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AULA DE PROBABEILIDADE(HOJE) Prof. Rogério Matos É a parte da matemática que calculamos as chances de ocorrer os experimentos É por meio de uma probabilidade, por exemplo, que podemos saber desde a chance de obter cara ou coroa no lançamento de uma moeda até a chance de erro em pesquisas. De modo geral podemos dizer que a probabilidade é a possibilidade matemática de alguma coisa acontecer. Os experimentos da estatística podem ser: • Aleatórios – possuem uma certa variabilidade de sua ocorrência, como num lançamento de um dado • Determinísticos – possui valor que podemos determinar, como calcular o tempo de queda de uma pedra. Espaço amostral O conjunto de possíveis resultados para um evento é chamado de espaço amostral. Ao jogar uma moeda para cima, por exemplo, você tem um conjunto com dois elementos possíveis, que é {cara, coroa}. Quando lança o dado, tem seis possibilidades, que são {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Evento Cada resultado possível é um evento, ou seja, dentro de um conjunto que representa o espaço amostral de um experimento, cada elemento é um evento. https://www.stoodi.com.br/materias/matematica/teoria-dos-conjuntos/ https://www.stoodi.com.br/resumos/matematica/conjuntos-numericos/ Tipos de Eventos Evento união (AUB) É quando você amplia o leque de possibilidades. Ou seja, se você diz: qual a possibilidade de, jogando uma moeda para cima, o resultado dar cara OU coroa? Ora bolas! Se as chances de dar cara são 50% e de dar coroa são outros 50%, a possibilidade de dar cara OU coroa é 50% + 50% = 100%. Evento intersecção (A∩B) É quando você exige que dois resultados sejam simultâneos. É preciso que aconteça o primeiro e o segundo. Note que assim, as chances se reduzem, porque seu nível de exigência aumentou. Então, veja o seguinte exemplo: qual a possibilidade de, jogando uma moeda para cima duas vezes, o resultado ser coroa em ambas? Nesse caso, você faz uma multiplicação para alcançar o resultado: 50% . 50% = 25%. Eventos mutuamente exclusivos Ocorre, por outro lado, quando não há um resultado possível para ambos simultaneamente. Nesse caso, A∩B = Ø. Quer um exemplo? Ao jogar uma moeda, quais as chances de ela cair com a face cara e coroa ao mesmo tempo para cima? Nenhuma! Ou é um resultado ou é outro. EVENTOS COMPLEMENTARES Sabemos que um evento pode ocorrer ou não. Sendo p a probabilidade de que ele ocorra (sucesso) e q a probabilidade de que ele não ocorra (insucesso), para um mesmo evento existe sempre a relação: p + q = 1. q = 1 - q Cálculo da Probabilidade Probabilidade para um evento simples A probabilidade é um número que representa a chance que um evento possui de acontecer. O cálculo desse número é feito da seguinte maneira: seja A um evento qualquer dentro do espaço amostral Ω, a probabilidade P(A) desse evento acontecer é dada por: P(A) = n(A) n(Ω) Dessa maneira, a probabilidade de um evento A, dentro do espaço amostral Ω ocorrer está entre o intervalo: 0 ≤ P(A) ≤ 1 Eventos independentes Dizemos que E1 e E2 e ...En-1, En são eventos independentes quando a probabilidade de ocorrer um deles não depende do fato de os outros terem ou não terem ocorrido. Fórmula da probabilidade dos eventos independentes: P(E1 e E2 e E3 e ...e En-1 e En) = P(E1).P(E2).p(E3)...P(En) Exemplo: Uma urna tem 30 bolas, sendo 10 vermelhas e 20 azuis. Se sortearmos 2 bolas, 1 de cada vez e repondo a sorteada na urna, qual será a probabilidade de a primeira ser vermelha e a segunda ser azul? Resolução: Como os eventos são independentes, a probabilidade de sair vermelha na primeira retirada e azul na segunda retirada é igual ao produto das probabilidades de cada condição, ou seja: P(A e B) = P(A).P(B). Ora, a probabilidade de sair vermelha na primeira retirada é 