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PROBABILIDADE Professora Ma. Juliana Vicente Conceitos Básicos de Probabilidade e Contagem Os fenômenos estatísticos tem natureza aleatória ou probabilística. Por esse motivo, o cálculo das probabilidades se faz necessário para o estudo da Estatística Inferencial ou Indutiva. Probabilidade é uma medida de possibilidade de ocorrência de determinado evento e ela pode assumir um valor entre 0 e 1. Probabilidade A palavra probabilidade deriva do Latim probare (provar ou testar) DEFINIÇÃO DE PROBABILIDADE A teoria das probabilidades tenta quantificar a noção de provável. Será que o ônibus vai demorar? Será que essa chuva vai passar? Probabilidade A primeira ideia que nos vem à cabeça, sobre a probabilidade é a sua utilização em jogos, mas podemos utilizá-la em muitas outras áreas. Probabilidade Exemplo na área comercial: Um site de comércio eletrônico utiliza a probabilidade para prever a possibilidade de fraude por parte de um possível comprador. Probabilidade Pierre Simon Marquis de Laplace Beaumont-en-Auge, 23 de março de 1749 Paris, 5 de março de 1827 Foi um matemático, astrônomo e físico francês considerado o pai da Teoria das Probabilidades. Mécanique Céleste: o estudo geométrico da mecânica clássica usada por Isaac Newton para um estudo baseado em cálculo, conhecido como mecânica física. Ele também formulou a equação de Laplace. A transformada de Laplace que aparece em todos os ramos da física matemática Probabilidade-História https://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_cl%C3%A1ssica https://pt.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1lculo https://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o_de_Laplace https://pt.wikipedia.org/wiki/Transformada_de_Laplace https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_matem%C3%A1tica TEORIA DAS PROBABILIDADES Os teoremas de base das probabilidades podem ser demonstrados a partir dos axiomas das probabilidades e da teoria de conjuntos. Calcula a chance de um evento ocorrer Probabilidade Experimento Aleatório É aquele que pode ser repetidos de forma indefinida. Só poderemos definir um resultado quando o experimento for realizado. Experimentos cujos resultados podem apresentar variações, mesmo quando realizados em condições praticamente iguais. Ex.: Lançamento de um dado Observação do sexo de recém-nascidos Lançamento de uma moeda Jogar duas moedas Probabilidade Conceitos Básicos de Probabilidade e Contagem Espaço Amostral (S) ou (U): Conjunto de todos os resultados possíveis de um experimento aleatório. Ex.: S1 = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 } S2 = { M, F } S3 = { C , K } onde, C = cara K= coroa S4 = { CC, CK, KC, KK } Probabilidade Conceitos Básicos de Probabilidade e Contagem Exemplo: Espaço Amostral no Lançamento de 3 Moedas Probabilidade Conceitos Básicos de Probabilidade e Contagem Evento É qualquer subconjunto do espaço amostral, geralmente denotado por letras maiúsculas, ou seja, é uma coleção de um ou mais resultados de um experimento Ao lançamos um dado ou uma moeda, chamamos a ocorrência deste fato de evento. Ex.: lançamento de um dado S = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 } Evento A = sair face par (evento composto) Evento B = sair 1 (evento simples) Jogar um moeda duas vezes. (experimento) ; Resultados: (CC, KK, CK,KC) – (espaço amostral) Evento: no mínimo uma cara=(CC, CK, KC) Probabilidade Conceitos Básicos de Probabilidade e Contagem Ex.: E : Lançar um dado S = {1,2,3,4,5,6} Evento A: sair um número par A={2,4,6} Evento B: sair um número divisível por 3 B={1,3,6} Probabilidade • Evento Simples: é aquele formado por um único elemento do espaço amostral. • Evento Composto: é formado por dois ou mais elementos. • Evento Complementar ҧ𝐴: o evento complementar de um evento A é o conjunto formado pelos elementos de S que não pertençam a A . Ex.: E: Jogar dados S={1,2,3,4,5,6} Evento A : sair um número par A={2,4,6} Evento Complementar ҧ𝐴 = {1,3,5} Probabilidade Conceitos Básicos de Probabilidade e Contagem CÁLCULO DA PROBABILIDADE (Definição Clássica) Suponha que uma experiência aleatória tem apenas um número finito de resultados possíveis. Seja A um evento associado a essa experiência aleatória. Então a probabilidade do evento A é dada por: 𝑃 𝐴 = 𝑛(𝐴) 𝑛(𝑆) Onde, P(A) : probabilidade do evento A; n(A): número de elementos do evento A; n(S): número de elementos do Espaço Amostral. Probabilidade Conceitos Básicos de Probabilidade e Contagem P(A)= N.º de casos favoráveis à ocorrência do evento A N.º total de casos possíveis Exemplo Qual é a probabilidade de cair CARA no lançamento de uma moeda? P(A)= N.º de casos favoráveis à ocorrência do evento A N.º total de casos possíveis P(A)= 1/2 ou seja 50% Probabilidade Ex.: E: Jogar dados • S={1,2,3,4,5,6} • Evento A : sair um número par A={2,4,6} n(S)=6 n(A)=3 𝑃 𝐴 = 𝑛(𝐴) 𝑛(𝑆) = 3 6 = 1 2 Exercícios: 1-Qual a probabilidade de se retirar ao acaso uma “Rainha”, de um baralho com 52 cartas? 2-Jogando duas moedas ao acaso, qual a probabilidade de se obter duas coroas. 3- Se forem lançados dois dados. Qual a probabilidade que se obter um par qualquer. Qual a probabilidade se sair os pares 1e1, 2e2, 3e3, 4e4, 5e5 ou 6e6. Probabilidade Exemplo Qual é a probabilidade de sair o número 6 no lançamento de um dado? 𝑃 𝑩 = 𝑛(𝑩) 𝑛(𝑆) P(B)= 1/6 ou seja 16,6667% Exemplo Qual é a probabilidade de cair um número PAR no lançamento de um dado? 𝑃 𝑪 = 𝑛(𝐴) 𝑛(𝑆) P(C)= 3/6 ou seja 50% Probabilidade Exemplo Lançando-se dois dados simultaneamente, qual é a chance da soma dos resultados ser igual a sete? 𝑃 𝑫 = 𝑛(𝑫) 𝑛(𝑆) n(S)=6x6=36 n(E)=6 {(1,6), (6,1), (2,5), (5,2), (3,4), (4,3)} P(D)= 6/36 ou seja 16,6667% Probabilidade Axiomas da Probabilidade 1) 0 ≤ 𝑃 ≤ 1 2) Se 𝐴 = ∅ → 𝑛 𝐴 = 0 𝑃 𝐴 = 0 3) Se 𝐴 = 𝑆 → 𝑛 𝐴 = 𝑛 𝑆 𝑃 𝐴 = 1 4) 𝑃 𝐴 + 𝑃( ҧ𝐴) =1 Ex.: E: Jogar dados S={1,2,3,4,5,6} Evento A : sair um número par A={2,4,6} 𝑃(𝐴) = 1/2 Evento Complementar ҧ𝐴 = {1,3,5} P ҧ𝐴 = 1/2 𝑃 𝐴 + 𝑃( ҧ𝐴) =1 Probabilidade Exercícios: 1)No lançamento de uma Moeda viciada, a probabilidade de sair cara possui três vezes mais chances de sair do que coroa. Calcule a Probabilidade de sair cara. 2)Lançando simultaneamente dois dados não viciados, qual a probabilidade da soma ser um número múltiplo de 5? 