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Instituto Nacional de Telecomunicações Curso de NB006 Probabilidade e Estatística 5o Período Lista de exercícios – Capítulo 4 1o Semestre de 2018 Renan Ralpe Sthel Duque Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações NB006 – Probabilidade e Estatística Lista de exercícios de NB006 – Capítulo 4 2 01) Se 20 % dos bits transmitidos por um transmissor acusam defeito, determine a probabilidade de que, em 4 bits transmitidos ao acaso. a) Um seja errado b) Nenhum esteja errado c) Ao menos dois estejam errados Resposta: a) 4096,01 XP b) 4096,00 XP c) 1808,02 XP 02) Dez por cento das peças produzidas por certo processo de fabricação acusam defeitos. Determine a probabilidade de que, em uma amostra aleatória de 10 peças, exatamente duas sejam defeituosas, utilizando: a) Distribuição binomial. b) Aproximação de Poisson. Resposta: a) 1937,02 XP b) 1839,02 XP 03) Determine a área sob a curva normal padronizada, entre: a) 0z e 2,1z b) 68,0z e 0z c) 46,0z e 21,2z d) 81,0z e 94,1z Resposta: a) 3849,02,10 ZP b) 2518,0068,0 ZP c) 6636,021,246,0 ZP d) 1828,094,181,0 ZP 04) Se a expressão “área” se refere à área sob a curva normal (Gaussiana) padronizada, determine o valor ou os valores de z tais que: a) área entre 0 e z é 0,3770 b) área à esquerda de z é 0,8621 Resposta: a) 16,1z , b) 09,1z 05) Se 3% das lâmpadas fabricadas por uma empresa são defeituosas, determine a probabilidade de que, em uma amostra de 100 lâmpadas : a) nenhuma seja defeituosa b) 2 sejam defeituosas. c) 5 sejam defeituosas. Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações NB006 – Probabilidade e Estatística Lista de exercícios de NB006 – Capítulo 4 3 Resposta: a) 0497,0 b) 2241,0 c) 1008,0 06) Determine a probabilidade de que 200 jogadas de uma moeda, resultem entre 80 e 120 caras, inclusive. Resposta: 9951,0 07) Suponha que um sistema seja formado por 100 componentes, cada um dos quais tenha confiabilidade igual a 0,95. (Isto é, a probabilidade de que o componente funcione adequadamente durante um período especificado é igual a 0,95). Se esses componentes funcionarem independentemente um do outro, e se o sistema completo funcionar adequadamente quando ao menos 80 componentes funcionarem, qual será a confiabilidade do sistema? Dica: faça o número de componentes que funcionam igual a X, e calcule probabilidade de estar entre 80 e 100. Resposta: 994,0 08) Em um exame, a relação das notas dos estudantes, resultou na mesma distribuição obtida através do teorema do limite central, em que a média foi de 80 e a variância foi de 100. a) Determine os escores padronizados de dois estudantes cujas notas foram 90 e 60. b) Determine as notas de dois estudantes cujos escores padronizados foram –0,5 e 1,3. c) Determine as notas de dois estudantes cujos escores padronizados foram –0,6 e 1,2. Resposta: 9274)9375)21) 212121 XXbXXbZZa 09) O peso médio de 500 estudantes do sexo masculino de uma certa escola na Inglaterra é de 151 lb e desvio padrão de 15 lb. Supondo os pesos distribuídos normalmente, determine: a) Quantos estudantes pesarão entre 119,5 lb e 155,5 lb. b) Quantos estudantes pesarão acima de 185,5 lb. Resposta: estudantesbestudantesa 5)300) 10) Considere um teste de admissão em uma empresa. A relação de notas dos candidatos ao emprego, resultou na mesma distribuição obtida através do teorema do limite central, ou seja, normal. Sabe-se que a média foi de 80 e a variância foi de 100. Pede-se: a) Os valores padronizados de dois candidatos cujas notas foram 80 e 50. b) Os valores das notas de dois candidatos, cujos valores padronizados foram –0,5 e 1,3. Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações NB006 – Probabilidade e Estatística Lista de exercícios de NB006 – Capítulo 4 4 Resposta: 9375)30) 2121 XXbZZa 11) Transmite-se um milhão de bits . Cada bit é representado por zero ou um, com probabilidades iguais de transmissão. Estime a probabilidade de transmissão de no mínimo 501.000 bits uns. 12) Desenhe a curva normal padronizada e determine o valor de Z tal que: a) A área entre 0 e Z seja igual a 0,3078. b) A área á esquerda de Z seja igual a 0,998. Resposta: a) 87,0Z b) 88,2Z 13) Determine a área sob a curva normal padronizada: a) Entre 81,0z e 2,2z b) Entre 78,0z e 0z c) Entre 5,0z e 1,2z Resposta : 6736,0)2823,0)1951,0) cba 14) Em uma transmissão digital, se 40% dos bits transmitidos por um rádio digital acusam defeito, determinar a probabilidade de que de 10 bits transmitidos ao acaso, a) Nenhum esteja errado: b) Menos de três estejam errados. c) Um esteja errado. Resposta : 0404,01)1674,0)3()006,0)0() XPcXPbXPa 15) A probabilidade de um bit errado em uma linha de comunicação é de 310 . Encontre a probabilidade de que em um bloco de 1000 bits tenha cinco ou mais erros. Resposta : 0,003% 16) Uma linha de produção produz três tipos de componentes eletrônicos. O custo de produção do primeiro tipo é de R$50,00, do segundo tipo é de R$80,00 e do terceiro tipo é de R$100,00. Sabe-se que as quantidades de componentes produzidos do segundo e do terceiro tipo são iguais, e que são produzidos 3 vezes mais componentes do primeiro tipo que do segundo. Considerando que a variável aleatória discreta X corresponde ao custo de produção destes componentes, pede-se: a) Qual é o custo médio de produção destes componentes? b) Determine a variância do custo de produção destes componentes. Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações NB006 – Probabilidade e Estatística Lista de exercícios de NB006 – Capítulo 4 5 c) Se são produzidas 1000 peças, qual é a probabilidade do custo total de produção estar entre R$65500,00 e R$67000,00? Resposta: a) 66 reais b) 4242 X c) 71,762% 17) Um determinado banco possui uma média de 4 pessoas aguardando atendimento na fila durante a primeira meia hora após sua abertura. Qual é a probabilidade de na primeira meia hora de funcionamento deste banco de um determinado dia existirem até 2 pessoas na fila aguardando atendimento? Resposta: 23,81% 18) As resistências dos resistores 1R , 2R , 3R e 4R são variáveis aleatórias independentes, cada uma delas uniformemente distribuída no intervalo 550,450 ohms. Usando o Teorema do Limite Central, calcule a probabilidade da resistência equivalente da associação em série dos quatro resistores estar dentro do intervalo 2050,1900 ohms. Resposta: 76,609% 19) Suponha que S uma tensão aleatória, varie entre 0 volt e 1 volt e seja uniformemente distribuída sobre este intervalo. Suponha que o sinal S seja perturbado por um ruído aleatório independente, aditivo, N, o qual seja uniformemente distribuído entre 0 e 2 volts, gerando o sinal NSV . Determine a tensão esperada do sinal resultante. Resposta: 2 3 VE 20) Em uma determinada comunidade, a probabilidade de encontrar uma pessoa com altura superior a 1,80 m é de 15%. Pede-se: a) Se forem selecionadas 1000 pessoas desta comunidade, qual é a média e o desvio padrão da quantidade de pessoas que possuem altura maior que 1,80 m? b) Qual é a probabilidade do número de pessoas desta comunidade com altura maior que 1,80 m estar entre 130 e 160 pessoas? Resposta: a) 150][ XE 29,11X b) 77,494% 21) Em um certo tipo de fabricação de fita magnética, ocorrem defeitos a uma taxa de 2 a cada 2000 metros. Qual a probabilidade de que um rolo com 2000 metros de fita magnética tenha pelo menostrês defeitos? Resposta: 32,33% Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações NB006 – Probabilidade e Estatística Lista de exercícios de NB006 – Capítulo 4 6 22) Em uma transmissão digital, a probabilidade de um bit ser recebido com erro é de 0,8%. Pede-se: a) Qual é a média e o desvio padrão de bits recebidos com erro, se observarmos