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CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 1 Aula 2 – Probabilidade e variáveis aleatórias I PROBABILIDADE ...................................................................................................................................... 2 1 Probabilidade: exercícios iniciais ............................................................................................................... 2 2 Probabilidade condicional ........................................................................................................................... 5 3 Fórmula da probabilidade condicional e da probabilidade da intersecção ............................................ 9 4 Probabilidade da união de dois eventos ................................................................................................... 18 5 Probabilidade do evento complementar ................................................................................................... 29 6 Teorema de Bayes. ..................................................................................................................................... 39 7 Probabilidade e análise combinatória ...................................................................................................... 44 8 Outros exercícios de probabilidade. ......................................................................................................... 49 II VARIÁVEIS ALEATÓRIAS .................................................................................................................... 54 1 Esperança, variância e covariância. ......................................................................................................... 54 2 Função densidade de probabilidade ......................................................................................................... 63 3 Função distribuição de probabilidade ...................................................................................................... 70 III OUTROS EXERCÍCIOS .......................................................................................................................... 75 1 Esperança para variáveis contínuas ......................................................................................................... 76 2 Distribuições conjuntas de probabilidade ................................................................................................ 82 IV LISTA DAS QUESTÕES DE CONCURSO ............................................................................................ 86 V GABARITO DAS QUESTÕES DE CONCURSO ................................................................................ 101 CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 2 Antes de começarmos a aula, gostaríamos de corrigir um erro cometido na aula passada. Na aula anterior, no EC 21, nós erramos na hora de calcular os valores que delimitam os outliers. A gente fez assim: =+ dQ 5,12 2,124 =− dQ 5,12 -0,676 Mas isto está errado. O correto seria: =+ dQ 5,13 2,494 =− dQ 5,11 -1,239 O restante da análise do exercício está correto. Agradecemos aos alunos que perceberam o erro e nos avisaram por meio do fórum. I PROBABILIDADE 1 Probabilidade: exercícios iniciais EP 1 Qual a probabilidade de, lançando uma moeda honesta, obtermos um resultado “coroa”? Resolução: Probabilidade tem a ver com a chance de um dado evento ocorrer. Assim, quando lançamos uma moeda, dizemos que as chances de sair cara são 50%. Ou ainda, a probabilidade de sair cara é de 50%. Uma interpretação muito comum para a probabilidade é aquela faz a associação com freqüências relativas. Se lançarmos uma moeda honesta um número muito grande de vezes, é razoável esperar que, em metade das vezes, o resultado será coroa. Por isso dizemos que a probabilidade de “coroa” é 50%. A probabilidade corresponde à freqüência relativa que seria obtida num número muito grande de experimentos. Esta é a chamada abordagem frequentista da probabilidade. Probabilidade de cara = freqüência relativa num número muito grande de experimentos = 50% EP 2 Qual a probabilidade de, lançando um dado honesto, obtermos um múltiplo de 3? Resolução: Observe que o nosso evento de interesse é formado por todos os múltiplos de 3. Quais são os múltiplos de 3 presentes nas faces de um dado? São: 3, 6. Podemos representar esse evento com um conjunto: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 3 A: {3, 6} O conjunto A representa nosso evento. Observe que o conjunto A pode ser subdividido em conjuntos menores. Podemos escrever: B: {3} C: {6} CBA ∪= O evento “A” (sair múltiplo de 3) foi decomposto nos eventos B e C (respectivamente, sair o número 3 e sair o número 6). Os eventos “B” e “C” não podem mais ser decompostos. Dizemos que são eventos elementares. Chamamos de espaço amostral ao conjunto de todos os resultados possíveis. No caso do lançamento do dado, o espaço amostral é dado por: S: {1, 2, 3, 4, 5, 6} O espaço amostral é composto de 6 elementos (que representam 6 eventos elementares). Todos eles são equiprováveis (têm a mesma chance de ocorrer). Quando isso acontece, a probabilidade pode ser expressa como a relação entre o número de elementos do evento e o número de elementos do espaço amostral. Probabilidade = 3 1 6 2 ___ __ == amostralespacoelementosnumero eventoelementosnumero Muita gente conhece esta mesma relação expressão com “nomes diferentes”. A idéia é a mesma. Só mudam os nomes. Como o evento comporta todos os casos em que estamos interessados, chamamos os elementos do evento de “casos favoráveis”. Como o espaço amostral comporta todos os casos que podem ocorrer, chamamos os elementos do espaço amostral de “casos possíveis”. No lançamento de um dado, se quisermos calcular a probabilidade de sair um múltiplo de 3, temos: - dois casos favoráveis: 3 e 6 - seis possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6 A probabilidade é dada por: 3 1 6 2 ==P Bastou dividir o número de casos favoráveis pelo número de casos possíveis, pois todas as faces do dado são equiprováveis. Como a probabilidade em questão é referente ao evento A, indicamos isso por: 3 1)( =AP CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 4 EC 1. TCE RO 2007 [CESGRANRIO] Em um jogo, apresentam-se ao participante 3 fichas voltadas para baixo, estando representadas em cada uma delas as letras T, C e E. As fichas encontram-se alinhadas em uma ordem qualquer. O participante deve ordenar as fichas, mantendo as letras voltadas para baixo, tentando obter a sigla TCE. Ao desvirá-las, para cada letra que esteja na posição correta, ganhará um prêmio de R$ 500,00. A probabilidade de o participante não ganhar qualquer prêmio é igual a: (A) 0 (B) 1/6 (C) 1/4 (D) 1/3 (E) 1/2 Resolução: São 6 formas de se disporem as 3 letras: TCE, TEC, CTE, CET, ETC, ECT Para que o participante não ganhe qualquer prêmio, nenhuma letra pode estar no seu lugar correto. Isso acontece nos seguintes casos: ETC, CET Temos dois casos favoráveis em seis possíveis. 3 1 6 2 ==P Gabarito: D EC 2. MPE Amazonas 2002 [FGV] A análise dos dados obtidos das Declarações de Ajuste do Imposto de Renda, em um sistema econômico hipotético, mostrou o seguinte resultado, relativamente à renda anual dos contribuintes: Se uma pessoa for selecionada aleatoriamente para verificação de suas informações pela autoridade fiscal, a probabilidade de que essa pessoa tenha renda anual superior a R$ 8 000,00 será igual a: (A) 0,03 CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA– ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 5 (B) 0,05 (C) 0,25 (D) 0,30 (E) 0,70 Resolução: São casos favoráveis os contribuintes com renda superior a 8.000. Estão nessa situação os 15.000 contribuintes da segunda classe e os 3.000 contribuintes da terceira classe. Casos favoráveis: 15.000 + 3.000 = 18.000 O número de casos possíveis é dado por: 000.60000.3000.15000.42 =++ A probabilidade fica: == 000.60 000.18P 0,3 Gabarito: D → PROBABILIDADE )()|()( BPBAPBAP ×=∩ Corresponde à freqüência relativa de um dado evento, num número muito grande de experimentos (abordagem frequentista). Se todos os eventos forem equiprováveis, a probabilidade pode ser expressa como uma relação entre casos favoráveis e casos possíveis. 