3)Um lote é formado por 14 peças boas, 4 com defeitos e 2 com defeitos graves. Uma peça é escolhida ao acaso. Qual a probabilidade dela não apresentar nenhum tipo de defeito? 4)Considere o seguinte experimento aleatório: dois lançamentos de um dado honesto e a observação dos números voltados para cima. Qual é a probabilidade de a soma dos números ser maior que 9? 5)Em uma gaveta são colocados três pares de meia na cor azul, dois pares na cor branca e 2 pares na cor preta. Qual a probabilidade de retirar dessa gaveta uma meia azul, sendo retirada de forma aleatória? 6)No cadastro de uma concessionária de automóveis estão registrados 70 clientes, distribuídos da seguinte maneira: 44 são homens; 10 são mulheres e residentes no interior; 19 são homens e residentes na capital. Um nome é escolhido ao acaso, qual a probabilidade desse nome ser: a) Mulher; b) Homem residente no interior. 7) Uma fábrica produz um determinado artigo. Da linha de produção são retirados três artigos e, cada um é classificado como bom (B) ou defeituoso (D). Determine o espaço amostral desse experimento. Probabilidade Exercícios: 1) 75% 2) 7/36 3) 70% 4) 16,7% 5) 3/7 6) a) P(mulher) = 26/70 = 13/35 b) P(homem residente no interior) = 25/70 = 5/14 7) Ω={BBB, BBD, BDB, DBB, DDB, DBD, BDD, DDD} Probabilidade Regra da Soma. Usamos a regra da soma quando queremos determinar a probabilidade de ocorrer um evento ou outro (ou ambos). Assim a probabilidade de ocorre um evento A ou B, será: 𝑃 𝐴 𝑜𝑢 𝐵 = 𝑃 𝐴 ∪ 𝐵 Probabilidade Sãoeventos exclusivos, aqueles cuja a ocorrência de um evento impede a ocorrência do outro. Ou seja, os dois eventos não podem ocorrer ao mesmo tempo. 𝑃 𝐴 ∪ 𝐵 = 𝑃 𝐴 + 𝑃 𝐵 Ex.: No lançamento de um dado, qual a probabilidade de ocorrer o número 3 ou par? 𝑆 = 1, 2, 3, 4, 5, 6 → 𝑛 𝑆 = 6 𝐴 = 3 → 𝑛 𝐴 = 1 𝐵 = 2, 4, 6 → 𝑛 𝐵 = 3 𝑃 𝐴 ∪ 𝐵 = 𝑃 𝐴 + 𝑃 𝐵 = 1 6 + 3 6 = 4 6 = 2 3 Probabilidade São eventos não-exclusivos, aqueles que podem ocorrer ao mesmo tempo no evento. 𝑃 𝐴 ∪ 𝐵 = 𝑃 𝐴 + 𝑃 𝐵 − 𝑃(𝐴 ∩ 𝐵) Ex.: Uma carta retirada ao acaso de um baralho, qual a probabilidade dela ser de “copas” ou ser um “2”? 𝑆 → 𝑛 𝑆 = 52 𝐴 = 𝑐𝑜𝑝𝑎𝑠 → 𝑛 𝐴 = 13 𝐵 = 2 → 𝑛 𝐵 = 4 𝐴 ∩ 𝐵 = 2 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑝𝑎𝑠 → 𝑛 𝐴 ∩ 𝐵 = 1 𝑃 𝐴 ∪ 𝐵 = 𝑃 𝐴 + 𝑃 𝐵 − 𝑃(𝐴 ∩ 𝐵) = 13 52 + 4 52 − 1 52 = 16 52 = 4 13 Probabilidade Exemplo Uma urna tem 20 bolas numeradas de 1 a 20. Qual é a probabilidade de obter um número par ou menor que 5? 𝑆 → 𝑛 𝑆 = 20 𝐴 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑝𝑎𝑟 → 𝑛 𝐴 = 𝟏𝟎 𝐵 = 𝒎𝒆𝒏𝒐𝒓 𝒒𝒖𝒆 𝟓 → 𝑛 𝐵 = 4 𝐴 ∩ 𝐵 = 𝑝𝑎𝑟 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 𝑞𝑢𝑒 5 → 𝑛 𝐴 ∩ 𝐵 = 𝟐 𝑃 𝐴 ∪ 𝐵 = 𝑃 𝐴 + 𝑃 𝐵 − 𝑃(𝐴 ∩ 𝐵) P( 𝐴 ∪ 𝐵 )= 10/20 + 4/20 – 2/20 ou seja 60% Probabilidade Exercícios 1)Entre 55 pessoas, 40 falam Português e 30 falam Alemão. Escolhe-se uma pessoa aleatoriamente. A probabilidade dessa pessoa falar só Português é aproximadamente? 