10/30 e a de sair azul na segunda retirada 20/30. Daí, usando a regra do produto, temos: 10/30.20/30 = 2/9. Observe que na segunda retirada forma consideradas todas as bolas, pois houve reposição. Assim, P(B/A) =P(B), porque o fato de sair bola vermelha na primeira retirada não influenciou a segunda retirada, já que ela foi reposta na urna. Probabilidade Condicional Dado o espaço amostral Ω e os eventos A e B em Ω, faça a suposição de que o evento A já ocorreu. A probabilidade de que o evento B ocorra é chamada de probabilidade condicional de B sobre A e é denotada da seguinte maneira: P(B|A) Essa probabilidade recebe esse nome porque a condição para que B ocorra é a ocorrência de A. A expressão usada para o cálculo dessa probabilidade é a seguinte: P(B|A) = P(B∩A) P(A) Probabilidade condicional é aquela que calcula as chances de um evento B acontecer, considerando que um evento A, ligado a ele, já ocorreu Há diversos exemplos que podemos usar para ilustrar a probabilidade condicional. Por exemplo: as chances de um bebê nascer menina é um evento A. Agora, a probabilidade de essa criança apresentar doença celíaca, que é intolerância ao glúten, é um evento B. Essa situação pode ser considerada uma probabilidade condicional porque a doença celíaca atinge mais mulheres. Se as chances fossem iguais para pessoas de ambos os gêneros, os eventos não estariam condicionados, então essa seria uma probabilidade marginal ou incondicional, porque a possibilidade de que um deles ocorra, não influencia na do outro. https://brasilescola.uol.com.br/matematica/probabilidade-condicional.htm https://www.stoodi.com.br/materias/matematica/probabilidades/ https://www.h9j.com.br/centro-de-medicina-especializada/Paginas/patologias/intolerancia-ao-gluten-atinge-mais-mulheres.aspx https://www.h9j.com.br/centro-de-medicina-especializada/Paginas/patologias/intolerancia-ao-gluten-atinge-mais-mulheres.aspx Se os eventos forem independentes, a probabilidade não é condicional. Você representa a probabilidade condicional com a seguinte expressão: P (A|B), que se lê “a probabilidade condicional de A em relação a B”. E a fórmula para calculá-la é: P (A|B) = P(A∩B)/P(B) Quando dois eventos são INDEPENDENTES, a probabilidade de ocorrerem ao mesmo tempo é dada por: P(A∩B) = P(A).P(B) Se colocarmos isso na fórmula da probabilidade condicional, temos: P (A|B) = P(A∩B)/P(B) P (A|B) = P(A).P(B)/P(B) P (A|B) = P(A).P(B)/P(B) P(A|B) = P(A) Ou seja, a probabilidade de A ocorrer não se altera. Probabilidade condicional: Probabilidade condicional no lançamento de dados O evento A é a soma dos dados dar 6, enquanto o evento B é que os dois apresentem um resultado par, certo? Os possíveis resultados para as faces são 36 (seis opções para o primeiro dado x seis opções para o segundo). As seguintes combinações somam 6: {1,5}, {2;4}, {3;3}, {4;2} e {5;1}. Ou seja, 5/36. Esse é P(A) Já as possibilidades de os dois darem resultado par são: {2,2}, {2,4}, {2,6}, {4,2}, {4,4}, {4,6}, {6,2}, {6,4}, {6,6}. No fim das contas, são 9/36 chances. Esse é P(B). Agora, quais as opções que atendem aos dois requisitos? Somente {2,4} e {4,2}, certo? São 2/36. Esse resultado é P(A∩B). Colocando isso na fórmula, temos: P (A|B) = P(A∩B)/P(B) P (A|B) = (2/36)/(9/36) P (A|B) = (2/36).(36/9) P (A|B) = (2/36).(36/9) P (A|B) = 2/9 Então o resultado da probabilidade condicional para essa questão é 2/9 de chances. 1) Considere o lançamento de um dado. Calcule a probabilidade de: a) Sair um número ímpar. Solução. Agora o evento é A = {1, 3, 5} com 3 elementos; logo a probabilidade procurada será P(A) = . 