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CURSO: Administração DISCIPLINA: Estatística e Probabilidade PROFESSOR: Nelson Aguiar TEMA: Distribuição Binomial de Probabilidades Distribuição binomial A distribuição binomial é uma distribuição discreta de probabilidade, aplicável sempre que o processo de amostragem é do tipo do de Bernoulli . Um processo de Bernoulli é um processo de amostragem no qual: a) em cada tentativa existem dois resultados possíveis e mutuamente exclusivos; eles são denominados, por conveniência, sucesso e insucesso (ou fracasso); b) as séries de tentativas ou observações são constituídas de eventos independentes; c) a probabilidade de sucesso, indicada por p, permanece constante de tentativa para tentativa; em outras palavras, o processo é estacionário. Em geral, se p é a probabilidade de um evento acontecer em uma tentativa única, denominada probabilidade de sucesso, e q = 1 – p é a probabilidade de que o evento não ocorra em qualquer tentativa única, denominada probabilidade de insucesso, então a probabilidade de o evento ocorrer exatamente X vezes em N tentativas, isto é, de que haja X sucessos e N – X insucessos, é dada por: ( ) ( ) O nome binomial se deve ao fato que é o termo de ordem X em p no desenvolvimento do Binômio de Newton (q + p)N. Nessa fórmula, precisamos recordar dois conceitos que você conhece da matemática: fatorial e combinação. Mas não vamos perder tempo com teorias. Analisaremos alguns exemplos apenas para reativar e relembrar a prática. Fatorial de um número N é representado por N! e é dado pela fórmula: N! = N . (N – 1) . (N – 2) . (N –3) . ... . 1 Exemplo 1 Vamos calcular o fatorial de 5. 5! = 5 . 4 . 3 . 2 . 1 → 5! = 120 Exemplo 2 Agora, vamos calcular o fatorial de 9. 9! = 9 . 8 . 7 . 6 . 5 . 4 . 3 . 2 . 1 9! = 362880 Como exemplo de variável binomial, temos o experimento que consiste no lançamento de uma moeda, no qual, em cada lance, podemos ter sucesso ou insucesso no resultado que desejamos. Para o cálculo das combinações de N elementos tomados X a X, representado por CN,X, já mostrado anteriormente, basta utilizarmos a fórmula: Cn,x = ( ) Exemplo 3 Cálculo da combinação de cinco elementos tomados três a três. C5,3 = ( ) ( ) C5,3 = C5,3 = 10 Exemplo 4 Cálculo da combinação de oito elementos tomados cinco a cinco. C8,3 = ( ) C8,3 = C8,3 = 56 Aplicação da distribuição binomial Agora, após recordar um pouco de matemática, vamos analisar exemplos resolvidos da distribuição binomial de probabilidades. Exemplo 5 Vamos determinar a probabilidade de ocorrerem três vezes o n.º 6 em cinco (5) lances de um dado honesto. P(X) = C5.3 . p 3 . q5-3 Lembre-se, ao jogar um dado uma única vez. a probabilidade de ocorrer qualquer resultado é igual a 1/6. Então, p = 1/6. Consequentemente, a probabilidade de não ocorrer esse resultado é igual a 5/6, pois a probabilidade de sucesso somada à probabilidade de insucesso é igual a 1 (ou seja, 100%). Então, q = 5/6. Vamos, então, à solução do exemplo 5. P(X) = ( ) . (1/6) . (5/6)5-3 P(X) = 10 . P(X) = 0,03215 ou 3,215% Exemplo 6 Verificou-se, em uma fábrica, que, em média, 10% dos parafusos produzidos por uma determinada máquina não satisfazem a certas especificações. Se forem selecionados, ao acaso, 10 parafusos da produção diária dessa máquina, determine a probabilidade de exatamente três serem defeituosos. Atenção: sucesso é ocorrer o que desejamos, No caso, desejamos que os parafusos selecionados sejam defeituosos. Portanto, na estatística o sucesso não é necessariamente a parte boa de um experimento. Então, p = 10% = 0, 1 e q = 90% = 0, 9. P(3 defeituosos) = C10.3 . (0,1) 3 . (0,9)7 P(3 defeituosos) = 120 . 0,001 . 0,4782969 P(3 defeituosos) = 0,0574 ou 5,74%. Exemplo 7 Devido às altas taxas de juros, uma empresa informa que 30% de suas contas a receber de outras empresas comerciais encontram-se vencidas. Se um contador escolher, aleatoriamente, uma amostra de cinco contas, determine a probabilidade de exatamente 20% dessas contas estarem vencidas. Importante lembrar-se que 20% das contas escolhidas é: 20% de 5 = 0,20 . 