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Profª Maria Cecilia Probabilidade http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://static.hsw.com.br/gif/population-six-billion-1.jpg&imgrefurl=http://martabolshaw.blogspot.com/2008/03/estatstica-descritiva.html&usg=__4dC9fNTyTam3joK0x6JX0mfXEdQ=&h=329&w=400&sz=15&hl=pt-BR&start=7&tbnid=nfv_vsRvJTKCGM:&tbnh=102&tbnw=124&prev=/images?q=estat%C3%ADstica&gbv=2&ndsp=18&hl=pt-BR&sa=N Introdução No nosso cotidiano, lidamos sempre com situações nas quais nos defrontamos com a incerteza do resultado, embora, muitas vezes, os possíveis resultados sejam conhecidos É preciso, então, dispormos de uma medida que exprima a incerteza presente em cada um destes acontecimentos. Tal medida é a probabilidade. Conceitos Básicos Um experimento aleatório é um processo que acusa variabilidade em seus resultados, isto é, repetindo-se o experimento sob as mesmas condições, os resultados poderão ser diferentes O espaço amostral de um experimento aleatório é o conjunto de todos os resultados possíveis desse experimento. Aqui, usaremos a letra grega Ω (ômega) para representá-lo. Notação P: denota probabilidade (ou Pr) A, B, C: denotam eventos específicos P(A): a probabilidade de ocorrência do evento A (ou Pr(A)) A = “evento” lâmpada funcionando P(A) = 0,999 → probabilidade da lâmpada estar funcionando Conceito clássico Seja A evento de um espaço amostral Ω finito, cujos elementos são igualmente prováveis. Define-se probabilidade do evento A como: 𝑃 𝐴 = #𝐴 #Ω Propriedades da Probabilidade 1. P(A) ≥ 0 para qualquer evento A. 2. Qualquer espaço amostral tem probabilidade 1, P(Ω) = 1 para qualquer espaço amostral Ω. 3. Se dois eventos são mutuamente excludentes, a probabilidade de ocorrência de um ou do outro é igual à soma de suas probabilidades. Simbolicamente, P(A U B) = P(A) + P(B) 4. P(A U B) = P(A) + P(B) – P(A B) Propriedades 5. P () = 0 , a probabilidade de ocorrência do conjunto vazio é nula. O conjunto vazio é também chamado evento impossível. 6. P(A – B) = P(A) – P(A B) 7. Se A B, P(A) ≤ P(B) 8. P(Ei) + P( ത𝐸𝑖) = 1 , a soma da probabilidade de um evento com a probabilidade de seu evento complementar é sempre igual a 1. Exemplos: 1) Qual a probabilidade de se extrair um ás de baralho bem misturado de 52 cartas? 2) Qual a probabilidade de obter um 3 ou um 4 em uma jogada de um dado equilibrado? 3) Qual a probabilidade de obtermos 7 jogando duas vezes um dado? 4) Numa gaveta, há dez pares distintos de meias. Em um dos pares, ambos os pés estão furados. Se tiramos um pé de meia por vez, ao acaso, qual a probabilidade de tirarmos dois pés de meia, do mesmo par, NÃO furados, em duas retiradas ? 5) Um número é escolhido entre os 20 primeiros inteiros, 1 a 20. Qual é a probabilidade de que o número escolhido seja (i) par? (ii) primo? (iii) quadrado perfeito? 6) Uma urna contém 6 bolas pretas, 2 bolas brancas e 8 bolas verdes. Uma bola é escolhida ao acaso desta urna. Qual é a probabilidade de que (i) a bola não seja verde? (ii) a bola seja branca? (iii) a bola não seja nem branca nem verde? 7) Em uma prova caíram dois problemas. Sabe-se que 132 alunos acertaram o primeiro, 86 erraram o segundo, 120 acertaram os dois e 54 acertaram apenas um. Sorteando-se ao acaso um desses alunos, qual é a probabilidade de que (i) não tenha acertado qualquer um dos dois problema? (ii) tenha acertado apenas o segundo problema? Regra da Multiplicação Exemplo introdutório i. Num teste, são aplicadas 2 questões de múltipla escolha. Na primeira questão, as respostas possíveis são V ou F. Na segunda, a, b, c, d ou e. Se um aluno decidir “chutar” a respostas, quantas