2 1 6 3 = b) Sair um múltiplo de 2. Solução. O evento A = {2, 4, 6} com 3 elementos. Logo a probabilidade será P(A) = 3/6 = 1/2 2) Considere o lançamento de dois dados. Calcule a probabilidade de: Todos os pares obtidos no lançamento de dois dados a) Sair a soma 9 Solução. Observe que neste caso, o espaço amostral U é constituído pelos pares ordenados(i,j), onde i = número no dado 1 e j = número no dado 2. É evidente que teremos 36 pares ordenados possíveis do tipo (i, j) onde i = 1, 2, 3, 4, 5, ou 6. O mesmo ocorrendo com j. As somas iguais a 8, ocorrerão nos casos: (3,6),(4,5),(5,4),(6,3). Portanto, o evento "soma igual a 8" possui 5 elementos. Logo, a probabilidade será igual a P(A) = 4/36 ou 1/9 b) Sair a soma 10. Solução. Neste caso, a única possibilidade é o par (4,6),(5,5),(6,4). Portanto, a probabilidade procurada será igual a P(A) = 3/36 ou 1/12 3) Uma urna possui 6 bolas azuis, 10 bolas vermelhas e 4 bolas amarelas. Tirando-se uma bola com reposição, calcule as probabilidades seguintes: a) Sair bola vermelha. Solução. %.5050,0 2 1 20 10 )( ====AP b) Sair bola amarela. Solução. %.2020,0 5 1 20 4 )( ====AP Probabilidade da União de dois Eventos Dados dois eventos A e B de um espaço amostral S a probabilidade de ocorrer A ou B é dada por: P(A U B) = P(A) + P(B) – P(A ∩ B) O Número de elementos de A U B é igual à soma do número de elementos de A com o número de elementos de B, menos uma vez o número de elementos de A ∩ B Assim temos: P(AUB) = P(A) + P(B) – P(A∩B) 4) Em um bairro de Sobral existem dois jornais A e B. Sabe-se que 4000 pessoas são assinantes do jornal A, 3000 são assinantes de B, 1500 são assinantes de ambos e 500 não leem jornal. Qual a probabilidade de que uma pessoa escolhida ao acaso seja assinante de ambos os jornais? Solução. Usar diagrama de Veen facilita Precisamos calcular o número de pessoas do conjunto universo, ou seja, nosso espaço amostral. Teremos: n(U) = N(AU B) + N.º de pessoas que não lêem jornais. n(U) = n(A) + N(B) – N(A n B) + 800 n(U) = 4000 + 3000 – 1500 + 500 n(U) = 6000 Portanto, a probabilidade procurada será igual a: P = 1500/6000 = 15/60 = 1/4. Logo, p = 0,25 = 25%. OBS. A interpretação do resultado é a seguinte: escolhendo-se ao acaso uma pessoa do bairro, a probabilidade de que ela seja assinante de ambos os jornais é de aproximadamente 25%.(contra 75% de probabilidade de não ser). 5) Uma caixa possui quatro bolas vermelhas e duas bolas brancas. Calcule as probabilidades de: a) Em duas retiradas, sem reposição da primeira bola retirada, sair uma bola vermelha (V) e depois uma bola branca (B). Solução. Lembrando a fórmula: )/().()( VBPVPBVP = temos: P(v)= 4/6 (4 bolas vermelhas de um total de 7). Supondo que saiu bola vermelha na primeira, ficaram 5 bolas na urna. Calculamos, então P(B/V)= 2/5, Substituindo na fórmula temos: P(V n B) = P(V) x P(B/V) = 4/6 x 2/5 = 8/30 = 4/15 b) Em duas retiradas, com reposição da primeira bola retirada, sair uma bola vermelha e depois uma bola branca. Solução. Com a reposição da primeira bola retirada, os eventos ficam independentes. Neste caso, a probabilidade será calculada como: P(V n B) = P(V) x P(B/V) = 4/6 x 2/6 =8/36 =2/9 Conhecendo o baralho 6) Ao se retirar uma carta do baralho, qual a probabilidade de ocorrer um Rei? Solução: Todas as cartas do baralho correspondem ao espaço amostral possuindo 52 itens (um baralho tem cinqüenta e duas cartas). O evento desejado (um Rei) possui 4 elementos (ouros, copas, paus, espadas). Logo, a probabilidade procurada é: . 13 1 52 4 )( ==DP 7) Suponha que uma caixa possui duas bolas pretas e quatro verdes, e, outra caixa possui uma bola preta e três bolas verdes. Passa-se uma bola da primeira caixa para a segunda, e retira-se uma bola da segunda caixa. Qual a probabilidade de que a bola retirada da segunda caixa seja verde? Solução. Este problema envolve dois eventos mutuamente exclusivos, quais sejam: Ou a bola transferida é verde ou a bola transferida é preta. 1ª possibilidade: a bola transferida é verde. Probabilidade de que a bola transferida seja verde: . 