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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO AlfaCon Concursos Públicos Lei do Direito Autoral nº 9.610, de 19 de Fevereiro de 1998: Proíbe a reprodução total ou parcial desse material ou divulgação com fins comerciais ou não, em qualquer meio de comunicação, inclusive na Internet, sem autorização do AlfaCon Concursos Públicos. 1 ÍNDICE Distribuições Contínuas de Probabilidade ������������������������������������������������������������������������������������������������������2 Introdução ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2 Distribuição Normal ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2 Como Reconhecer a Questão de Distribuição Normal? ������������������������������������������������������������������������������������������2 Características da Curva Normal: ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3 Distribuição Normal Padronizada ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������4 Tabela 1 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������5 Tabela 2 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������6 Tabela 3 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������7 AlfaCon Concursos Públicos Lei do Direito Autoral nº 9.610, de 19 de Fevereiro de 1998: Proíbe a reprodução total ou parcial desse material ou divulgação com fins comerciais ou não, em qualquer meio de comunicação, inclusive na Internet, sem autorização do AlfaCon Concursos Públicos. 2 Distribuições Contínuas de Probabilidade Introdução As distribuições de probabilidades são ditas “contínuas” quando a variável aleatória associada ao evento pode assumir qualquer valor dentro de certo intervalo� Como exemplos de variáveis alea- tórias contínuas, citamos: peso de uma peça; altura de um aluno; tempo de duração de uma música; área de uma quadra de vôlei; volume de água em um copo etc� Existem muitas distribuições de probabilidades contínuas, porém veremos neste tópico somente a Distribuição Normal� Há outras distribuições que só serão vistas nas próximas aulas, no momento em que o assunto a que elas estão vinculadas for apresentado� Distribuição Normal A mais importante distribuição contínua de probabilidade é a distribuição normal (ou curva normal), também conhecida como distribuição de Gauss (ou curva de Gauss)� Muitas das variáveis analisadas nas pesquisas socioeconômicas correspondem à distribuição normal ou dela se aproximam� Exemplos de distribuições normais: pesos de jogadores de futebol, estatura de crianças da 2ª série do 1º grau etc� A distribuição normal pode ser cobrada dentro de outros assuntos da Estatística (Intervalo de Confiança, Testes de Hipóteses, etc�) ou simplesmente em uma questão de probabilidade, como descrito a seguir� Como Reconhecer a Questão de Distribuição Normal? ˃ Ela perguntará por uma probabilidade� ˃ Esta probabilidade estará relacionada a um intervalo e dirá respeito a uma variável contínua� → Exemplos: ˃ Qual a probabilidade de que uma pessoa pese entre 45 kg e 58 kg? ˃ Qual a probabilidade de que uma pessoa pese acima de 72 kg? (Intervalo: de 72 kg até mais infinito)� ˃ Qual a probabilidade de que uma pessoa gaste, para ler um jornal, entre 32 minutos e 43 minutos? ˃ Qual a probabilidade de que uma pessoa gaste menos de 25 minutos para ler um jornal? (Intervalo: de menos infinito até 25 minutos)� Esta probabilidade não será calculada por uma fórmula, e sim pela área verificada sob uma curva: a curva Normal ou de Gauss� Esta curva é construída pela seguinte fórmula: ( ) 2 2 .2 2 . ..2 1)( σ µ σπ − − = x exf Não é preciso decorar esta fórmula! ˃ Ela serve apenas para sabermos que haverá infinitas curvas normais, cada uma delas definidas pela média (µ) e pela variância (σ2) do conjunto! Ou seja, média e variância são os parâmetros de uma distribuição normal� ˃ Assim, se uma variável X tem distribuição normal, diremos que X segue uma distribuição normal com média µ e variância σ2, simbolicamente: X ~ N(µ, σ2) AlfaCon Concursos Públicos Lei do Direito Autoral nº 9.610, de 19 de Fevereiro de 1998: Proíbe a reprodução total ou parcial desse material ou divulgação com fins comerciais ou não, em qualquer meio de comunicação, inclusive na Internet, sem autorização do AlfaCon Concursos Públicos. 