alternativas terá? Qual a probabilidade de gabaritar a prova? ii. Um fabricante produz um lote de 50 peças, das quais 6 são defeituosas. Se escolhermos duas peças aleatoriamente, qual a probabilidade de ambas serem boas? iii. Um fabricante produz um lote de 50 transistores, dos quais 6 são defeituosos. Se realizarmos duas retiradas de peças aleatoriamente e em sequência, com reposição– considerar que o transistor da primeira retirada é reposto ao lote antes da segunda retirada – qual a probabilidade de ambas serem boas? Conclusão Antes de aplicarmos a regra da multiplicação, devemos identificar se o experimento seguinte é dependente da ocorrência do evento anterior. Notação: se P (B | A) ≠ P (B) Lê-se: P (B | A) Probabilidade de B tal que A tenha ocorrido (ou dado que A tenha ocorrido) Portanto, a Regra da Multiplicação é: P (A e B) = P (A) x P (B | A) 8) A probabilidade de que um homem esteja vivo daqui a 30 anos é 2/5; a de sua mulher, 2/3. Calcular a probabilidade de que daqui a 30 anos: i. Ambos estejam vivos ii. Somente o homem esteja vivo iii. Nenhum esteja vivo iv. Pelo menos um esteja vivo Eventos independentes Dois eventos A e B são independentes se a ocorrência de um deles NÃO afeta a probabilidade de ocorrência do outro. Eventos Independentes REGRA INTUITIVA Multiplicamos a probabilidade de ocorrência de A pela probabilidade de ocorrência de B, que deve ser calculada considerando a ocorrência prévia de A REGRA FORMAL P (A e B) = P(A) x P(B) Somente se A e B são independentes P (A e B) = P(A) x P(B|A) Regra da Multiplicação Definição axiomática Seja Ω um espaço amostral associado a um experimento aleatório. Probabilidade é uma função, denotada por P, que associa a cada evento A de Ω um número real P(A) que satisfaz os seguintes axiomas: Axioma 1 : P(A)≥ 0 Axioma 2 : P(Ω) = 1 Axioma 3 : A∩B = ∅ ⇒ P(A∪B) = P(A) + P(B) 9. Em uma urna há 15 bolas numeradas de 1 a 15. Três bolas são tiradas da urna sem reposição. Qual a probabilidade de: a) O menor número seja 7? b) O maior número seja 7? 10. Um lote é formado por 10 artigos bons, 4 com defeitos menores e 2 com defeitos graves. Um artigo é escolhido ao acaso. Ache a probabilidade de que: a) ele não tenha defeitos; b) ele não tenha defeitos graves; c) ele seja perfeito ou tenha defeitos graves. Probabilidade Condicional 1ª situação: Lançamento de um dado equilibrado; Qual a probabilidade de sair a face 3? 2ª situação: Lançamento de um dado equilibrado; Saiu uma face ímpar. Qual a probabilidade de sair a face 3? Probabilidade Condicional P(AB) = 𝑃(𝐴∩𝐵) 𝑃(𝐵) B passa a ser o novo espaço amostral, concentrar no evento B, os demais já estão descartados. Exemplos: 11. De um total de 500 empregados, 200 possuem plano pessoal de aposentadoria complementar, 400 contam com o plano de aposentadoria complementar oferecido pela empresa e 200 empregados possuem ambos os planos. Sorteia-se aleatoriamente um empregado dessa empresa. a) Qual é a probabilidade de que ele tenha algum plano de aposentadoria complementar? b) Qual é a probabilidade de que ele não possua qualquer plano de aposentadoria complementar? c) Se o empregado conta com o plano de aposentadoria complementar oferecido pela empresa, qual é a probabilidade de que ele tenha plano pessoal de aposentadoria complementar? d) Se o empregado tem plano pessoal de aposentadoria complementar, qual é a probabilidade de que ele conte com o plano de aposentadoria complementar da empresa? 12. Uma escola de ensino médio tem 400 alunos em seu cadastro, sendo que: I. 140 são rapazes; II. 200 são moças que já concluíram o curso; e III. 30 rapazes ainda não concluíram o curso. Ao se selecionar aleatoriamente um nome desse cadastro e sabendo-se que o nome retirado foi o de um rapaz, qual a probabilidade de ele já ter concluído o ensino médio? 