3 2 6 4 )( ==VP (4 bolas verdes em 6). Portanto, a probabilidade que saia BOLA VERDE na 2ª caixa, supondo-se que a bola transferida é de cor VERDE, será igual a: . 5 4 )'/( =VVP (a segunda caixa possui agora, 3 bolas verdes + 1 bola verde transferida + 1 bola preta, portanto, 4 bolas verdes em 5). Pela regra da probabilidade condicional, vem: . 15 8 5 4 . 3 2 )'/().()'( === VVPVPVVP 2ª possibilidade: a bola transferida é preta. Probabilidade de que a bola transferida seja preta: . 3 1 6 2 )( ==PP (2 bolas pretas e 4 verdes). Portanto, a probabilidade que saia BOLA VERDE, supondo-se que a bola transferida é de cor PRETA, será igual a: . 5 3 )/( =PVP (2ª caixa = 1 bola preta + 3 bolas verdes + 1 bola preta). Daí, vem: .5 1 5 3 . 3 1 )/().()( === PVPPPPVP Finalmente vem: . 15 11 15 3 15 8 5 1 15 8 )()'()]()'[( =+=+=+= PVPVVPPVVVP 8) Uma fábrica produziu 40 parafusos dos quais 5 eram defeituosos. Retirando-se ao acaso, 2 parafusos dessa amostra, determine a probabilidade de que os 2 parafusos sejam defeituosos. Solução. Podemos selecionar 2 parafusos dentre 40 de formas. Dentre as 5 defeituosas, podemos retirar de formas. Logo, P(defeituosos)=. Rogério Magalhaes 9) Em uma caixa contém 6 bolas brancas e 4 bolas amarelas. Retiramos 3 bolas sem reposição. Qual é a probabilidade de as duas primeiras serem brancas e a terceira amarela? Solução: Probabilidade Condicional P(E1 e E2 e E3 e ...e En-1 e En) é igual a P(E1).P(E2/E1).P(E3/E1 e E2)...P(En/E1 e E2 e ...En-1). Onde : - P(E2/E1) é a probabilidade de ocorrer E2, condicionada pelo fato de já ter ocorrido E1; - P(E3/E1 e E2) é a probabilidade ocorrer E3, condicionada pelo fato de já terem ocorrido E1 e E2; - P(Pn/E1 e E2 e ...En-1) é a probabilidade de ocorrer En, condicionada ao fato de já ter ocorrido E1 e E2...En-1. Logo, não há reposição, a cada retirada diminui o número de bolas na urna. Os eventos são independentes. Veja a tabela. 1ª retirada 2ª retirada 3ª retirada BRANCA BRANCA VERMELHA 6 5 4 TOTAL 10 9 8 Logo, P( BΩBΩA) = P(B). P(B). P(A) = 𝟔 𝟏𝟎 . 𝟓 𝟗 . 𝟒 𝟖 = 𝟏𝟐𝟎 𝟕𝟐𝟎 = 𝟏𝟐 𝟕𝟐 = 𝟏 𝟔 = 𝟎, 𝟏𝟔𝟔𝟕 𝐨𝐮 𝟏𝟔, 𝟔𝟕% 10.Uma Indústria no Ceará, possui duas máquinas que produzem o mesmo tipo de peça. Diariamente a máquina X produz 1 000 peças e a máquina Y produz 2 000 peças. Segundo o controle de qualidade da fábrica, sabe-se que 90 peças, das 2 000 produzidas pela máquina X, apresentam algum tipo de defeito, enquanto que 110 peças, das 2 000 produzidas pela máquina Y, também apresentam defeitos. Um trabalhador da fábrica escolhe ao acaso uma peça, e esta é defeituosa. Nessas condições, qual a probabilidade de que a peça defeituosa escolhida tenha sido produzida pela máquina X? Solução. Probabilidade condicional (Probabilidade condicional é um segundo evento de um espaço amostral que ocorre em um evento depois que já tenha ocorrido o primeiro). Observando as informações na tabela, temos: Defeituosas(D) Não defeituosas TOTAL Máquina X 90 910 1 000 Máquina Y 110 1 890 2 000 TOTAL 200 2 800 3 000 A probabilidade é condicional, pois ao verificar que a peça é defeituosa, as perfeitas foram descartadas, isto é, o espaço amostral passa a ser de 180. A probabilidade será: P(X/D) = 90/200 = 9/20 = 0,45 ou 45% Espaço amostral Evento Evento união (AUB) Evento intersecção (A∩B) Eventos mutuamente exclusivos Eventos independentes Fórmula da probabilidade dos eventos independentes: Exemplo: Resolução: Probabilidade condicional: Probabilidade condicional no lançamento de dados Probabilidade da União de dois Eventos 9) Em uma caixa contém 6 bolas brancas e 4 bolas amarelas. Retiramos 3 bolas sem reposição. Qual é a probabilidade de as duas primeiras serem brancas e a terceira amarela? Solução: Probabilidade Condicional
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