blocos de recepção de 100 mil bits? b) Considerando a recepção de um bloco de 100 mil bits, determine a probabilidade de encontrar entre 780 e 830 bits recebidos com erro. Resposta: a) 800][ XE 17,28X b) 61,67% 23) Os átomos de um elemento radioativo estão se desintegrando aleatoriamente. Se cada grama desse elemento, em média, emite 3,9 partículas alfa por segundo, qual é a probabilidade de que durante o próximo segundo, o número de partículas alfa emitidas de um grama seja no mínimo 2? Resposta: 90,08% 24) Um dado é viciado de forma que a probabilidade de ocorrência do valor 1 após um lançamento é 3 vezes maior do que a probabilidade de ocorrência de qualquer outro valor.. Pede-se: a) Qual é a pontuação média obtida após um grande número de lançamentos? b) Qual é a variância e o desvio padrão da pontuação obtida após um grande número de lançamentos? c) Se este dado é lançado 6 vezes, qual é a probabilidade de aparecer um resultado menor do que 5 em 4 lançamentos? d) Se este dado é lançado 100 vezes, qual é a probabilidade de aparecer o resultado 1 mais do que 35 vezes? Resposta: a) 2,875 b) 36,32 X 83,1X c) 29,66% d) 69,85% 25) Uma fonte de informação produz símbolos de forma aleatória a partir de um alfabeto de 5 símbolos: edcbaS ,,,, . As probabilidades dos símbolos são: 2 1][ aP 4 1][ bP 8 1][ cP 16 1][ dP 16 1][ eP Um sistema de compactação de dados codifica os símbolos em sequências binárias da seguinte forma: Símbolo Código a 1 b 01 c 001 d 0001 e 00001 Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações NB006 – Probabilidade e Estatística Lista de exercícios de NB006 – Capítulo 4 7 Considere que a variável aleatória X corresponde ao comprimento da sequência binária (número de bits) de saída para cada uma das 5 letras do alfabeto. Pede-se: a) A média do número de bits de um símbolo enviado por esta fonte de informação. b) O desvio padrão do número de bits de um símbolo enviado por esta fonte de informação. c) Se a fonte transmitir 8 símbolos, determine a probabilidade de serem transmitidas pelo menos duas vogais. Resposta: a) 1,9375 b) 1,1973 c) 98,49% 26) Uma máquina de refrigerante está regulada de modo a despejar uma média de 200 mililitros de refrigerante por copo. Se a quantidade de bebida despejada segue uma distribuição gaussiana com desvio padrão de 15 mililitros, responda: a) Qual é a probabilidade de que um copo contenha entre 191 e 212 mililitros? b) Abaixo de quantos mililitros temos os 25% menores volumes da bebida? Resposta: a) 51,4% b) 189,95 ml 27) Em uma avaliação, sabe-se que 93,32% dos alunos de uma turma obtiveram nota abaixo de 75 pontos, e 69,15% dos alunos desta mesma turma obtiveram nota acima de 55 pontos nesta mesma avaliação. Sabendo que a nota de um aluno qualquer desta turma é uma variável aleatória Gaussiana, determine a média e o desvio padrão das notas da turma nesta avaliação. Resposta: 60][ XE 10X 28) O número médio de mensagens de email enviadas por um computador servidor é de 120 emails por hora. A variável aleatória X representa o número de mensagens que este servidor envia em 2 minutos. Pede-se: a) O valor médio da variável aleatória X . b) A probabilidade deste servidor enviar até 2 emails nos próximos 2 minutos. Resposta: a) 4 b) 23,81% 29) A variável aleatória Binomial X representa o número de veículos que necessitam de manutenção dentro da garantia do primeiro ano de uso. Para uma concessionária que vende 20 veículos por mês, a função característica de X é dada por 208,02,0)( jwX ejw . Pede-se: a) Determine o número médio de veículos que necessitam de manutenção dentro da garantia no primeiro ano de uso. b) A probabilidade de exatamente 2 veículos de um lote de 20 veículos vendidos necessitarem de manutenção dentro da garantia no primeiro ano de uso. Resposta: a) 4 b) 13,69% Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações