 + 3 + 8 + 20 + 32 + 32 = 96 Resposta: A 39. Retirando-se uma carta de um baralho comum de 52 cartas, os eventos “dama” e “carta de copas” são independentes? Resolução Sendo A o evento “carta de copas” e B o evento “dama”, temos: n(A) = 13, n(B) = 4, n(A � B) = 1 e n(S) = 52. Assim sendo: Primeiro Processo ⇒ ⇒ P(A/B) = P(A) A e B são independentes 77 ––– 84 59 ––– 84 21 ––– 84 7 ––– 84 10 · 9 · 8 · 7 · 6 · 5! ––––––––––––––––––– 5! · 5 · 4. 3 · 2 · 1 10! ––––––––––– (10 – 5)! · 5! 7 · 6 · 5! ––––––––– 2! · 5! 7! ––––––––––– (7 – 5)! · 5! 7 –––– 84 1 –––– 12 21 ––––– 252 9 –– 14 4 –– 7 3 –– 7 5 –– 14 5 ––– 14 20 –––––– 8 · 7 20 · 6! ––––––––– 8 · 7 · 6! 20 · 6! ––––––– 8! 1 ––– 13 n(A � B) ––––––––– n(A) 1 ––– 13 Pontuação 10 20 40 80 160 320 Acertos 20 30 40 50 40 20 Pon tuação Acertos Probabi lidade de acertos Produto da pon tuação pela proba bilidade 10 20 20 1 –––– = ––– 200 10 1 10 · ––– = 1 10 20 30 30 3 –––– = ––– 200 20 3 20 · ––– = 3 20 40 40 40 1–––– = ––– 200 5 1 40 · ––– = 8 5 80 50 50 1 –––– = ––– 200 4 1 80 · ––– = 20 4 160 40 40 1 –––– = ––– 200 5 1 160 · ––– = 32 5 320 20 20 1 –––– = ––– 200 10 1 320 · ––– = 32 10 � 13 1 P(A) = –––– = ––– 52 4 n(A · B) 1 P(A/B) = ––––––––– = ––– n(B) 4 24 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 24 25 Segundo Processo ⇒ ⇒ P(A / B) = P(A) · P(B) ⇒ A e B são independentes Resposta: Os eventos “dama” e “carta de copas” são in depen dentes. 40. Joga-se, ao acaso, um dado “honesto” de seis faces numeradas de 1 a 6 e lê-se o número da face voltada para cima. Sabendo que este número é par, calcule a probabilidade de ser o número 2. Resolução Sendo ND o evento “número 2” e NP o evento “número par”, temos: n(ND) = 1, n(NP) = 3 e n(ND � NP) = 1 Assim sendo: P(ND/NP) = = Resposta: 41. Na experiência de jogar, aleatoriamente, um dado “honesto” de seis faces numeradas de 1 a 6, verificar se os eventos “número dois” e “número par” são independentes. Resolução Sendo ND o evento “número 2” e NP o evento “número par”, temos: n(ND) = 1, n(NP) = 3, n(ND � NP) = 1 e n(S) = 6. Assim sendo: Primeiro Processo ⇒ ⇒ P(ND/NP) � P(ND) ⇔ ND e NP não são eventos independentes Segundo Processo ⇒ ⇒ P(ND � NP) � P(ND) · P(NP) ⇔ ND e NP não são independentes Resposta: Os eventos “número dois” e “número par” não são independentes. 42. Numa urna, existem apenas 6 bolas vermelhas e 4 bolas azuis. As bolas vermelhas são numeradas de 1 a 6 e as bolas azuis, de 1 a 4. Retirando, aleatoriamente, uma bola dessa urna, verificar se os eventos “bola vermelha” e “número par” são independentes. Resolução Sendo BV o evento “bola vermelha” e NP o“número par”; te mos: n(BV) = 6, n(NP) = 5, n(BV � NP) = 3 e N(S) = 10. Assim sendo: Primeiro Processo ⇒ ⇒ P(BV/NP) = P(BV) ⇔ os eventos BV e NP são independentes Segundo Processo ⇒ ⇒ P(BV � NP) = P(BV) · P(NP) ⇔ os eventos BV e NP são independentes Resposta: Os eventos “bola vermelha” e “número par” são in depen dentes. 43. Uma urna contém apenas 10 bolas, sendo 7 azuis e 3 verdes. Retirando-se duas bolas ao acaso e sem reposição da primeira antes de retirar a segunda, qual a probabilidade de as duas bolas serem ver des? a) b) c) d) e) Resolução Representando por PA o evento “primeira bola azul”, SA o evento “segunda bola azul”, PV o evento “primeira bola verde” etc., temos: P(PV � SV) = P(PV) · P(SV/PV) = . = Resposta: A 1 –– 3 n(ND � NP) –––––––––––– n(NP) 1 –– 3 � n(ND > NP) 1 P(ND/NP) = –––––––––––– = ––– n(NP) 3 n(ND) 1 P(ND) = ––––––– = ––– n(S) 6 � n(ND) 1 P(ND) = ––––––– = ––– n(S) 6 n(NP) 3 1 P(NP) = –––––– = ––– = ––– n(S) 6 2 n(ND > NP) 1 P(ND > PP) = –––––––––––– = ––– n(S) 6 � n(BV � NP) 3 P(BV/NP) = –––––––––––– = ––– n(NP) 5 n(BV) 6 3 P(BV) = ––––––– = –––– = ––– n(S) 10 5 � 13 1 P(A) = –––– = ––– 52 4 4 1 P(B) = –––– = –––– 52 13 1 P(A � B) = –––– 52 � n(BV) 6 3 P(BV) = ––––––– = –––– = ––– n(S) 10 5 n(NP) 5 1 P(NP) = ––––––– = –––– = ––– n(S) 10 2 n(BV � NP) 3 P(BV � NP) = –––––––––––– = –––– n(S) 10 1 ––– 4 1 ––– 3 1 ––– 5 2 ––– 15 1 ––– 15 1 ––– 15 2 –– 9 3 ––– 10 Livro 4_Matematica_Rose_2023 13/07/2022 13:43 Página 25 26 44. Em um determinado semáforo, as luzes completam um ciclo de verde, amarelo e vermelho em 1 minuto e 40 se gundos. Desse tempo, 25 segundos são para a luz verde, 5 segundos para a amarela e 70 segundos para a vermelha. Ao se aproximar do semáforo, um veículo tem uma determinada proba bilidade de encontrá-lo na luz verde, amarela ou vermelha. Se essa aproximação for de forma aleatória, pode-se admitir que a probabilidade