2)Sejam A e B dois eventos de um mesmo espaço amostral S. Se P(A) = 30%, P(B) = 50% e a probabilidade de A e B ocorrer de forma simultânea é 10%. A probabilidade de A U B ( A união B ) é igual a? 3)Em uma pesquisa realizada numa turma de 30 alunos, constatou-se que: • 15 alunos conhecem a cidade de Salvador; • 12 alunos conhecem a cidade de Recife; • 9 alunos conhecem ambas as cidades. Escolhendo ao acaso um aluno dessa turma, a probabilidade de que ele conheça a cidade de Salvador ou a cidade de Recife é 4) Em uma urna há 8 bolas pretas, 12 bolas brancas e 10 bolas amarelas. Qual a Probabilidade de retirar uma bola sem reposição, e esta, ser amarela ou branca? Exercícios 1) 45% 2) 70% 3) 3/5 4) 22/30 Probabilidade Condicional Refere-se à probabilidade de um evento ocorrer com base em um evento anterior. Evidentemente, esses dois eventos precisam ser conjuntos não vazios pertencentes a um espaço amostral finito. A probabilidade de ocorrer um evento A, dado que B já tenha ocorrido, chamamos de probabilidade condicional. 𝑃 𝐴|𝐵 = 𝑛(𝐴 ∩ 𝐵) 𝑛(𝐵) Ex.: Suponha o lançamento de dois dados. Sejam os eventos: • A={o valor obtido em cada lançamento é menor ou igual a 2 } • B={a soma obtida nos dois lançamentos é 4} Qual a probabilidade do evento B acontecer, tendo ocorrido A • 𝐴 = 1,1 , 1,2 , 2,2 , 2,1 • 𝐵 = { 1,3 , 2,2 , (3,1)} Probabilidade https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/matematica/uniao-dois-eventos.htm https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/matematica/experimento-aleatorio-espaco-amostral.htm 𝐴 = 1,1 , 1,2 , 2,2 , 2,1 𝐵 = { 1,3 , 2,2 , (3,1)} 𝐵 ∩ 𝐴 = 1 𝑃 𝐵 𝐴 = 𝑛(𝐵 ∩ 𝐴) 𝑛(𝐴) = 1 4 Ex.: Alunos de Mestrado. Qual a probabilidade de escolhermos uma aluna, dado que seja da Estatística. Mestrado Masculino (Ma) Feminino (Fe) TOTAL Mat. Pura (M) 70 40 110 Mat. Aplicada (A) 15 15 30 Estatística (E) 10 20 30 Eng. Elétrica(EE) 20 10 30 115 85 200 Probabilidade Evento A = Aluna do sexo feminino. Evento B= Aluno da Estatística Mestrado Masculino (Ma) Feminino (Fe) TOTAL Mat. Pura (M) 70 40 110 Mat. Aplicada (A) 15 15 30 Estatística (E) 10 20 30 Eng. Elétrica(EE) 20 10 30 115 85 200 𝑃 𝐴 𝐵 = 𝑛(𝐴 ∩ 𝐵) 𝑛(𝐵) = 20 30 = 2 3 Probabilidade Exemplo Sorteamos uma carta de um baralho de 52 cartas, sem reposição. Sabendo que A={dama} e B={copas}, qual a probabilidade de sair uma “dama”, tendo ocorrido uma carta de “copas”? 𝑃 𝐴/𝐵 = 4 51 = 0,078 Probabilidade Exemplo Foi sorteado um número de 1 a 10. Qual a probabilidade de sortearmos o número 7, dado que o número sorteado seja ímpar? 𝐴 = 7 → 𝑛 𝐴 = 1 𝐵 = 1, 3, 5, 7, 9 → 𝑛 𝐵 = 5 𝐴 ∩ 𝐵 = 1 → 𝑛 𝐴 ∩ 𝐵 = 1 𝑃 𝐴/𝐵 = 𝑛(𝐴 ∩ 𝐵) 𝑛(𝐵) = 1 5 Probabilidade Exercício 1) De um baralho de 52 cartas, determine a probabilidade de ser retirada uma carta de ouro, dado que a carta retirada é um rei. 1/4 2) Calcule a probabilidade de obter soma 8 no lançamento de dois dados em que o resultado do lançamento foi dois números ímpares. 2/9 3) Um lote contém 10 peças, sendo 7 boas ( B) e 3 defeituosas ( D). a)Calcular a probabilidade de extrairmos uma peça defeituosa na segunda retirada, sabendo que na primeira ocorreu uma peça com defeito. 2/9 b)Calcular a probabilidade de extrairmos uma peça defeituosa na segunda retirada, sabendo que na primeira ocorreu uma peça boa. 3/9 Exercício 1) 1/4 2) 2/9 3) a)2/9 b)3/9 • Regra do Produto Usamos a regra do produto qual queremos determinar a probabilidade de um evento ocorrer de forma conjunta A e B. Assim podemos escrever que: 𝑃 𝐴 𝑒 𝐵 = 𝑃 𝐴 ∩ 𝐵 São eventos dependentes, aqueles que ocorrem simultaneamente. 