5 = 1 (ou seja, queremos saber a chance de uma única conta estar vencida dentre as cinco que foram escolhidas pelo contador). ( ) ( ) Lembre-se, também, que 30% das contas estão vencidas. Como estamos tentando encontrar uma conta venci da, a probabilidade de sucesso é p = 30%, ou seja, p = 0,3. Logo, q = 0,7. Então: P(X = 1) = C5,1 . 0,3 1 . 0,75-1 P(X = 1) = ( ) . 0,3 . 0,2401 P(X = 1) = 5 . 0,3 . 0,2401 P(X = 1) = 0,36015 ou 36,015% Exemplo 8 Uma firma de pedidos pelos correios enviou uma carta circular que tem uma taxa de respostas de 10%. Suponha que 20 cartas circulares são endereçadas a uma nova área geográfica, como um teste de mercado. Considerando que na nova área é aplicável a taxa de respostas de 10%, determine a probabilidade, usando a fórmula de probabilidade s binomiais, de apenas uma pessoa responder. Como a probabilidade de resposta é de 10%, e o sucesso (o que queremos que aconteça) é que uma pessoa responda, p = 0,1, logo q = 0,9. A minha amostra é de 20 cartas. Então, N = 20. Como queremos determinar a probabilidade de uma pessoa responder, X = 1. ( ) ( ) P(X = 1) = C20,1 . 0,1 1 . 0,920-1 P(X = 1) = ( ) . 0,1 . 0,135085171 P(X = 1) = 20 . 0,1 . 0,135085171 P(X = 1) = 0,27017 ou 27,017% Exemplo 9 Durante um ano particular, 70% das ações ordinárias negociadas na Bolsa de Valores do Rio de Janeiro tiveram sua cotação aumentada, enquanto 30% tiveram sua cotação diminuída ou estável. No começo do ano, um serviço de assessoria financeira escolhe dez ações como s endo especialmente recomendadas. Se as dez ações representam uma seleção aleatória, usando a fórmula de probabilidades binomiais, qual a probabilidade de que todas as dez ações escolhidas tenham tido suas cotações aumentadas? Escolhemos dez ações. Então, N = 10. Desejamos que as dez tenham tido sucesso, ou seja, as dez aumentaram suas cotações. Então, X = 10. A probabilidade de sucesso é de 70%, logo p = 0,7, em consequência, q = 0,3. ( ) ( ) P(X = 10) = C10,10 . 0,7 10 . 0,310-10 P(X = 10) = ( ) . 0,028248 . 1 Lembre-se, o fatorial de zero, por definição, é igual a 1. Lembre-se, também, que qualquer número real elevado a zero é igual a 1. P(X = 10) = 1 . 0,028248 . 1 P(X = 10) = 0, 028248 ou 2,8248% Pelo resultado, verificamos que a chance de as dez ações escolhidas terem, todas elas, as suas cotações aumentadas, é muito pequena. Exercícios Nos exercícios a seguir, marque a alternativa correta. 1. Verifica-se, em uma fábrica, que, em média, 10% dos parafusos produzidos por uma determinada máquina não satisfazem a certas especificações. Se forem selecionados, ao acaso, oito parafusos da produção diária dessa máquina, usando a fórmula de probabilidades binomiais, determine a probabilidade de nenhum dele s ser defeituoso. ( ) 0,431% ( ) 4,305% ( ) 43,05% ( ) 6,498% ( ) 64,98% 2. Em um concurso realizado para trabalhar em determinada empresa de exportação, 10% dos candidatos foram aprovados.Se escolhermos, aleatoriamente, dez candidatos desse concurso, qual a probabilidade de que exatamente dois deles tenham sido aprovados? ( ) 0,43% ( ) 4,3% ( ) 43% ( ) 0,1937% ( ) 19,37% 3. Em determinada turma de uma universidade, em 2006, 20% dos alunos foram reprovados em Matemática Comercial e Financeira. Se escolhermos, aleatoriamente, oito alunos dessa turma, qual a probabilidade de exatamente três desses alunos terem sido reprovados? ( ) 32,77% ( ) 0,8% ( ) 16,39% ( ) 14,68% ( ) 7,32% 4. Qual a probabilidade de obtermos exatamente cinco coroas em seis lances de uma moeda não viciada? ( ) 9,375% ( ) 1,5625% ( ) 15,625% ( ) 10,9375% ( ) 4,375% 5. Em um ano particular, 30% dos alunos de determinada Faculdade de Medicina do Estado de São Paulo foram reprovados em Clínica Geral. Se escolhermos, aleatoriamente, dez alunos dessa universidade que tenham cursado Clínica Geral, qual a probabilidade de exatamente três deles terem sido reprovados? ( ) 14,68% ( ) 2,7% ( ) 26,68% ( ) 8,24% ( ) 10,94%
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