3 Características da Curva Normal: ˃ A Curva Normal tem forma de sino� ˃ É simétrica (média = mediana = moda)� ˃ É unimodal� ˃ É classificada como Mesocúrtica� ˃ Prolonga-se de – ∞ a +∞� ˃ Ela fica especificada pela sua média (µ) e pelo seu desvio padrão (σ)� No desenho a seguir, são apresentadas duas curvas normais, designadas por A e B� A curva normal B tem média maior do que a da curva normal A: µA > µB, pois µB está à direita de µA� A curva normal A tem desvio padrão maior do que o da curva normal B: σA > σB, pois a curva A é mais larga (maior espalhamento) do que a curva B� → A curva normal apresenta a seguinte propriedade: AlfaCon Concursos Públicos Lei do Direito Autoral nº 9.610, de 19 de Fevereiro de 1998: Proíbe a reprodução total ou parcial desse material ou divulgação com fins comerciais ou não, em qualquer meio de comunicação, inclusive na Internet, sem autorização do AlfaCon Concursos Públicos. 4 Isso significa que se uma variável tem distribuição normal, cerca de 68,3% de seus valores cairão no intervalo de um desvio padrão (1σ) a contar de cada lado da média (µ ); cerca de 95,5% no inter- valo de dois desvios padrões (2σ) a contar da média; e cerca de 99,7% no intervalo de três desvios padrões (3σ) a contar da média� Os valores acima podem ser calculados a partir da tabela padronizada da curva Normal, que será vista mais adiante, mas convém que memorizemos estes valores, pois já foi exigido em questões de concursos passados o conhecimento deles� → Representação da Probabilidade na curva normal: P(X=60 kg) = zero (em qualquer variável contínua, a probabilidade no ponto é sempre zero) P(X ≥ 70 kg) = P(X > 70 kg) = 50% (metade da curva) P(X > 60 kg) = corresponde à área sob a curva que está à direita de x=60� É preciso efetuar uma transformação e depois consultar a tabela da curva normal padrão� P(X > 90 kg) = corresponde à área sob a curva que está à direita de x=90� É preciso efetuar uma transformação e depois consultar a tabela da curva normal padrão� P(60 ≤ X ≤ 90) = P(60 < X < 90) = corresponde à área sob a curva que fica entre x=60 e x=90� É preciso efetuar uma transformação e depois consultar a tabela da curva normal padrão� Distribuição Normal Padronizada Se são infinitas as curvas normais, precisaríamos de infinitas tabelas para nos auxiliar no cálculo da área sob a curva! Mas só existe uma tabela: a da CURVA NORMAL PADRONIZADA! ˃ Esta Curva Normal Padronizada apresenta: µ=0 e σ=1� A variável normal padronizada será chamada de Z. ˃ Com a tabela da curva Z, encontraremos a área desejada pela probabilidade definida na questão� ˃ Qualquer distribuição normal particular (X) pode ser transformada na variável normal padro- nizada (Z), da seguinte forma: σ µ− = XZ O valor de Z obtido é chamado de Escore Padronizado� ˃ Fazendo essa transformação, encontraremos na tabela a área sob a curva normal padronizada, e que corresponderá à probabilidade que estamos procurando! ˃ Em outras palavras: haverá uma única tabela para descobrirmos probabilidadesde toda e qualquer variável contínua que tenha distribuição normal! AlfaCon Concursos Públicos Lei do Direito Autoral nº 9.610, de 19 de Fevereiro de 1998: Proíbe a reprodução total ou parcial desse material ou divulgação com fins comerciais ou não, em qualquer meio de comunicação, inclusive na Internet, sem autorização do AlfaCon Concursos Públicos. 5 Vejamos um exemplo de transformação da variável X em Z: (Considere µ=70 e σ=8) → P(X > 90 kg) = ? Z = P(X > 90 kg) = P(Z > 2,5) = agora é o momento de consultar a tabela normal padronizada� → P(X > 60 kg) = ? Z = O z é negativo porque o valor X=60 kg está abaixo da média (70 kg)� P(X > 60 kg) = P(Z > – 1,25) = agora é o momento de consultar a tabela normal padronizada� → P(X ≥ 70 kg) = ? Z = P(X ≥ 70 kg) = P(Z ≥ 0) = 50% = 0,5 Na prova, a tabela normal padronizada pode vir de várias formas� Vejamos alguns exemplos de tabelas retiradas de algumas provas de concurso� Tabela 1 AlfaCon Concursos Públicos Lei do Direito Autoral nº 9.610, de 19 de Fevereiro de 1998: Proíbe a reprodução total ou parcial desse material ou divulgação com fins comerciais ou não, em qualquer meio de comunicação, inclusive na Internet, sem autorização do AlfaCon Concursos Públicos. 