2 Probabilidade condicional EP 3 No lançamento de um dado, qual a probabilidade de se obter um múltiplo de 3, dado que o resultado é maior que 4? Resolução: No EP 2, vimos que a probabilidade de obtermos um múltiplo de 3 no lançamento de um dado é de 3 1 . Agora, temos uma ligeira modificação, extremamente importante. É dado que o resultado é maior que 4. Este “é dado que” é chamado de condição. Há uma condição a ser obedecida (resultado maior que 4). Esta condição é uma informação adicional, que acaba mudando o cálculo de probabilidade. Inicialmente, antes de sabermos desta condição, tínhamos: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 6 - casos favoráveis: 3, 6 - casos possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6. Mas temos uma condição a ser obedecida (resultado maior que 4). Com isso, devemos alterar a nossa listagem de casos favoráveis e possíveis. Atualizando nossa lista, já obedecendo à condição, temos: - casos favoráveis: 3, 6 - casos possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6 Riscamos todos os casos que não obedecem à condição. Riscamos todos os casos que não são maiores que 4. Com isso, sobraram 2 casos possíveis e 1 caso favorável. A nova probabilidade fica: %50 2 1 ==P EC 3. MPU – 2004 [ESAF] Carlos diariamente almoça um prato de sopa no mesmo restaurante. A sopa é feita de forma aleatória por um dos três cozinheiros que lá trabalham: 40% das vezes a sopa é feita por João; 40% das vezes por José, e 20% das vezes por Maria. João salga demais a sopa 10% das vezes, José o faz em 5% das vezes e Maria 20% das vezes. Como de costume, um dia qualquer Carlos pede a sopa e, ao experimentá-la, verifica que está salgada demais. A probabilidade de que essa sopa tenha sido feita por José é igual a a) 0,15. b) 0,25. c) 0,30. d) 0,20. e) 0,40. Resolução: São três cozinheiros que fazem a sopa. Se a chance de cada um deles fazer a sopa fosse igual, teríamos: Casos possíveis: José faz a sopa, João faz a sopa, Maria faz a sopa. Casos favoráveis: José faz a sopa. A probabilidade de José fazer a sopa seria de 3 1 . Mas a chance de cada um deles ter feito a sopa, num dado dia, não é igual. Maria faz sopa menos vezes que João e José. Neste tipo de questão, em que os casos não têm a mesma chance de acontecer, não podemos simplesmente utilizar a relação entre casos possíveis e casos favoráveis. Temos que adotar um CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 7 artifício que reflita o fato de Maria fazer a sopa menos vezes. É aí que entra a abordagem frequentista da probabilidade. Podemos pensar que, a cada 100 dias em que o Carlos freqüente o restaurante, temos que: em 40 dias a sopa é feita por João, em 40 dias a sopa é feita por José, em 20 dias a sopa é feita por Maria. Para tornar o exemplo mais claro, vamos supor que o Carlos tenha freqüentado o tal restaurante do dia 01/01/09 até o dia 10/04/09, totalizando os 100 dias. Daí, pegamos o calendário e escolhemos um desses 100 dias aleatoriamente. A pergunta é: qual a chance de, no dia escolhido, a sopa ter sido feita por José, sabendo que estava salgada? Nestes 100 dias, vamos ver como cada cozinheiro se comporta. João fez a sopa 40 vezes. Em 10% dessas 40 vezes, ele salgou demais a sopa. José fez a sopa 40 vezes. Em 5% dessas 40 vezes, ele salgou demais a sopa. Maria fez a sopa 20 vezes. Em 20% dessas 20 vezes, ela salgou demais a sopa. Resumindo: Em 36 dias o João fez uma sopa normal. Em 4 dias o João fez uma sopa salgada. Em 38 dias o José fez uma sopa normal Em 2 dias o José fez uma sopa salgada. Em 16 dias a Maria fez uma sopa normal Em 4 dias a Maria fez uma sopa salgada. Com este artifício, contornamos o problema citado no começo da resolução. Quando listamos o que acontece em cada um dos cem dias, conseguimos levar em conta o fato de Maria fazer sopa menos vezes que João e José. Dentre os cem dias, selecionamos um ao acaso. Agora sim. Estamos focando nos dias, não nos cozinheiros. Todos os cem dias são equiprováveis. Todos têm a mesma chance de serem escolhidos. Continuemos com a resolução do problema. Se não soubéssemos que a sopa está salgada, teríamos: Casos possíveis: 100 dias, assim discriminados: 36 dias o João fez uma sopa normal. 4 dias o João fez uma sopa salgada. 38 dias o José fez uma sopa normal Em 2 dias o José fez uma sopa salgada. Em 16 dias a Maria fez uma sopa normal CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 8 Em 4 dias a Maria fez uma sopa salgada. Estamos interessados nos dias em que José faz a sopa. Estes dias são nossos casos favoráveis. Casos favoráveis: 40, assim discriminados: 38 dias em que o José fez uma sopa normal 2 dias em que o José fez uma sopa salgada. Contudo, temos a informação de que a sopa está salgada (condição!). Temos que rever nossa lista de casos possíveis e favoráveis. Casos possíveis: 10, assim discriminados: 36 dias o João fez uma sopa normal. 4 dias o João fez uma sopa salgada. 38 dias o José fez uma sopa normal Em 2 dias o José fez uma sopa salgada. Em 16 dias a Maria fez uma sopa normal Em 4 dias a Maria fez uma sopa salgada. Casos favoráveis: 2, assim discriminados: 38 dias em que o José fez uma sopa normal 2 dias em que o José fez uma sopa salgada A probabilidade fica: 2,0 10 2 _ _ ==⇒= P possíveiscasos favoráveiscasosP Gabarito: D EC 4. Minc 2006 [FGV] Lança-se um dado não-tendencioso. Se o resultado é par, qual é a probabilidade de que tenha sido um "quatro"? (A) 1/2 (B) 1/3 (C) 1/4 (D) 1/5 (E) 1/6 CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 9 Resolução. A pergunta pode ser resumida como: qual a probabilidade de sair o número 4, dado que o resultado é par. Inicialmente temos o seguinte: - caso favorável: 4 - casos possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6. Mas temos uma condição a ser obedecida. É dado que o resultado é par. Assim, precisamos rever nossa lista de casos possíveis e favoráveis. Devemos excluir todos os resultados que são ímpares. - caso favorável: 4 - casos possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6. E a probabilidade fica: 3 1 __ __ == possiveiscasosnumero favoraveiscasosnumeroP Gabarito: B 3 Fórmula da probabilidade condicional e da probabilidade da intersecção Uma outra forma de resolver exercícios de probabilidade condicional é por meio de uma fórmula. Considere o lançamento de um dado. Antes de ver o resultado, queremos calcular a probabilidade de ter saído um múltiplo de 3. Qual a probabilidade deste evento? A probabilidade é de 2/6. Certo? Temos dois casos favoráveis (3 e 6) em seis casos possíveis. Vamos mudar um pouco o exemplo. O dado é lançado. Antes de vermos o resultado, alguém nos informa: saiu um número maior que 4. Pronto. Agora temos uma informação nova. Queremoscalcular a probabilidade de ter saído um múltiplo de 3 DADO que saiu um número maior que 4. Temos uma informação nova, que devemos utilizar. Agora a probabilidade muda. Temos apenas dois casos possíveis (5 e 6). E, dentre os casos possíveis, apenas um nos é favorável (6). Neste segundo caso, a probabilidade é igual a 1/2. Se fôssemos resumir isto em uma fórmula, ficaria assim: )( )()|( BP BAPBAP ∩= Nosso espaço amostral pode ser representado pelo seguinte conjunto: {1, 2, 3, 4, 5, 6} Temos dois eventos. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 10 Se lançarmos o dado e obtivermos uma face múltipla de 3, temos o evento ‘A’. O evento ‘A’ é um subconjunto do espaço amostral. A = {3, 6} Se lançarmos o dado e obtivermos uma face maior que 4, temos o evento ‘B’. B = {5, 6}. A intersecção dos dois conjuntos acima é dada por: A ∩ B = {6} O símbolo que parece um ‘U’ de cabeça pra baixo indica a intersecção. Neste exemplo, está associado ao resultado do lançamento do dado que é, simultaneamente, maior que 4 e múltiplo de 3. As probabilidades relacionadas são: · )(AP é a probabilidade de o evento A ocorrer. · )(BP é a probabilidade de o evento B ocorrer. · )( BAP ∩ é a probabilidade de A e B ocorrerem simultaneamente. O símbolo que parece um “U” de cabeça para baixo indica intersecção. Ou seja, estamos interessados nos casos em que os dois eventos ocorrem simultaneamente. · )|( BAP é a probabilidade de o evento A ocorrer, DADO que o evento B ocorreu. É a probabilidade de A, condicionada ao acontecimento de B. No caso do lançamento do dado, ficamos com: 6 2)( =AP (casos favoráveis: 3, 6; casos possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6) 6 2)( =BP (casos favoráveis: 5, 6; casos possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6) 6 1)( =∩ BAP (caso favorável: 6 – só o número 6 é, ao mesmo tempo, maior que 4 e múltiplo de 3; casos possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6) Aplicando a fórmula: )( )()|( BP BAPBAP ∩= 2 1 6 2 6 1)|( =÷=BAP Portanto, a probabilidade de sair um múltiplo de 3 dado que saiu um número maior que 4 é de 50%. Um diagrama destes conjuntos ajuda a entender melhor a fórmula. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 11 O nosso espaço amostral é representado pelo retângulo azul. Nele, temos todos os possíveis resultados do lançamento do dado {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Dentro do espaço amostral temos dois conjuntos destacados. O conjunto vermelho representa o evento A (múltiplos de 3). O conjunto verde representa o evento B (maiores que 4). É dado que o resultado do lançamento do dado é maior que 4. Ou seja, já sabemos que o resultado, qualquer que seja, deve estar dentro do conjunto verde. Todos os resultados fora do conjunto verde são descartados. É como se a condição estabelecida modificasse nosso espaço amostral. Nosso espaço amostral modificado se reduziria ao conjunto verde. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 12 Agora, a única possibilidade de o evento A ter ocorrido corresponde ao número que, além de ser múltiplo de 3, também é maior que 4. Ou seja, corresponde ao elemento que está na intersecção entre A e B. Ou seja, temos uma condição (o resultado é maior que 4, ou seja, ocorreu o evento B). Graças a esta condição, os casos favoráveis estão relacionados à intersecção e os casos possíveis estão relacionados ao conjunto B. Logo, a probabilidade fica “casos favoráveis” sobre “casos possíveis”. Vou indicar por “n( )” o número de elementos de cada conjunto. A probabilidade condicional fica: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 13 )( )()|( Bn BAnBAP ∩= Dividindo o numerador e o denominador pelo número de elementos do espaço amostral (S): )()( )()()|( SnBn SnBAnBAP ÷ ÷∩ = O que conduz a: )( )()|( BP BAPBAP ∩= Dizemos que o evento ‘A’ é independente do evento ‘B’ quando )()|( APBAP = . Ou seja, o fato de ‘B’ ter ocorrido não influi em nada na probabilidade de ‘A’. → FÓRMULA DA PROBABILIDADE CONDICIONAL: )( )()|( BP BAPBAP ∩= Se A e B são independentes, então: )()|( APBAP = e )()|( BPABP = É interessante observar que, a partir da fórmula da probabilidade condicional, podemos chegar à fórmula da probabilidade da intersecção de dois eventos: )()|()( )( )()|( BPBAPBAP BP BAPBAP ×=∩⇒∩= Na situação de independência entre os eventos, chegamos ao seguinte: ⇒ ⎭ ⎬ ⎫ = ×=∩ )()|( )()|()( APBAP BPBAPBAP )()()( BPAPBAP ×=∩ Quando dois eventos são independentes, a probabilidade da intersecção é igual ao produto das probabilidades. → PROBABILIDADE DA INTERSECÇÃO DE DOIS EVENTOS )()|()( BPBAPBAP ×=∩ Quando os eventos são independentes, a probabilidade da intersecção é igual ao produto das probabilidades. A fórmula se reduz a: )()()( BPAPBAP ×=∩ EC 5. MPU/2004 [ESAF] Carlos sabe que Ana e Beatriz estão viajando pela Europa. Com as informações que dispõe, ele estima corretamente que a probabilidade de Ana estar hoje em Paris é 3/7, que a probabilidade de Beatriz estar hoje em Paris é 2/7, e que a probabilidade de ambas, Ana e Beatriz, estarem hoje em Paris é 1/7. Carlos, então, recebe um telefonema de Ana informando CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 14 que ela está hoje em Paris. Com a informação recebida pelo telefonema de Ana, Carlos agora estima corretamente que a probabilidade de Beatriz também estar hoje em Paris é igual a a) 2/3 b) 1/7 c) 1/3 d) 5/7 e) 4/7 Resolução: Primeiro vamos resolver sem a fórmula. Vamos imaginar a seguinte situação, bem esdrúxula. Ana sempre vai a Paris na segunda, terça e quarta. Beatriz sempre vai a Paris na quarta e quinta. Carlos sabe dessas informações. Só que Carlos é concurseiro. Ficou tanto tempo estudando para concurso, sem parar, que perdeu a noção do tempo e não sabe que dia é hoje. Para ele, a probabilidade de hoje ser segunda é de 1/7. E de ser terça também é 1/7. Idem para qualquer outro dia da semana. E mais. A probabilidade de Ana estar hoje em Paris é de 3/7 (casos favoráveis: segunda, terça e quarta). A probabilidade de Beatriz estar hoje em Paris é de 2/7 (casos favoráveis: quarta e quinta). A probabilidade de ambas estarem hoje em Paris é de 1/7 (caso favorável: quarta) Ana informa a Carlos: hoje estou em Paris. Aí Carlos conclui: com certeza hoje só pode ser ou segunda, ou terça ou quarta. Ou seja, agora temos três casos possíveis: Segunda, terça, quarta. E Carlos está interessado nos dias em que Beatriz também vai estar em Paris. Só tem um caso favorável: quarta feira. Caso favorável: Quarta. Logo, a probabilidade de Beatriz estar em Paris, dado que Ana está em Paris, é: 3 1 =P CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 15 Gabarito: C Agora vamos usar a fórmula. Seja “A” o evento que ocorre quando, escolhendo-se um dia da semana ao acaso, ele é um dia em que Ana está em Paris. Seja “B” o evento análogo, referente aos dias em que Beatriz está em Paris. O exercício disse que: 7/3)( =AP 7/2)( =BP 7/1)( =∩ BAP E foi pedido: ?)( =ABP Usando a fórmula: 3 1 7/3 7/1 )( )()( ==∩= AP ABPABP EC 6. Sefaz RJ 2009 [FGV] Os eventos A e B são tais que P(A) = 0,4 e P(B) = 0,9. Assinale a única alternativa que apresenta um possível valor para P(A ∩ B). (A) 0,13. (B) 0,22. (C) 0,31. (D) 0,49. (E) 0,54. Resolução: Como vimos no começo deste tópico, a representação dos conjuntos em um diagrama acaba guardando perfeitarelação com as probabilidades envolvidas. Podemos, portanto, representar nos diagramas diretamente as probabilidades. Seja x a probabilidade da intersecção entre A e B. Temos: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 16 Todas as regiões acima correspondem a probabilidades. Como não existe probabilidade negativa, então: 4,004,0 ≤⇒≥− xx Se somarmos todas as probabilidades acima, devemos ter, no máximo, 100% (não existe probabilidade superior a 1). 1)9,0()4,0( ≤−++− xxx 13,1 ≤− x 3,0≥x Com isso, concluímos que x dever ser maior ou igual a 30%, para que a soma das probabilidades não supere 100%. Além disso, x deve ser menor ou igual a 40%, para que não haja probabilidades negativas. 4,03,0 ≤≤ x A única alternativa possível é a letra C (pois 31% está entre 30% e 40%) Gabarito: C EC 7. Sefaz RJ 2009 [FGV] Um torneio será disputado por 4 tenistas (entre os quais A e B) de mesma habilidade, isto é, em qualquer jogo entre dois dos quatro jogadores, ambos têm a mesma chance de ganhar. Na primeira rodada, eles se enfrentarão em dois jogos, com adversários definidos por sorteio. Os vencedores disputarão a final. A probabilidade de que o torneio termine com A derrotando B na final é: (A) 1/2. (B) 1/4. (C) 1/6. (D) 1/8. (E) 1/12. Resolução: Podemos pensar que este torneio é realizado muitas e muitas vezes. Todo final de semana estes quatro tenistas jogam entre si (sábado são as semifinais e domingo são as finais). CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 17 Seja Q o evento que ocorre quando, escolhido um destes torneios aleatoriamente, “A” inicia jogando com “C” ou “D”. A probabilidade de isso acontecer é de 2/3 (são dois casos favoráveis em 3 possíveis). 3/2)( =QP Seja R o evento que ocorre quando “A” ganha sua primeira partida. 2/1)( =QRP Seja S o evento que ocorre quando “B” ganha sua primeira partida. 2/1),( =RQSP Seja “T” o evento que ocorre quando “A” derrota “B” na final 2/1),,( =SRQTP Queremos que todos estes eventos ocorram. Ou seja, queremos que “A” inicie jogando com “C” ou “D”, queremos que “A” ganhe sua primeira partida, que “B” ganhe sua primeira partida e, finalmente, que “A” derrote “B” na final. ?)( =∩∩∩ TSRQP Vimos a fórmula da probabilidade da intersecção para dois eventos. Ela pode ser estendida para mais eventos, assim: ( ) ( )TSRQPTSRQP ∩∩∩=∩∩∩ )( Com isso, chegamos a: ( ) ),,()()( SRQTPSRQPTSRQP ×∩∩=∩∩∩ 2 1)( ×∩∩= SRQP Agora precisamos calcular a probabilidade da intersecção de Q, R e S. Basta aplicar o mesmo raciocínio: ( )SRQP ∩∩= )( 2 1 × = ),()( RQSPRQP ×∩ 2 1 × = )( RQP ∩ 2 1 × 2 1 × Finalmente, precisamos calcular a probabilidade da intersecção de Q e R. = )( RQP ∩ 2 1 × 2 1 × = )()( QRPQP × 2 1 × 2 1 × = 2 1 3 2 × 2 1 × 2 1 × CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 18 = 12 1 Gabarito: E 4 Probabilidade da união de dois eventos Nós até já vimos alguns exercícios em que calculamos a probabilidade da união de dois eventos. Só que não usamos nenhuma fórmula. Lembram do exemplo do dado, lá do começo da aula? Queríamos calcular a probabilidade de sair um múltiplo de 3. Pois bem, seja ‘A’ o evento que ocorre quando, lançando um dado honesto, obtém-se uma face múltipla de 3. Sabemos que: A= {3, 6}. O espaço amostral é dado por: {1, 2, 3, 4, 5, 6} Na ocasião, para calcularmos a probabilidade de ‘A’, dividimos o número de elementos do evento (=2) pelo número de elementos do espaço amostral (=6). Haveria uma outra possibilidade de realizarmos este cálculo. Observe que o conjunto ‘A ainda pode ser decomposto em mais conjuntos. Seja ‘B’ o evento que ocorre quando, lançando o dado, obtém-se a face 3. Seja ‘C o evento que ocorre quando se obtém a face ‘6’. B = {3} C = {6} Podemos dizer que: CBA ∪= O evento ‘A’ é igual à união entre os eventos ‘B e ‘C’. Ou seja, a probabilidade de sair um múltiplo de 3 (=evento A) é equivalente à probabilidade da união dos eventos “sair 3” e “sair 6”. Assim, em vez de calcularmos diretamente a probabilidade do evento A, poderíamos ter calculado as probabilidades de ‘B’ e ‘C’ e, em seguida, usando a probabilidade da união de dois eventos, obtido a probabilidade de ‘A’. Logo abaixo veremos que existe uma fórmula para o cálculo da união de dois eventos. Nem sempre a gente precisa dela. Aliás, em grande parte dos exercícios, dá para ir bem sem ela. Mas é bom saber que existe. EP 4 Uma escola de ensino fundamental oferece cursos de idiomas. São disponibilizados cursos de inglês e espanhol. Os alunos podem optar por fazer nenhum, um ou os dois cursos. Atualmente temos a seguinte situação: · 30 alunos fazem inglês. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 19 · 20 alunos fazem inglês e espanhol. · 35 alunos fazem espanhol. · 25 alunos não fazem nem inglês nem espanhol. Sorteamos um aluno dessa escola. Qual a probabilidade de o aluno sorteado cursar inglês ou espanhol? Resolução: Sorteia-se aleatoriamente um aluno. Quando o aluno sorteado cursa inglês, temos o evento ‘I’. Quando o aluno sorteado cursa espanhol, temos o evento ‘E’. Queremos calcular a probabilidade do aluno fazer inglês ou espanhol. Ou seja, estamos interessados naqueles alunos que fazem só inglês, que fazem só espanhol e que fazem inglês e espanhol. Estamos interessados na união dos eventos “E” e “I”. ?)