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P E S – C R I S T I A N A V I D A L A C C I O L Y
Variável Aleatória e Função
Probabilidade
Variável aleatória
Seja um experimento aleatório com um espaço
amostral S associado, uma variável aleatória ( VA ) é uma função que
associa a cada elemento amostral (que geralmente são elementos não
numéricos) a um número real.
Ou seja, estaremos traduzindo os resultados do espaço
amostral, em valores numéricos. Denotaremos as variáveis aleatórias
( VA's. ) por X, Y, Z, etc.
S
o
s
R
o
X(s)
X
Variável
aleatória
Exemplo:
No experimento “lançar duas moedas”, temos o espaço
amostral:
S = {(co, co), (co, ca), (ca, co), (ca, ca)}
Seja X o evento “ número de caras que aparece”
Temos que X = {0, 1, 2} .
E graficamente podemos visualizar a transformação deste
espaço amostral:
S
(co, co)
(co, ca)
(ca, co)
(ca, ca)
R
0
1
2
Nos podemos encontrar a
probabilidade de x. Se x é um número real,
a probabilidade P(X=x).
Observações
1. Nas aplicações é conveniente trabalhar com números e não
com eventos daí, o uso da variável aleatória;
2. Uma variável aleatória X será discreta se o número de
valores possíveis de X (contra – domínio da função) for
numerável.
Ex.: X: O número de filhos nascidos em uma família. X=
{0, 1, 2, 3, ...}
3. Uma variável é dita contínua, se seu domínio é um
intervalo ou uma coleção de intervalos.
Ex.: X: é o volume de uma caixa d´água. X={0; 0,01; 0,54;
2,8; etc.}
Distribuição de probabilidade discreta
Seja uma variável aleatória discreta X que assumiu os
valores X1, X2, ..., Xn, correspondentes a pontos amostrais
do experimento, associados cada um a uma probabilidade
de ocorrência. Dizemos que os valores X1, X2, ..., Xn e sua
respectivas probabilidades p1, p2, ..., pn definem uma
distribuição de probabilidade discreta.
Função de probabilidade discreta
Quando construímos uma distribuição de probabilidade,
estabelecemos uma correspondência entre os valores da variável
aleatória discreta X e os valores de uma nova variável dada pela
probabilidade de X, P. Esta correspondência é uma função,
chamada de função de probabilidade e representada por P(X=x) ou
P(X). Esta função determina a distribuição de probabilidade da
variável aleatória.
S
o
s
R
o
X(s)
X
Variável
aleatória
R
o
P(x)
P
Função
probabilidade
Exemplo
Numa sala temos 5 rapazes e 4 moças. São
retiradas, aleatoriamente 3 pessoas. Sendo X a
variável aleatória número de rapazes. Qual a
função probabilidade?
X = 0, 1, 2,
3
A função probabilidade será:
1/21 ; se x = 0
P(x) = 15/42; se x = 1
20/42; se x = 2
5/42; se x = 3
Função de distribuição (acumulativa).
Seja X uma variável aleatória. Define-se a função
repartição da variável X, no ponto t, como sendo a
probabilidade de que X assuma um valor menor ou
igual a t.
F(t) = P(X ≤ t).
Exemplo
Suponha que a variável aleatória X, tenha a
seguinte distribuição de probabilidade:
então:
F(1) = P(X≤1) = 0,1
F(2) = P(X≤2) = [P(X=1)+P(X=2)] = F(1) + P(X=2) = 0,1 + 0,2 = 0,3
F(3) = P(X≤3) = [P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)] = F(2) + P(X=3) = 0,3 + 0,4 = 0,7
F(4) = P(X≤4) = [P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)+P(X=4)] = F(3) + P(X=4) = 0,7 + 0,2 = 0,9
F(5) = P(X≤5) = [P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)+P(X=4)+P(X=5)] = F(4) + P(X=5) = 0,9 + 0,1 = 1
Exemplo
0 1 2 3 4 5 X
F(X)
1
0,9
0,7
0,3
0,1
0
x > 5 F(X) = 1
Exemplo
A função distribuição é feita pela
determinação do valor F(X) para cada intervalo
definido:
F(X) =
0; se x< 1
0,1; se 1 ≤ x < 2
0,3; se 2 ≤ x < 3
0,7; se 3 ≤ x < 4
0,9; se 4 ≤ x < 5
1; se x ≥ 5
Exemplo
1. 0 ≤ F(t) ≤ 1
2. P(a < X ≤ b) = F(b) - F(a)
3. F(a) ≤ F(b)
4. P(a ≤ X ≤ b) = F(b) - F(a) + P(X=a)
5. P(a < X < b) = F(b)-F(a)-P(X=b)
6. P(a ≤ X < b) = F(b)-F(a)+P(X=a)-P(X=b)
7. lim F(t) = 0 se t - ∞
8. lim F(t) = 1 se t + ∞
As funções de distribuição, quanto à faixa de variação da variável
aleatória, podem ser limitadas (exemplo: de 0 a + ∞) ou ilimitadas
(- ∞ a + ∞). E, quanto aos valores que a variável aleatória pode
assumir, podem ser discretas ou contínuas.
Exercício
Considere o evento Soma dos pontos no experimento do
lançamento de 2 dados. Determine:
A) O espaço Amostral;
B) Determinar a variável aleatória;
C) A distribuição de Probabilidade;
D) A função probabilidade;
E) O gráfico da função probabilidade;
F) O gráfico da função repartição;
G) A função repartição;
H) Calcule P(3≤ X < 8) ; P(X < 10); P(X > 5);
P(3≤ X ≤ 8).
Fim