6 → Como se lê a tabela acima? Convém observar, no desenho da curva normal, que está acima da tabela, que a parte em destaque (pintada) está à direita de z� Logo, os valores no miolo da tabela fornecem a área à direita de z� Em termos de probabilidade, a tabela fornece a probabilidade P(Z > z)� ˃ Vejamos um exemplo. Qual a área (probabilidade) correspondente na tabela ao z = 1,23? Na primeira coluna, procuraremos o valor 1,2 que corresponde à parte inteira e à primeira casa decimal de 1,23� No cabeçalho da tabela, devemos procurar a segunda casa decimal de 1,23, no caso, o 0,03 (poderia vir só o algarismo 3)� Agora deve-se fazer o cruzamento da linha onde está o 1,2 com a coluna onde está o 0,03� Feito isso, encontra-se o valor 0,1093� Isso significa que P(Z > 1,23) = 0,1093� Tabela 2 O gráfico da curva normal que está acima da tabela mostra a parte em destaque (pintada) entre 0 e z� Isso significa que no miolo da tabela encontram-se as probabilidades P(0 < Z < z)� ˃ Vejamos um exemplo. Qual a área (probabilidade) correspondente na tabela ao z = 1,05? Na primeira coluna, procura- remos o valor 1,0 que corresponde à parte inteira e à primeira casa decimal de 1,05� No cabeçalho da tabela procuraremos a segunda casa decimal de 1,05, no caso o algarismo 5� Agora realizamos o cruzamento da linha onde está o 1,0 com a coluna onde está o algarismo 5� Feito isso, encontra-se o valor 0,3531� Isso significa que P(0 < Z < 1,05) = 0,3531� AlfaCon Concursos Públicos Lei do Direito Autoral nº 9.610, de 19 de Fevereiro de 1998: Proíbe a reprodução total ou parcial desse material ou divulgação com fins comerciais ou não, em qualquer meio de comunicação, inclusive na Internet, sem autorização do AlfaCon Concursos Públicos. 7 Tabela 3 A tabela abaixo dá os valores de P(0 < Z < z) quando Z tem distribuição normal padrão para valores selecionados de z� Por exemplo, P(0 < Z < 1,56) = 0,4406� Conforme citado acima, no miolo da tabela temos os valores P(0 < Z < z)� E o enunciado dá como exemplo a probabilidade P(0 < Z < 1,56) = 0,4406� Vamos conferir abaixo, traçando o cruzamento da linha do 1,5 (parte inteira e primeira casa decimal de 1,56) com a coluna do 06 (segunda casa decimal de 1,56)� Confirmamos que P(0 < Z < 1,56) = 0,4406� Entendida a leitura da tabela, podemos calcular outras probabilidades� → Exemplo 01: (Prefeitura de Natal – Auditor do Tesouro Municipal 2008 ESAF) Se x é uma v� a� – variável aleatória com função densidade de probabilidade f(x), caracterizada pelo modelo normal, podemos afirmar que: a) o desvio padrão é igual a 1 (um). b) a média tem valor 0 (zero). c) a função de distribuição acumulada f(x) é igual a 1, para todos os valores acima de b. d) os parâmetros média, moda e mediana são iguais. e) a variância tem o valor do quadrado da média. → Solução: A Distribuição Normal apresenta as seguintes características: ˃ A Curva Normal tem forma de sino� ˃ É simétrica (média = mediana = moda)� ˃ É unimodal� ˃ É classificada como Mesocúrtica� ˃ Prolonga-se de – a +∞� ˃ Ela fica especificada pela sua média (µ) e seu desvio padrão (σ)� A Distribuição Normal Padrão apresenta as mesmas características acima, mas com valor fixo para a média (µ=0) e para o desvio padrão (σ=1)� O enunciado da questão trata da Distribuição Normal, e não da Normal Padrão� Desse modo, a resposta correta é a alternativa D� AlfaCon Concursos Públicos Lei do Direito Autoral nº 9.610, de 19 de Fevereiro de 1998: Proíbe a reprodução total ou parcial desse material ou divulgação com fins comerciais ou não, em qualquer meio de comunicação, inclusive na Internet, sem autorização do AlfaCon Concursos Públicos. 8 → Exemplo 02: Em um exame final de Matemática, a média foi 72 e o desvio padrão 15� Determinar o escore padronizado dos estudantes que obtiveram graus: I - 60 II - 93 III - 72 Também determinar os graus correspondentes aos escores padronizados: IV - -1 V - 1,6� → Solução: 1º) Para X=60: Z = (é negativo, pois o valor 60 é menor que a média�) 2º) Para X=93: Z = (é positivo, pois o valor 93 é maior que a média�) 3º) Para X=72: Z = (é nulo, pois o valor 72 é igual ao valor da média�) Agora temos que encontrar o valor de X correspondente ao valor de Z (escore padronizado) que foi fornecido: 4º) Para Z= – 1: Z = 5º) Para Z= 1,6: Z = Distribuições Contínuas de Probabilidade Introdução Distribuição Normal Como Reconhecer a Questão de Distribuição Normal? Características da Curva Normal: Distribuição Normal Padronizada Tabela 1 Tabela 2 Tabela 3