( =∪ IEP Esse símbolo que parece um “U” é o símbolo de união. Indica que estamos interessados nos casos em que pelo menos um dos dois eventos ocorra. Neste exemplo, estamos interessados nos alunos que fazem pelo menos um dos dois idiomas. Vamos representar graficamente os alunos dessa escola. alunos que fazem espanholalunos que fazem ingles 10 20 15 25 Dentro do círculo azul temos os trinta alunos que fazem inglês. Dez deles estão dentro do circulo azul, mas não estão dentro do círculo vermelho. Dentro do círculo vermelho temos os trinta e cinco que fazem espanhol. Quinze deles estão dentro do círculo vermelho, mas não estão dentro do círculo azul. Outros vinte estão nos dois círculos simultaneamente. São os que fazem inglês e espanhol. E os 25 que estão de fora dos dois círculos não fazem inglês nem espanhol. Casos favoráveis são aqueles que estão em pelo menos um dos dois círculos. Ou seja, são os alunos que fazem pelo menos um dos dois idiomas. São 45 casos favoráveis. E casos possíveis são todos os alunos da escola. São 45, que fazem pelo menos um curso de idioma, e mais 25, que não fazem nenhum curso de idioma, totalizando 70 alunos. A probabilidade de o aluno ser sorteado fazer inglês ou espanhol é: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 20 70 45)( =∪ IEP Ok, agora vejamos a fórmula para calcular a probabilidade da união de dois eventos. A probabilidade do aluno sorteado cursar inglês é: 70 30)( =IP A probabilidade do aluno sorteado cursar espanhol é: 70 35)( =EP A probabilidade do aluno sorteado cursar inglês e espanhol, simultaneamente, é: 70 20)( =∩ IEP Para encontrar a probabilidade do aluno sorteado cursar inglês ou espanhol, precisamos saber quantos são os casos favoráveis. São 30 alunos que fazem inglês. São 35 que fazem espanhol. Portanto, para saber quantos alunos fazem inglês ou espanhol, somamos esses dois valores. Número de alunos que fazem inglês ou espanhol: 30 + 35 = 65 Só que tem um problema. Quando fazemos esta conta, estamos ignorando que há alunos que fazem, ao mesmo tempo, inglês e espanhol. Esses alunosforam contados duas vezes. São 20 alunos que foram contados em duplicidade. Portanto, do total acima, temos que tirar 20. Número de alunos que fazem inglês ou espanhol: 30 + 35 – 20 Pronto. Achamos o total de casos favoráveis. Se dividirmos esse valor pelo total de casos possíveis, achamos a probabilidade procurada. 70 203530)( −+=∪ IEP 70 20 70 35 70 30)( −+=∪ IEP )()()()( IEPIPEPIEP ∩−+=∪ Resumindo, quando temos dois eventos quaisquer A e B, a probabilidade da união dos dois eventos é: )()()()( BAPBPAPBAP ∩−+=∪ Quando ‘A’ e ‘B’ não têm elementos em comum, isto é, quando a intersecção entre ambos é nula, dizemos que são eventos mutuamente excludentes. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 21 Se os dois eventos forem mutuamente excludentes, temos: 0)( =∩ BAP Neste caso, a probabilidade da união fica: )()()( BPAPBAP +=∪ → PROBABILIDADE DA UNIÃO DE DE DOIS EVENTOS A e B )()()()( BAPBPAPBAP ∩−+=∪ Se A e B forem mutuamente excludentes, a fórmula se reduz a: )()()( BPAPBAP +=∪ EP 5 Calcule a probabilidade de, ao lançarmos um dado honesto, sair um número par. Resolução: Queremos calcular a probabilidade da união dos eventos “sair 2”, “sair 4” e “sair 6”. Todos esses eventos são mutuamente exclusivos. Por quê? Porque não tem como o lançamento de um dado resultar, simultaneamente, em 2 e 4, ou em 2 e 6, ou em 4 e 6. Nestes casos, a probabilidade da soma é igual à soma das probabilidades dos eventos. %506/33/13/13/1)6()4()2()_( ==++=++= PPPparsairP Outra forma de resolver é escrevendo os casos possíveis e os casos favoráveis. São 6 casos possíveis: 1, 2, 3, 4, 5, 6 São 3 casos favoráveis: 2, 4, 6 %506/3 ==P EP 6 No lançamento de dois dados honestos: a) qual a probabilidade de sair um número par no primeiro dado e de sair o número 5 no segundo? b) qual a probabilidade de sair um número par no primeiro dado ou sair o número 5 no segundo dado? Resolução: Agora temos lançamentos de dois dados. O espaço amostral, que é o conjunto de todos os resultados possíveis, fica: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 22 {(1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (1,5), (1,6), (2,1), (2,2), (2,3), (2,4), (2,5), (2,6), (3,1), (3,2), (3,3), (3,4), (3,5), (3,6), (4,1), (4,2), (4,3), (4,4), (4,5), (4,6), (5,1), (5,2), (5,3), (5,4), (5,5), (5,6), (6,1), (6,2), (6,3), (6,4), (6,5), (6,6)} Seja ‘A’ o evento “sair número par no primeiro dado”. Seja ‘B’ o evento “sair o número 5 no segundo dado”. Vamos escrever os dois eventos: A = {(2,1), (2,2), (2,3), (2,4), (2,5), (2,6), (4,1), (4,2), (4,3), (4,4), (4,5), (4,6), (6,1), (6,2), (6,3), (6,4), (6,5), (6,6)} B = {(1,5), (2,5), (3,5), (4,5), (5,5), (6,5)} ‘A’ tem 18 elementos. ‘B’ tem 6 elementos. O espaço amostral tem 36 elementos. 36/18)( =AP 36/6)( =BP Letra a). Queremos que os dois eventos ocorram simultaneamente. Estamos interessados na intersecção dos eventos ‘A’ e ‘B’. A intersecção de ‘A’ e ‘B’ tem 3 elementos: )}5,6(),5,4(),5,2{(=∩ BA A probabilidade da interseção fica: 36/3)( =∩ BAP Interessante observar que o resultado do lançamento de um dado em nada influi no resultado do outro dado. Os resultados dos dois lançamentos são independentes. Os eventos ‘A’ e ‘B’ são independentes. Note que: )()()( BPAPBAP ×=∩ Letra b) A união entre os dois eventos é dada por: A ∪ B = {(2,1), (2,2), (2,3), (2,4), (2,5), (2,6), (4,1), (4,2), (4,3), (4,4), (4,5), (4,6), (6,1), (6,2), (6,3), (6,4), (6,5), (6,6), (1,5), (3,5), (5,5)} A união tem 21 elementos. 12/736/21)( ==∪ BAP CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 23 Outra forma de resolução seria usar a fórmula da união. )()()()( BAPBPAPBAP ∩−+=∪ 12 7 36 21 36 3 36 6 36 18)( ==−+=∪ BAP EC 8. Potigas 2006 [FGV] Uma moeda não-tendenciosa é lançada até que ocorram dois resultados sucessivos iguais. A probabilidade de que ela seja lançada quatro vezes é: (A) 1/8. (B) 3/8. (C) 1/2. (D) 5/8. (E) 2/3 Resolução: Vou representar coroa por K e cara por C. Considere a seguinte seqüência: C, K, C, K, K A moeda precisou ser lançada 5 vezes para ocorrerem dois resultados iguais e sucessivos. Do jeito que o enunciado está escrito, esta seqüência atende ao comando da questão. Se a moeda foi lançada cinco vezes, então ela foi lançada quatro vezes. Assim, do jeito que está escrito, teríamos que calcular a probabilidade de a moeda ser lançada 4 ou mais vezes. E aí vem o problema: fazendo desta forma, não encontramos nenhuma alternativa. Aí vem o que eu sempre digo. Não brigue com o enunciado. Não durante a prova. Deixe para brigar com o enunciado na fase dos recursos. Lá na hora da prova, tente entender o que o examinador quer. Neste caso, houve uma imprecisão. O que a questão quer é que a moeda seja lançada exatamente 4 vezes. Ou seja, ela quer que os dois resultados sucessivos e iguais ocorram no terceiro e no quarto lançamentos. Existem duas seqüências que satisfazem esta condição: C, K, C, C K, C, K, K Vamos calcular a probabilidade de a primeira seqüência ocorrer. Seja A o evento que ocorre quando o primeiro lançamento resulta em cara. Analogamente, sejam B, C e D os eventos que ocorrem quando o segundo, o terceiro e o quarto lançamento resultam, respectivamente, em coroa, cara e cara. Queremos calcular a seguinte probabilidade: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 24 ?)( =∩∩∩ DCBAP Os lançamentos são independentes. O resultado de um lançamento em nada interfere no resultado dos demais. Quando isso ocorre, a probabilidade da intersecção é igual ao produto das probabilidades. )()()()()( DPCPBPAPDCBAP ×××=∩∩∩ Todos os eventos têm probabilidade de 50%. 42 1 2 1 2 1 2 1 2 1)( =×××=∩∩∩ DCBAP Para a sequencia K, C, K, K as contas são análogas. A probabilidade também será de 42 1 . Ok, já sabemos que: C, K, C, C tem probabilidade 42 1 K, C, K, K tem probabilidade 42 1 Para que a moeda seja lançada exatamente 4 vezes, deve ocorrer a primeira seqüência ou a segunda. Ou seja, queremos a probabilidade da união destas duas seqüências. Como são eventos mutuamente excludentes, a probabilidade da união é igual à soma das probabilidades. 42 1 + 42 1 = =× 42 12 32 1 Gabarito: A EC 9. Sefaz RJ 2007 [FGV] Sejam A e B dois eventos definidos em um espaço amostral S de modo que P(A) = 0,70, P(B) = 0,20 e P(A ∩ B) = 0,14. Então, pode-se dizer que A e B são eventos: (A) mutuamente exclusivos. (B) complementares. (C) independentes. (D) condicionais. (E) elementares. Resolução. Letra A: Para que A e B sejam mutuamente exclusivos, a intersecção deveria ser nula (o que implica em probabilidade zero). Não é o que ocorre, pois P(A ∩ B) = 0,14. Letra B: Ainda não estudamos eventos complementares. Por hora, fiquem com a informação de que, se A e B são complementares, então a soma de suas probabilidades é igual a 100%. Não é o que ocorre (0,7 + 0,2 = 0,9). CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 25 Letra C: Para que A e B sejam independentes, a probabilidade da intersecção é igual ao produto das probabilidades. 