NB006 – Probabilidade e Estatística Lista de exercícios de NB006 – Capítulo 4 8 30) Uma indústria fabrica lâmpadas que possuem um determinado valor em horas, de tempo médio de vida útil. Sabendo que a variável aleatória Gaussiana X indica o tempo de vida destas lâmpadas com variância igual a 1600 h², e que 93,32% das lâmpadas duram menos do que 860 horas, determine a porcentagem de lâmpadas que duram acima de 720 horas. Resposta: 97,725% 31) Um submarino atira 4 torpedos contra um porta-aviões. O porta-aviões só será afundado de 2 ou mais torpedos o atingirem. Sabendo que a probabilidade de um torpedo acertar o porta-aviões é de 40%, qual é a probabilidade de afundar o porta-aviões? Resposta: 52,48% 32) A distribuição dos pesos de coelhos criados em uma granja pode ser representada por uma distribuição Gaussiana, de desvio padrão de 0,8 Kg. Sabendo que 0,6209% dos coelhos pesam mais do que 7 Kg, pede-se: a) A média de peso dos coelhos desta granja. b) Sabendo que um abatedouro comprará coelhos e pretende classificá-los de acordo com o peso, da seguinte forma: 20% dos mais leves como pequenos, os 55% seguintes como médios, os 15% seguintes como grandes e os 10% mais pesados como extras. Determine os limites de pesos 1x , 2x e 3x para cada classificação. Resposta: a) 5 Kg b) Kgx 328,41 Kgx 536,52 Kgx 024,63 33) Um processo para fabricação de placas de vidro conduz a uma média de quatro pequenas bolhas por 10 m² de vidro, considerando placas de 2 m por 5 m. Pede-se: a) Considerando placas de vidro de dimensões 3 m por 5 m, qual o número médio de bolhas encontrado? b) Qual é a probabilidade de uma placa de vidro de dimensões 3 m por 5m possuir até uma bolha? Resposta: a) 6][ XE b) 1,74% Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações NB006 – Probabilidade e Estatística Lista de exercícios de NB006 – Capítulo 4 9 34) O tempo médio de vida de certo tipo de um pequeno motor é de dez anos, com variância de 4 anos². Considere que este tempo de vida segue uma distribuição Gaussiana. Pede-se: a) Se o fabricante substitui gratuitamente os motores que falharem enquanto estiverem dentro do período de garantia, e o mesmo deseja substituir somente 4% dos motores que falham, quanto tempo de garantia deve ser oferecido? b) Qual é a probabilidade de um motor durar menos do que 12 anos? Resposta: a) 6,5 anos b) 84,14% 35) O medicamento usado no tratamento de determinada enfermidade E é administrado por uma seringa. A dosagem correta para a enfermidade E é de mg de medicamento. Por causa das variações nas seringas na leitura da escala e na mistura dos fluidos que compõem o medicamento, a dose real administrada (em mg) é uma variável aleatória X Gaussiana de média mg. Pede-se: a) Sabendo que a probabilidade da dose do medicamento administrada ser menor que 12 mg é de 89,44% e que a probabilidade da dose do medicamento administrada ser maior que 9,2 mg é de 69,15%, determine o valor da dosagem correta do medicamento e o desvio padrão da dose administrada. b) Se uma overdose clínica ocorrer para um paciente que receber uma dose maior do que 14,56 mg do medicamento, determine a probabilidade de um paciente ter uma overdose. Resposta: a) mg 10 mg 6,1X b) 0,2185% 36) Uma grande empresa industrial permite um desconto em qualquer fatura paga dentro de 30 dias. A cada 20 faturasselecionadas aleatoriamente, em média 2 faturas recebem o desconto. Em uma auditoria ocorrida na empresa, 20 faturas foram selecionadas aleatoriamente. Determine a probabilidade de no máximo duas faturas receberem o desconto. Rsposta: 67,69% 37) Na questão anterior, considere o mesmo valor da probabilidade de uma fatura receber o desconto que você determinou. Se 10 mil faturas são selecionadas aleatoriamente, determine a probabilidade do número de faturas com desconto estar entre 950 e 1030 faturas. Resposta: 79,395%