𝑃 𝐴 ∩ 𝐵 = 𝑃 𝐴 ∗ 𝑃( ൗ𝐵 𝐴) Probabilidade Exemplo Vamos retirar sem reposição duas peças de um lote de 10, sendo que 4 peças estão boas. Qual a probabilidade de ambas as peças retiradas estarem com defeito. 𝐴 = 1º 𝑝𝑒ç𝑎 𝑐𝑜𝑚 𝑑𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 → 𝑛 𝐴 = 6 𝐵 = 2º 𝑝𝑒ç𝑎 𝑐𝑜𝑚 𝑑𝑒𝑓𝑒𝑖𝑡𝑜 → 𝑛 𝐵 = 5 𝑆 = 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑒ç𝑎𝑠 → 𝑛 𝑆 = 10 𝑛 𝐵 ∩ 𝐴 = 5 𝑃 𝐴 ∩ 𝐵 = 𝑃 𝐴 ∗ 𝑃 ൗ𝐵 𝐴 = 6 10 ∗ 5 9 = 1 3 = 33,33% Probabilidade São eventos independentes, aqueles que a ocorrência de um não depende da ocorrência do outro. 𝑃 𝐴 ∩ 𝐵 = 𝑃 𝐴 ∗ 𝑃(𝐵) Ex.:Vamos retirar com reposição duas cartas de um baralho. Qual a probabilidade que ambas sejam de “ouros”? 𝐴 = 1º 𝑐𝑎𝑟𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑜𝑢𝑟𝑜𝑠 → 𝑛 𝐴 = 13 𝐵 = 2º 𝑐𝑎𝑟𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑜𝑢𝑟𝑜𝑠 → 𝑛 𝐵 = 13 𝑆 = 52 𝑐𝑎𝑟𝑡𝑎𝑠 𝑃 𝐴 ∩ 𝐵 = 𝑃 𝐴 ∗ 𝑃 𝐵 = 13 52 ∗ 13 52 = 1 16 Probabilidade Exemplo Uma urna possui cinco 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). B = 1º bola branca → n B = 2 V = 2ºbola vermelha → n B = 5 S = total de bolas → n S = 7 𝑃 𝑉 ∩ 𝐵 = 𝑃 𝑉 ∗ 𝑃 Τ𝐵 𝑉 = 5 7 ∗ 2 6 = 10 42 = 5 21 b) Em duas retiradas, com reposição da primeira bola retirada, sair uma bola vermelha e depois uma bola branca. 𝑃 𝑉 ∩ 𝐵 = 𝑃 𝑉 ∗ 𝑃 𝐵 = 5 7 ∗ 2 7 = 10 49 Probabilidade Exemplo Lançando-se simultaneamente um dado e uma moeda, qual é a chance de aparecer coroa na moeda e um número menor que 4 no dado? Coroa na moeda E x >4 no dado P 𝐴 ∩ 𝐵 = ½ x 3/6 ou seja 25% Probabilidade Exemplo Uma urna tem 4 bolas brancas e 5 bolas pretas. Duas bolas são sacadas dessa urna sucessivamente e sem reposição. Qual é a probabilidade de ambas serem brancas? 𝑃 𝑭 = 𝑛(𝑭) 𝑛(𝑆) 1 branca E outra branca (Multiplicação) P(F)= 4/9 x 3/8 ou seja 16,6667% Probabilidade Exercícios 1) Lançando simultaneamente dois dados não viciados, qual a probabilidade da soma ser um número múltiplo de 5? Resp: 7/36 2) A probabilidade de um aluno acertar uma questão é de 80% e de acertar uma segunda é de 70%. Qual a probabilidade de ele errar as duas questões. 6% 3) De dois baralhos de 52 cartas retiram-se, simultaneamente, uma carta do primeiro baralho e uma carta de segundo. Qual a probabilidade de a carta do primeiro baralho ser uma dama e a do segundo ser o 7 de copas? 1/676 4) Dois jogadores de basquete (Marco e João) praticam arremessos na cesta. A probabilidade de Marco acertar a cesta é de 2/4 e a probabilidade de João acertar a cesta é 3/4 . Admitindo que os dois eventos são independentes, qual a probabilidade de ambos acertarem a cesta? 38% 5)A probabilidade de um determinado aluno acertar cada uma das duas últimas questões de uma determinada prova é 70%. • Acertar ou errar cada uma das questões são eventos independentes• A probabilidade desse aluno errar as duas referidas questões; menos que 10% 6) Uma urna contém 2 bolas vermelhas e 3 bolas azuis. Retirando-se ao acaso duas bolas, uma após a outra, sem reposição, calcule a probabilidade de ocorrer duas bolas azuis 6/20 Exercícios 1) 7/36 2) 6% 3) 1/676 4) 38% 5) menos que 10% 6) 6/20
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