2,07,0)()( ×=× BPAP = 0,14 = )( BAP ∩ Concluímos que os dois eventos são independentes. Letra D: não faz sentido falar em eventos condicionais. Letra E: Se A e B fossem elementares, eles não poderiam ser divididos em outros eventos menores. Mas, como a própria questão informou, existe o evento BA∩ , com probabilidade não nula.Este evento tem probabilidade inferior às probabilidades de A e de B. Logo, é um evento contido nos anteriores. Isso já permite concluir que A e B não são elementares. Gabarito: C EC 10. Sefaz RJ 2008 [FGV] Sejam A, B e C três eventos quaisquer definidos em um espaço amostral S. Então, P(A) + P(B) + P(C) – P(A ∩ B) – P(A ∩ C) – P(B ∩ C) refere-se à probabilidade da ocorrência de: (A) um ou dois dos eventos. (B) exatamente um dos eventos. (C) pelo menos um dos eventos. (D) no máximo dois eventos. (E) pelo menos dois eventos. Resolução: Vamos novamente fazer um diagrama das probabilidades. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 26 Vamos calcular cada parcela da soma: - P(A): fedb +++ - P(B): gfdc +++ - P(C): dcba +++ - P(A ∩ B): fd + - P(A ∩ C): db + - P(B ∩ C): dc + Fazendo a soma, temos: Parte positiva Parte negativa fedb +++ gfdc +++ dcba +++ fd + db + dc + Após as simplificações, temos: bagcfe +++++ Vamos destacar esta área no diagrama. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 27 O único pedaço que ficou de fora foi a intersecção dos três eventos. Ou seja, a probabilidade acima corresponde à probabilidade de ocorrer exatamente um evento ( gea ++ ) ou exatamente dois eventos ( fcb ++ ). Não há alternativa que contemple esta resposta. Estamos diante de outra imprecisão. Novamente: não brigue com o enunciado. Aceitando imprecisões, a alternativa mais adequada seria a letra A, que menciona a probabilidade de ocorrerem um ou dois eventos. Qual o problema desta redação? O problema é que, se ocorrem três eventos, então ocorrem dois eventos. Ou seja, a probabilidade indicada na letra A deveria contemplar, também, a intersecção dos três eventos. É exatamente o mesmo problema de redação da questão EC 8, o que já é um importante sinal de que a banca não liga muito para este tipo de detalhe. Se na próxima prova você se deparar com algo semelhante, já saberá como fazer a interpretação. Gabarito: A EC 11. Sefaz RJ 2007 [FGV] A tabela abaixo apresenta a distribuição de 1.000 pessoas classificadas por Sexo (Masculino e Feminino) e Estado Civil (Solteiro, Casado e Viúvo). CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 28 Uma pessoa é selecionada ao acaso. A probabilidade de que ela seja do sexo Feminino ou Viúva é igual a: (A) 0,6. (B) 0,2. (C) 0,4. (D) 0,7. (E) 0,5. Resolução. Seja A o evento que ocorre quando, selecionando aleatoriamente uma pessoa, ela é do sexo feminino. Seja B o evento que ocorre quando, selecionando aleatoriamente uma pessoa, ela é viúva. A partir da tabela, temos: 000.1 400)( =AP 000.1 200)( =BP 000.1 100)( =∩ BAP Logo: )()()()( BAPBPAPBAP ∩−+=∪ 5,0 000.1 100200400)( =−+=∪ BAP Gabarito: E EC 12. Senado 2008 [FGV] A tabela a seguir apresenta o número estimado da população em cada região brasileira no ano de 2007 (fonte: IBGE), a porcentagem estimada de pessoas por região que possuem aparelho CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 29 de telefone celular (fonte: TIC Domicílios do NIC.br), e a multiplicação dessas duas quantidades por região (pop x cel), com duas casas decimais de precisão: De acordo com a tabela acima, a probabilidade aproximada de um brasileiro que possui aparelho celular viver na região Norte ou na região Sul é: (A) 12,4%. (B) 20,2%. (C) 24,1%. (D) 35,8%. (E) 42,6%. Resolução: É dado que o brasileiro escolhido tem aparelho celular. Ou seja, os casos possíveis são os 93,66 milhões de brasileiros que possuem celular. Os casos favoráveis são aqueles que possuem celular e moram na região Norte ou Sul. Estão nesta condição: =+ 29,1628,6 22,57 milhões de habitantes. A probabilidade fica: == 66,93 57,22P 0,241 Gabarito: C 5 Probabilidade do evento complementar Quando temos um experimento, dizemos que o conjunto de todos os resultados possíveis é o espaço amostral. Por exemplo, o lançamento de um dado pode resultar em 1, 2, 3, 4, 5 ou 6. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 30 O espaço amostral é: {1, 2, 3, 4, 5, 6} Outro exemplo. Temos um tetraedro com faces 1, 2, 3, 4. Lançamo-lo duas vezes. O espaço amostral é: {(1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (2,1), (2,2), (2,3), (2,4), (3,1), (3,2), (3,3), (3,4), (4,1), (4,2), (4,3), (4,4)} Dizemos que dois eventos são complementares quando, simultaneamente, temos: · a união dos dois eventos resulta no espaço amostral · os dois eventos são mutuamente excludentes (eles não têm elementos em comum; a intersecção entre ambos é vazia) Ou seja, qualquer resultado possível estará contido em dos dois eventos. Os dois eventos, juntos, conseguem englobar todos os resultados possíveis. E mais que isso: não há nenhum resultado que satisfaça, simultaneamente, aos dois eventos. Com alguns exemplos fica mais fácil. Novamente, considere o resultado do lançamento de um dado. Seja ‘A’ o evento “sair número par”. Seja ‘B’ o evento “sair número ímpar”. Os eventos ‘A’ e ‘B’, unidos, englobam todas as possibilidades. Não tem como lançar um dado e dar um resultado que não seja um número par e não seja um número ímpar. Além disso, não há intersecção entre os dois eventos. Não tem nenhum resultado de um dado que seja, ao mesmo tempo, par e ímpar. Dizemos que os eventos ‘A’ e ‘B’ são complementares. Ainda em relação ao lançamento do dado. Seja ‘C’ o evento “sair um número maior ou igual a 4”. Seja ‘D’ o evento “sair um número menor que 4”. Esses dois eventos, unidos, englobam todos casos possíveis. Não dá para lançar um dado e obter um resultado que não seja maior ou igual a 4 nem menor que 4. Além disso, não há nenhum resultado que pertença ao mesmo tempo aos dois eventos. Os eventos ‘C’ e ‘D’ são complementares. Continuemos com o lançamento do dado. Seja ‘E’ o evento “sair um número menor que 5”. Seja ‘F’ o evento “sair um número maior que 3”. Os dois eventos, juntos, englobam todos os casos possíveis. Mas os dois eventos não são complementares. Existe um resultado que pertence aos dois eventos. O resultado “4” é maior que 3 e também é menor que 5. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 31 Ainda em relação ao lançamento do dado. Seja ‘G’ o evento “sair um número menor que 4”. Seja ‘H’ o evento “sair um número maior que 4”. ‘G’ e ‘H’ não têm elementos em comum. Só que não englobam todos os casos possíveis. O resultado 4 não é nem menor que 4 nem maior que 4. Este resultado não está contemplado em nenhum dos dois eventos. ‘G’ e ‘H’ não são complementares. Geralmente o evento complementar é indicado por uma barra. Continuemos com o lançamento do dado. Seja Z o evento “sair um múltiplo de 3”. O evento complementar de Z é indicado por: Z Z é o evento “não sair um múltiplo de 3”. Note que Z e Z , juntos, englobam todos os casos. Além disso, não têm elementos em comum. São eventos complementares. Agora vem o que interessa pra gente. Sejam A e A dois eventos complementares. Vamos calcular a probabilidade da união desses dois eventos. Usando a fórmula da probabilidade da união, temos: )()()()( AAPAPAPAAP ∩−+=∪ Mas nós vimos que a intersecção entre eventos complementares é vazia. Sua probabilidade é nula. 0)()()( −+=∪ APAPAAP )()()( APAPAAP +=∪ E nós vimos também que a união entre eventos complementares é justamente o espaço amostral. A probabilidade deocorrer o espaço amostral é sempre igual a 1. Ficou em dúvida? Considere o lançamento do dado. O espaço amostral é o conjunto de todos os resultados possíveis = {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Considere o evento que ocorre quando lançamos o dado e sai um número de 1 a 6. Qual a probabilidade deste evento? É de 100%. Com certeza, quando lançarmos o dado, vai sair um número de 1 a 6. Isto porque esse evento é simplesmente igual ao espaço amostral. A probabilidade de ocorrer o espaço amostral é de 100%. )()()( APAPAAP +=∪ )()(1 APAP += E é esse resultado que nos interessa. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 32 → PROBABILIDADE DA UNIÃO DO EVENTO COMPLEMENTAR Sejam A e A dois eventos complementares. Então: )()(1 APAP += EC 13. MPU/2004 [ESAF] Quando Lígia pára em um posto de gasolina, a probabilidade de ela pedir para verificar o nível de óleo é 0,28; a probabilidade de ela pedir para verificar a pressão dos pneus é 0,11 e a probabilidade de ela pedir para verificar ambos, óleo e pneus, é 0,04.Portanto, a probabilidade de Lígia parar em um posto de gasolina e não pedir nem para verificar o nível de óleo e nem para verificar a pressão dos pneus é igual a a) 0,25 b) 0,35 c) 0,45 d) 0,15 e) 0,65. Resolução: Primeiro vamos usar a fórmula. Vamos calcular a probabilidade de Lígia verificar pelo menos um dos dois (óleo/pneu). Dizendo de outra forma: vamos calcular a probabilidade de Lígia verificar o óleo ou o pneu. Lígia vai ao posto de gasolina em diversos dias. Selecionando-se ao acaso um desses dias, ocorre o evento ‘A’ quando, no dia escolhido, ela verifica o óleo. Ocorre o evento ‘B’ quando, no dia sorteado, ela verifica o pneu. Temos: )()()()( BAPBPAPBAP ∩−+=∪ O enunciado disse que: 28,0)( =AP 11,0)( =BP 04,0)( =∩ BAP Portanto: )()()()( BAPBPAPBAP ∩−+=∪ 35,004,011,028,0)( =−+=∪ BAP A probabilidade de Lígia verificar pelo menos um dos dois (óleo ou pneu) é de 35%. Concluímos que a probabilidade de ela não verificar nenhum dos dois é: %6535,01 =−=P CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 33 Notem como a probabilidade do evento complementar é bem intuitiva. Ora, ou Lígia verifica alguma coisa (pneu, óleo ou ambos, pneu e óleo) ou não verifica nada. Não tem outra possibilidade. Portanto, se há 35% de chance de ela verificar alguma coisa, então há 65% de chance de ela não verificar nada. São dois eventos complementares. Somando os dois, tem que dar 100%. Antes de passarmos ao próximo exercício, destaco que dava para resolver este sem fórmula, apenas com diagramas. Lígia foi ao posto durante 100 dias. Em 28 ela chegou o óleo. Em 11 ela checou os pneus. Em 4 ela checou os dois juntos. Vamos representar graficamente o que ocorreu. 