13. Em uma escola o 20% dos alunos tem problemas visuais, o 8% problemas auditivos e 4% tem problemas visuais e auditivos. Selecionamos um aluno desta escola ao acaso: a) se aluno selecionado tem problemas visuais, qual é a probabilidade de que tenha problemas auditivos? b) qual é a probabilidade de não ter problemas visuais ou ter problema auditivos ? 14. Uma equipe de Fórmula1 estima que seu piloto tem 50% de chances de vencer a corrida quando esta se realiza sob chuva. Caso não chova durante a corrida, suas chances de vitória cai para 25%. Os meteorologistas estimam em 30% as chances de chover durante a corrida, qual a probabilidade desse piloto vencer? 15)Numa certa escola de primeiro grau, a probabilidade de um aluno selecionado aleatoriamente provir de um lar com somente o pai ou a mãe presente é 0,36 e a probabilidade de ele provir de um lar com somente o pai ou a mãe presente e ser um estudante fraco (que geralmente é reprovado) é 0,27. Qual é a probabilidade de um aluno selecionado aleatoriamente ser um estudante fraco, dado que ele provém de um lar com somente o pai ou a mãe presente? Teorema de Bayes Há casos em que há mais de duas “causas” possíveis para o evento A, ou seja, mais de dois caminhos que levam ao evento A. Podemos dizer que P(Bi | A) é a probabilidade de o evento A ter sido alcançado através do i-ésimo ramo da árvore (com i = 1, 2, ..., k) e pode ser mostrado da árvore (com i = 1, 2, ..., k) que essa probabilidade é igual à razão da probabilidade associada ao i-ésimo ramo pela soma das probabilidades associadas com todos os k ramos que alcançam A. 16) Uma montadora trabalha com 2 fornecedores (A e B) de uma determinada peça. As chances de que uma peça proveniente dos fornecedores A e B esteja fora das especificações são 10% e 5% respectivamente. A montadora recebe 30% das peças do fornecedor A e 70% de B. Se uma peça do estoque inteiro é escolhido ao acaso: (a) Calcule a probabilidade de que ela esteja fora das especificações. (b) Se uma peça escolhida ao acaso está fora das especificações, qual é a probabilidade que venha do fornecedor fornecedor A ? 17) Um gerente de banco tem que decidir se concede ou não empréstimo aos clientes que o solicitam. Ele analisa diversos dados para estudar a possibilidade de o cliente vir a ficar inadimplente. Com base em dados passados, ele estima em 15% a taxa de inadimplência. Dentre os inadimplentes, ele tem 80% de chance de tomar a decisão certa, enquanto essa chance aumenta para 90% entre os clientes adimplentes. Esse gerente acaba de recusar um empréstimo. Qual é a probabilidade de ele ter tomado a decisão correta? 18) Numa fábrica de enlatados, as linhas de produção I, II e III respondem por 50, 30 e 20% da produção total. Se 0,4% das latas da linha I são lacradas inadequadamente e as percentagens correspondentes às linhas II e III são de 0,6% e 1,2%, respectivamente, qual é a probabilidade de uma lata lacrada impropriamente (e descoberta na inspeção final de produtos prontos) provir da linha de produção I? 19) Uma caixa contém três moedas. A moeda 1 é honesta, a moeda 2 tem duas caras e a moeda 3 é viciada de tal modo que cara é duas vezes mais provável que coroa. Uma moeda é escolhida ao acaso e lançada. a) Qual é a probabilidade de observarmos cara e moeda 1? b) Qual é a probabilidade de observarmos cara? c) Se o resultado foi cara, qual a probabilidade de que a moeda lançada tenha sido a moeda 1?
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