24 74 dias em que verificou óleo dias em que verificou pneu Ao todo são 100 dias. Já assinalamos 35. Faltam 65, em que Lígia não verifica nem pneus nem óleo. 24 74 dias em que verificou óleo dias em que verificou pneu 65 Em 65 dos 100 dias ela não verifica nem pneus nem óleo. A probabilidade procurada, portanto, é de 65%. Gabarito: E. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 34 EC 14. Besc 2004 [FGV] Dois jogadores, X e Y, apostaram em um jogo de cara-e-coroa, combinando que o primeiro a conseguir 6 vitórias ganharia a aposta. X já obteve 5 vitórias e Y, apenas 3. Qual é a probabilidade de X ganhar o jogo? (A) 7/8 (B) 4/5 (C) 3/4 (D) 3/5 (E) 1/2 Resolução: Para que X ganhe o jogo, há várias combinações possíveis. Dá um certo trabalho calcular a probabilidade para todas elas. Vamos então focar em Y, que é bem mais fácil. Para que Y ganhe o jogo, ele necessariamente deve ganhar as três próximas jogadas. A probabilidade de se ganhar uma jogada é de 1/2. Como os lançamentos da moeda são independentes, a probabilidade da intersecção é o produto das probabilidades. Com isso, a probabilidade de Y ganhar a aposta é de: 8 1 2 1 2 1 2 1 =×× Sabemos que ou X ganha a aposta, ou Y ganha a aposta. Não tem outra opção. São dois eventos complementares. Se a probabilidade de Y ganhar é de 1/8, então a probabilidade de X ganhar a aposta é de 7/8. Gabarito: A Esta é uma das cobranças mais comuns do evento complementar. Às vezes, a probabilidade do evento solicitado é meio trabalhosa de ser calculada. Nestes casos, pode ser muito mais simples trabalharmos com o evento complementar, como fizemos acima. Neste exercício em particular, quem tentasse calcular diretamente a probabilidade de X até que não demoraria tanto tempo assim. Mas há questões que só são viáveis se utilizarmos o evento complementar. EP 7 Lançamos um dado seis vezes. Qual a probabilidade de sair pelo menos uma vez o número 5? Resolução: Seja A o evento que ocorre quando, em pelo menos um dos 6 lançamentos, temos o resultado 5. Uma primeira forma de resolução seria listar todos os casos possíveis e todos os casos favoráveis. Casos possíveis: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 35 1; 1; 1; 1; 1; 1 1; 1; 1; 1; 1; 2 1; 1; 1; 1; 1; 3 [...] E a lista continuaria com inúmeras linhas. Ficar listando todos os casos possíveis não dá. Poderíamos tentar resolver considerando que o evento ‘A’ é, na verdade, uma união de vários eventos. Precisaríamos calcular a probabilidade de: · Sair o número 5 exatamente 1 vez · Sair o número 5 exatamente 2 vezes · Sair o número 5 exatamente 3 vezes · Sair o número 5 exatamente 4 vezes · Sair o número 5 exatamente 5 vezes · Sair o número 5 exatamente 6 vezes Depois fazemos a união de todos esses eventos. A probabilidade da união de todos esses eventos é o resultado procurado. Só que isso dá um trabalhão. Só para que fique claro como os eventos acima são difíceis de lidar, tomemos o segundo deles. Trata-se do evento que ocorre quando, lançando o dado seis vezes, obtém-se o resultado 5 exatamente duas vezes. Para calcular a probabilidade relacionada, teríamos que dividir este evento em diversos outros eventos: · Sair o número 5 apenas no primeiro e no segundo lançamento; · Sair o número 5 apenas no primeiro e no terceiro lançamento; · Sair o número 5 apenas no primeiro e no quarto lançamento; · Sair o número 5 apenas no primeiro e no quinto lançamento; · Sair o número 5 apenas no primeiro e no sexto lançamento; · Sair o número 5 apenas no segundo e no terceiro lançamento; · Sair o número 5 apenas no segundo e no quarto lançamento; · Sair o número 5 apenas no segundo e no quinto lançamento; · Sair o número 5 apenas no segundo e no sexto lançamento; · Sair o número 5 apenas no terceiro e no quarto lançamento; · Sair o número 5 apenas no terceiro e no quinto lançamento; · Sair o número 5 apenas no terceiro e no sexto lançamento; · Sair o número 5 apenas no quarto e no quinto lançamento; · Sair o número 5 apenas no quarto e no sexto lançamento; · Sair o número 5 apenas no quinto e no sexto lançamento. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 36 Depois, teríamos que fazer um procedimento análogo para todos os outros eventos (sair 5 exatamente 1 vez; sair 5 exatamente três vezes; etc). Vamos procurar outra saída. O evento pedido no enunciado foi “sair 5 pelo menos 1 vez”. Qual seu evento complementar? Seu evento complementar é “não sair 5 nenhuma vez”. Vamos chamá-lo de A Ah, para esse evento complementar é bem mais fácil de calcularmos a probabilidade. Ele é a intersecção dos seguintes eventos: · Não sai 5 no primeiro lançamento · Não sai 5 no segundo lançamento· Não sai 5 no terceiro lançamento · Não sai 5 no quarto lançamento · Não sai 5 no quinto lançamento · Não sai 5 no sexto lançamento Todos os eventos acima têm probabilidade de 5/6. E todos eles são independentes. Isto porque o resultado de um lançamento não interfere em nada no resultado de qualquer outro lançamento. Vimos que, quando os eventos são independentes, a probabilidade da intersecção é igual ao produto das probabilidades. Ficamos com: 6 6 5 6 5 6 5 6 5 6 5 6 5 6 5)( ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛=×××××=AP Portanto: 6 6 51)( ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛−=AP A utilização do evento complementar facilitou muito as contas. O enunciado típico de utilização do evento complementar geralmente contém expressões como: “calcule a probabilidade de tal resultado ocorrer pelo menos uma vez.” Sempre que você se deparar com algo semelhante, lembre-se de verificar se a utilização do evento complementar facilita o cálculo. EC 15. MPU/2007 [FCC] A resistência (em toneladas) de vigas de concreto produzidas por uma empresa, comporta-se conforme a função de probabilidade abaixo: Resistência (toneladas) 2 3 4 5 6 Probabilidade 0,1 0,1 0,4 0,2 0,2 Admite-se que essas vigas são aprovadas para uso em construções se suportam pelo menos 4 toneladas. De um grande lote de vigas fabricado pela empresa escolhemos ao acaso 4 vigas. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 37 A probabilidade de pelo menos uma ser apta para construções é: a) 0,0016 b) 0,1036 c) 0,8800 d) 0,9984 e) 0,9990 Resolução: Seja A o evento “pelo menos uma viga é apta”. Como de costume vejamos o evento complementar ( A ), qual seja, “nenhuma viga é apta”. Esse evento complementar é uma intersecção dos seguintes eventos, que devem ocorrer simultaneamente: · E1 - A primeira viga escolhida não é apta · E2 - A segunda viga escolhida não é apta · E3 - A terceira viga escolhida não é apta · E4 - A quarta viga escolhida não é apta 4321 EEEEA ∩∩∩= Para uma viga não ser apta, ela deve apresentar resistência de 2 ou 3 toneladas. A probabilidade de uma viga não ser apta é de 20% (=0,1 + 0,1). Desse modo, todos os 4 eventos têm probabilidade de 20%. E todos eles são independentes. Assim, a probabilidade da intersecção se reduz a um produto das probabilidades. )4()3()2()1()4321( EPEPEPEPEEEEP ×××=∩∩∩ 42,02,02,02,02,0)4321( =×××=∩∩∩ EEEEP Portanto: 42,0)( =AP E a probabilidade de A fica: 9984,00016,012,01)( 4 =−=−=AP Gabarito: D. EC 16. Minc 2006 [FGV] A probabilidade de uma tentativa ser bem-sucedida é 1/3. Qual é a probabilidade de, em três tentativas independentes, haver pelo menos uma bem-sucedida? (A) 7/27 (B) 8/27 (C) 19/27 CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 38 (D) 20/27 (E) 1 Resolução: Podemos pensar que uma pessoa está praticando tiro ao alvo. A cada tiro, ela tem 1/3 de chance de acertar. Se ela atirar 3 vezes, qual a probabilidade de acertar o alvo pelo menos uma vez? Seja A o evento que ocorre quando, em três tiros, pelo menos um acerta o alvo. O evento complementar ocorre quando, em três tiros, todos erram o alvo. O evento complementar corresponde à intersecção dos três eventos abaixo: - o primeiro tiro erra o alvo - o segundo tiro erra o alvo - o terceiro tiro erra o alvo Como os tiros são independentes, a probabilidade da intersecção é o produto das probabilidades. 27 8 3 2 3 2 3 2)( =××=AP Logo: 27 19 27 81)( =−=AP Gabarito: C EC 17. Minc 2006 [FGV] Lança-se uma moeda não-tendenciosa até que seja obtido, pela segunda vez, o resultado cara. Qual é a probabilidade de serem feitos mais de quatro lançamentos? (A) 3/16 (B) 5/16 (C) 7/16 (D) 9/16 (E) 11/16 Resolução: Vou representar coroa por K e cara por C. Seja “A” o evento que ocorre quando são feitos mais de 4 lançamentos para obtermos a segunda cara. Vamos pensar no evento complementar de A. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 39 A ocorre quando obtemos a segunda cara no segundo, no terceiro, ou no quarto lançamento. O evento A corresponde às seguintes seqüências: C, C C, K, C K, C, C C, K, K, C K, K, C, C K, C, K, C Como, em cada lançamento, a probabilidade de C é igual à probabilidade de K, que é igual a 1/2, temos que: - a primeira seqüência tem probabilidade 1/4. - a segunda e a terceira seqüência têm probabilidade 1/8. - a quarta, a quinta e a sexta seqüência têm probabilidade 1/16. Somando todas as probabilidades, ficamos com: 16 11 16 344 16 3 8 2 4 1)( =++=++=AP Logo: 16 5 16 111)( =−=AP Gabarito: B 6 Teorema de Bayes. EC 18. BACEN 2001 [ESAF] Os registros de uma instituição financeira indicam que 90% das contas de empréstimo consideradas inadimplentes apresentaram pagamentos com mais de duas semanas de atraso em pelo menos duas prestações. Sabe-se também que 10% de todas as contas de empréstimo tornam-se inadimplentes e que 40% das contas de empréstimo integralmente liquidadas mostram pelo menos duas prestações com atraso no pagamento em mais de duas semanas. Assinale a opção que corresponde à probabilidade de que uma conta de empréstimo com duas ou mais prestações pagas com atraso de duas semanas torne-se inadimplente. a) 20% b) 10% c) 9% d) 15% e) 18% Resolução: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 40 A pergunta pode ser traduzida como: qual a probabilidade de uma conta ser inadimplente, dado que apresenta pagamentos com atraso de mais de duas semanas em pelo menos duas prestações? Primeiramente, vamos resolver sem usar qualquer fórmula (como já fizemos em outros exercícios semelhantes). Vamos supor que são 100 contas de empréstimo. Como 10% das contas tornam-se inadimplentes, então 10 contas são inadimplentes e 90 são liquidadas. Das 10 contas inadimplentes, 90% apresentam pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso. Ou seja, 9 contas são inadimplentes e apresentam pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso. Consequentemente, 1 conta é inadimplente e não apresenta pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso. Das 90 contas liquidadas, 40% (=36 contas) apresentam pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso. Portanto, 54 contas são liquidadas e não apresentam pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso. Desse modo, temos 100 contas, assim discriminadas: · 9 têm pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e são inadimplentes · 36 têm pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e são liquidadas · 1 não tem pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e é inadimplente · 54 não têm pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e são liquidadas Estamos interessados nas contas que são inadimplentes. São 10, assim discriminadas: · 9 têm pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e são inadimplentes · 1 não tem pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e é inadimplente Contudo, há uma condição a ser obedecida. A condição é que a conta apresente pagamentos com mais de duas semanas de atraso. Vamos atualizar nossos casos possíveis e favoráveis. Os casos possíveis ficam: · 9 têm pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e são inadimplentes · 36 têm pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e são liquidadas 1 não tem pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e é inadimplente CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES:VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 41 · 54 não têm pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e são liquidadas Os casos favoráveis ficam: · 9 têm pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e são inadimplentes 1 não tem pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso e é inadimplente E a probabilidade procurada é: %202,0 45 9 == Gabarito: A. Vamos resolver o exercício novamente, agora usando o teorema de Bayes. O teorema de Bayes nada mais é que uma fórmula para cálculo de probabilidades. Ele possibilita que, a partir da probabilidade de A dado B, se calcule a probabilidade de B dado A. Para os exercícios de concursos, a fórmula é totalmente desnecessária. Dá para resolver do jeito que vimos acima, sem fórmula. Mas, pelo sim pelo não, vamos ver a tal da fórmula. Escolhe-se uma conta ao acaso. Seja A o evento que ocorre quando a conta escolhida é inadimplemente. Seja A o evento que ocorre quando a conta escolhida não é inadimplente. São dois eventos complementares. Seja B o evento que ocorre quando a conta escolhida tem pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso. O exercício pede: ?)( =BAP E para isso informa que: 10,0)( =AP . Portanto, concluímos que: 90,0)( =AP O enunciado informa ainda que: 90,0)( =ABP e 40,0)( =ABP . Vamos usar a fórmula da probabilidade condicional: )( )()( BP BAPBAP ∩= (equação I) CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 42 Sabemos também que: )()()( )( )()( APABPBAP AP BAPABP ×=∩⇒∩= (equação II). Substituindo a equação II na equação I: )( )()( )( BP APABP BAP × = (equação III) Lembrando que P(B) é a probabilidade de termos uma conta com pelo menos dois pagamentos com mais de duas semanas de atraso. Esse evento pode ocorrer tanto com contas inadimplentes quanto com contas não inadimplentes (eventos complementares). Portanto: )()()()()( APABPAPABPBP ×+×= (equação IV) Substituindo a equação IV na equação III, temos o resultado a que chamamos de teorema de Bayes: )()()()( )()( )( APABPAPABP APABP BAP ×+× × = Vamos fazer as contas, pra ver como fica: )()()()( )()( )( APABPAPABP APABP BAP ×+× × = %20 45,0 09,0 9,04,01,09,0 10,09,0)( == ×+× × =BAP EC 19. SEFAZ MG 2005 [ESAF] Ana precisa chegar ao aeroporto para buscar uma amiga. Ela pode escolher dois trajetos, A ou B. Devido ao intenso tráfego, se Ana escolher o trajeto A, existe uma probabilidade de 0,4 de ela se atrasar. Se Ana escolher o trajeto B, essa probabilidade passa para 0,30. As probabilidades de Ana escolher os trajetos A ou B são, respectivamente, 0,6 e 0,4. Sabendo-se que Ana não se atrasou, então a probabilidade de ela ter escolhido o trajeto B é igual a: a) 6/25 b) 6/13 c) 7/13 d) 7/25 e) 7/16 Resolução: Podemos pensar assim. Ana é uma mulher que vai muito ao aeroporto. Ela já foi 100 vezes, em 100 dias diferentes. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 43 Em 60 desses dias, ela escolheu o trajeto A. E se atrasou em 40% desses dias. Ou seja, em 24 desses 60 dias ela se atrasou. Em 40 dias ela escolheu o trajeto B. E se atrasou em 30% desses dias. Ou seja, em 12 desses 40 dias ela se atrasou. Os casos possíveis são: 24 vezes ela vai pelo trajeto A e se atrasa 36 vezes ela vai pelo trajeto A e não se atrasa 12 vezes ela vai pelo trajeto B e se atrasa 28 vezes ela vai pelo trajeto B e não se atrasa. Estamos interessados nos dias em que ela escolhe o trajeto B. Os casos favoráveis são: 12 vezes ela vai pelo trajeto B e se atrasa 28 vezes ela vai pelo trajeto B e não se atrasa. Escolhemos um desses 100 dias ao acaso. Queremos calcular a probabilidade de Ana ter escolhido o trajeto B. Foi dada uma condição. A condição é ela não ter se atrasado. Vamos rever os casos possíveis e favoráveis. Ficamos com 64 casos possíveis: 24 vezes ela vai pelo trajeto A e se atrasa 36 vezes ela vai pelo trajeto A e não se atrasa 12 vezes ela vai pelo trajeto B e se atrasa 28 vezes ela vai pelo trajeto B e não se atrasa. Os casos favoráveis ficam: 12 vezes ela vai pelo trajeto B e se atrasa 28 vezes ela vai pelo trajeto B e não se atrasa. A probabilidade de Ana ter escolhido o trajeto B, dado que se atrasou, é: 16 7 64 28 ==P Gabarito: E. Agora a resolução com a fórmula: Seja “A” o evento “Ana escolhe o trajeto A”. Seja “B” o evento “Ana escolhe o trajeto B”. A e B são complementares. Seja “L” o evento “Ana se atrasa”. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 44 Seja L o evento “Ana não se atrasa” O exercício disse que: 4,0)( =ALP 3,0)( =BLP 6,0)( =AP 4,0)( =BP E a pergunta é: ?)( =LBP Temos: 6,0)(4,0)( =⇒= ALPALP 7,0)(3,0)( =⇒= BLPBLP Usando o teorema de Bayes: )()()()( )()( )( BPBLPAPALP BPBLP LBP ×+× × = 16 7 64 28 28,036,0 28,0 4,07,06,06,0 4,07,0)( == + = ×+× × =LBP 7 Probabilidade e análise combinatória O enunciado a seguir refere-se às questões de números EC 20 e EC 21. Quatro mulheres marcaram um encontro na porta do Mercado Central. Há 4 portas no Mercado Central, e, como se esqueceram de especificar em qual das portas se encontrariam, cada uma delas se dirige a uma porta escolhida ao acaso. EC 20. Minc 2006 [FGV] Qual é a probabilidade de as quatro se dirigirem a quatro portas diferentes? (A) 1/16 (B) 3/16 (C) 1/24 (D) 1/32 (E) 3/32 Resolução: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 45 Em diversos exercícios anteriormente resolvidos, para cálculo da probabilidade a gente fazia assim. Contávamos quanto eram os casos possíveis. Contávamos quanto eram os casos favoráveis. E dividíamos um valor pelo outro, obtendo a probabilidade. Pois bem, há situações em que listar todos os casos possíveis, para depois contá-los, dá muito trabalho. Em situações assim, pode ser útil utilizarmos ferramentas de análise combinatória. São ferramentas que possibilitam uma contagem com rapidez, sem que precisemos listar todos os casos. A mais importante ferramenta de análise combinatória é o princípio fundamental da contagem (PFC). Ele nos diz que, se pudermos separar uma dada tarefa em etapas, e contarmos de quantas formas cada etapa pode ser realizada, o número de maneiras de execução da tarefa será igual ao produto dos números associados às etapas. Vamos aplicar o PFC neste exercício, que vocês verão que é bem simples. Temos que escolher uma porta para cada mulher. Esta é a nossa tarefa. De quantas formas é possível executa-la? Vamos dividir esta tarefa em etapas. Em cada etapa, escolhemos a porta correspondente a cada uma das mulheres. 1ª etapa: para a primeira mulher, temos 4 opções de porta. 2ª etapa: para a segunda mulher, temos 4 opções de porta. 3ª etapa: para a terceira mulher, temos 4 opções de porta. 4ª etapa: para a quarta mulher, temos 4 opções de porta. Colocando todos estes dados num quadro: Cada etapa pode ser executada de 4 formas diferentes. Para calcular de quantos modos podemos executar a tarefa inteira, basta multiplicar os números acima: 2564444 =××× São 256 maneiras de se escolher uma porta para cada mulher. Agora vamos aos casos favoráveis. Queremos saber de quantos modos é possível escolher uma porta para cada mulher, de tal modo que cada uma seja alocada em uma porta diferente das demais. Vamos novamente dividir a tarefa em etapas. 1ª etapa: para a primeira mulher, temos 4 opções de porta. 2ª etapa: já alocada a primeira mulher, para a segunda mulher, sobram 3 opções de porta.3ª etapa: já usamos duas portas; para a terceira mulher sobram 2 opções de porta. 4ª etapa: já usamos 3 portas; para a quarta mulher sobra uma única opção de porta. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 46 Aplicando o PFC: 241234 =××× Assim, há 24 maneiras de colocarmos as 4 mulheres em portas distintas. A probabilidade fica: == 256 24P 32 3 Gabarito: E EC 21. Minc 2006 [FGV] Qual é a probabilidade de três delas se dirigirem a uma mesma porta e a mulher restante se dirigir a outra porta? (A) 1/16 (B) 3/16 (C) 1/24 (D) 1/32 (E) 3/32 Resolução: Vamos recalcular os casos favoráveis. Sejam A, B, C e D as mulheres. Vamos supor que as três primeiras mulheres (A, B, C) vão para uma dada porta e a quarta mulher (D) vai para uma porta diferente. 1ª etapa: para a primeira mulher, temos 4 opções de porta. 2ª etapa: já alocada a primeira mulher, para a segunda mulher só temos uma opção, pois ela deve ir para a mesma porta da primeira mulher. 3ª etapa: a terceira mulher também vai para a mesma porta da primeira mulher; logo, só temos uma opção. 4ª etapa: a quarta mulher deve ir para uma porta diferente das demais; temos 3 opções. Aplicando o PFC: 123114 =××× Há 12 formas de A, B e C irem para a mesma porta e D ir para outra diferente. Analogamente: CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 47 - há 12 formas de A, B, D irem para a mesma porta e C ir para outra diferente - há 12 formas de A, C, D irem para a mesma porta e B ir para outra diferente - há 12 formas de B, C, D irem para a mesma porta e A ir para outra diferente. Somando tudo, há 48 maneiras de três mulheres irem para a mesma porta e a outra ir para uma porta diferente. A probabilidade fica: 16 3 256 48 ==P Gabarito: B EC 22. CGU/2008 [ESAF] Uma empresa de consultoria no ramo de engenharia de transportes contratou 10 profissionais especializados, a saber: 4 engenheiras e 6 engenheiros. Sorteando-se, ao acaso, três desses profissionais para constituírem um grupo de trabalho, a probabilidade de os três profissionais sorteados serem do mesmo sexo é igual a: a) 0,10 b) 0,12 c) 0,15 d) 0,20 e) 0,24 Resolução: Quando temos n elementos e queremos escolher p, sem repetição, onde a ordem de escolha dos elementos não é relevante, temos um caso de combinação. A combinação de n elementos, tomados p a p, é dada por: !)!( ! , ppn nC pn ×− = Primeiro vejamos o número de casos possíveis. Queremos escolher 3 profissionais em 10 possíveis, sendo que a ordem de escolha não é relevante. Temos uma combinação de 10 engenheiros, tomados 3 a 3. O número de casos possíveis é dado por: ( ) ( ) ( ) ( ) 120123 8910 !7!3 !78910 !7!3 !10 3,10 =×× ×× = × ××× = × =C São 120 casos possíveis. Vamos aos casos favoráveis. São duas possibilidades. Ou são escolhidas três mulheres ou são escolhidos três homens. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 48 Vejamos de quantas formas podemos escolher três homens. Queremos formar um grupo de 3 engenheiros a partir de 6 disponíveis. Temos uma combinação de 6, tomados 3 a 3. O número de maneiras de se escolherem os 3 engenheiros é: 20 !3 456 !3!3 !3456 !3!3 !6 3,6 = ×× = × ××× = × =C Analogamente, o número de maneiras de se escolherem as 3 engenheiras é: 4 !1!3 !34 !1!3 !4 3,4 =× × = × =C Temos um total de 24 casos favoráveis (=20+4). E temos 120 casos possíveis. A probabilidade procurada fica: %20 120 24 ==P Gabarito: D EC 23. Sefaz RJ 2008 [FGV] Os jogadores A e B se encontram para jogar uma partida de tênis em no máximo cinco sets, na qual será vencedor aquele que primeiro ganhar três sets. Por exemplo, partidas terminadas poderão ter como resultado: AAA, AABA, BABAB, etc. Então, o número de possíveis resultados para uma partida terminada é: (A) 4. (B) 10. (C) 6. (D) 20. (E) 8. Resolução. A questão não é de probabilidade. É pura e simplesmente de análise combinatória. Vamos pensar apenas nos casos em que A vence a partida. São, no máximo, 5 sets. Temos que escolher 3 deles para atribuir ao jogador “A”. 10 12 45 !2!3 !5 3,5 =× × = × =C Ou seja, há 10 formas de A ganhar a partida. De forma análoga, há 10 modos de B ganhar a partida. Somando tudo, há 20 resultados possíveis para a partida. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 49 Gabarito: D EC 24. SAD Pernambuco 2008 [FGV] Numa sala estão reunidos quatro pernambucanos e quatro paraibanos. Se escolhermos ao acaso duas pessoas distintas desse grupo, a probabilidade de que os dois sejam pernambucanos é igual a: (A) 1/4. (B) 2/5. (C) 3/14. (D) 4/15. (E) 5/16. Resolução. Temos 8 pessoas e queremos escolher 2. O número de maneiras de fazer isso é: 28 2 78 !2!6 !8 2,8 = × = × =C São 28 casos possíveis. Os casos favoráveis são aqueles em que as duas pessoas escolhidas são pernambucanas. Temos 4 pernambucanos e queremos escolher 2. 6 2 34 !2!2 !4 2,4 = × = × =C A probabilidade fica: 14 3 28 6 ==P Gabarito: C 8 Outros exercícios de probabilidade. EC 25. Sefaz RJ 2008 [FGV] Em um país, a probabilidade de um contribuinte cometer erro na declaração anual de ajuste de rendimentos aumenta na medida em que o valor do imposto final também aumenta. Estudos indicam que a probabilidade de um contribuinte cometer erro na declaração anual de ajuste (Y = 1) é expressa por meio de: X X e eXYP 02,048,0 02,0048,0 1 )1( +− +− + == onde X é um número real que representa o valor do ajuste do imposto (diferença entre o imposto pago ao longo do ano e o que deveria pagar de acordo com os rendimentos, retenções e abatimentos), em R$1.000. CURSO ON‐LINE – MATEMÁTICA FINANCEIRA E ESTATÍSTICA – ICMS/RJ PROFESSORES: VÍTOR MENEZES E JUCI MELIM www.pontodosconcursos.com.br 50 Se X > 0, o contribuinte tem imposto devido a pagar; se X < 0, tem imposto a ser restituído; e, se X = 0, o imposto retido ao longo do ano foi igual ao imposto total devido. A esse respeito, é correto afirmar que: (A) a cada acréscimo de R$1.000 no imposto, a probabilidade de o contribuinte cometer erro na declaração de ajuste aumenta em 2%. (B) a probabilidade de a declaração de ajuste apresentar erro (Y = 1) é maior do que a probabilidade de não haver erro (Y = 0), para todos os contribuintes com X > 0. (C) essa função de probabilidade tem seu ponto de inflexão em X = 0. (D) o logaritmo neperiano da razão entre a probabilidade de haver erro na declaração e a de não haver é uma função linear em X, expressa por −0,048 + 0,02X. (E) contribuintes com imposto devido têm probabilidade 0,5 de cometer erro na declaração. Resolução. Em todas as questões anteriormente vistas, não foi fornecida qualquer função. A probabilidade era sempre determinada intuitivamente, com base no senso comum de experimentos que podem ser repetidos. Quando lançamos um dado, sabemos que a probabilidade de o resultado ser igual a 2 é de 1/6. Isso é intuitivo. É normal pensar que todas as faces têm a mesma chance de sair. Outros tipos de experimento apresentam probabilidades mais complicadas, expressas por determinadas funções matemáticas. É exatamente o caso acima. A variável Y só pode assumir os valores zero e 1. Cada um deles tem uma certa probabilidade. Ela assume o valor zero quando a declaração de imposto de renda não apresenta erro. E assume o valor 1 quando a declaração apresenta erro. A variável X indica o valor do imposto a pagar, em R$ 1.000,00. E a probabilidade de Y, para cada valor de X, foi fornecida na questão. É uma função
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