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Livro do Professor Matemática Volume 8 ©Editora Positivo Ltda., 2015 Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP) (Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil) N434 Nemitz, Vanderlei. Matemática : ensino médio / Vanderlei Nemitz ; reformulação dos originais de: Jorge Luiz Farago, Lúcio Nicolau dos Santos Carneiro ; ilustrações Sandra Ribeiro. – Curitiba : Positivo, 2016. v. 8. : il. Sistema Positivo de Ensino ISBN 978-85-467-0414-9 (Livro do aluno) ISBN 978-85-467-0415-6 (Livro do professor) 1. Matemática. 2. Ensino médio – Currículos. I. Farago, Jorge Luiz. II. Carneiro, Lúcio Nicolau dos Santos. III. Ribeiro, Sandra. IV. Título. CDD 373.33 Presidente: Ruben Formighieri Diretor-Geral: Emerson Walter dos Santos Diretor Editorial: Joseph Razouk Junior Gerente Editorial: Júlio Röcker Neto Gerente de Arte e Iconografia: Cláudio Espósito Godoy Autoria: Vanderlei Nemitz; reformulação dos originais de: Jorge Luiz Farago e Lúcio Nicolau dos Santos Carneiro Supervisão Editorial: Jeferson Freitas Edição de Conteúdo: Lélia Longen Fontana (Coord.) e Walderez Soares Melão Edição de Texto: André Maurício Corrêa Revisão: Alessandra Cavalli Esteche, Willian Marques e Priscila Rando Bolcato Supervisão de Arte: Elvira Fogaça Cilka Edição de Arte: Cassiano Darela Projeto Gráfico: YAN Comunicação Ícones: ©Shutterstock/ericlefrancais, ©Shutterstock/Goritza, ©Shutterstock/Lightspring, ©Shutterstock/Chalermpol, ©Shutterstock/Macrovector e ©Shutterstock/Kalenik Hanna Imagens de abertura: ©iStockphoto.com/nikreations e ©Shutterstock/Rawpixel Editoração: Expressão Digital Ilustrações: Sandra Ribeiro Pesquisa Iconográfica: Janine Perucci (Supervisão) e Karine Ribeiro de Oliveira Buzinaro Engenharia de Produto: Solange Szabelski Druszcz Produção Editora Positivo Ltda. Rua Major Heitor Guimarães, 174 – Seminário 80440-120 – Curitiba – PR Tel.: (0xx41) 3312-3500 Site: www.editorapositivo.com.br Impressão e acabamento Gráfica e Editora Posigraf Ltda. Rua Senador Accioly Filho, 431/500 – CIC 81310-000 – Curitiba – PR Tel.: (0xx41) 3212-5451 E-mail: posigraf@positivo.com.br 2018 Contato editora.spe@positivo.com.br Todos os direitos reservados à Editora Positivo Ltda. 18 19 Probabilidades .......................................... 4 Experimentos aleatórios ............................................................................ 5 Espaço amostral e evento .......................................................................... 6 Probabilidade ............................................................................................ 8 Eventos complementares .................................................................................................................. 10 Probabilidade da união de eventos ................................................................................................... 13 Probabilidade condicional ......................................................................... 20 Distribuição binomial ................................................................................ 28 Trigonometria na circunferência ............... 35 Arcos e ângulos .......................................................................................... 36 Medida e comprimento de um arco ................................................................................................... 36 Unidades de medida de um arco ....................................................................................................... 37 Circunferência trigonométrica ................................................................... 41 Arcos côngruos .................................................................................................................................. 42 Razões trigonométricas na circunferência .................................................. 45 Seno, cosseno e tangente de um arco ................................................................................................ 45 Duas relações importantes ................................................................................................................ 48 Simetrias na circunferência trigonométrica ....................................................................................... 51 Funções trigonométricas I ........................ 56 Funções periódicas .................................................................................... 57 A função seno ............................................................................................ 60 A função cosseno ....................................................................................... 62 Sumário 20 Acesse o livro digital e conheça os objetos digitais e slides deste volume. 4 Probabilidades 18 Os cálculos envolvendo probabilidades estão presentes em situações ligadas à Genética, ciência responsável pelo estudo das características hereditárias (transmitidas de uma geração a outra). • Considere um casal que planeja ter três filhos. a) Qual é a chance de que o primeiro filho seja do sexo feminino? b) O que você acha que é mais provável, que os três filhos sejam do mesmo sexo ou que sejam duas meninas e um menino? ©Shutterstock/ZouZou Os cálculos envolvendo probabilidades estão presentes em situações ligadas à Genética ciência responsável Ponto de partida 1 Experimentos aleatórios Em nosso dia a dia, é comum ouvirmos algumas frases como: • A probabilidade de chover amanhã é de 80%. • Acho pouco provável que ele chegue no horário marcado. • A chance de alguém ganhar na Mega-Sena é muito pequena. • É muito provável que a seleção brasileira vença essa partida. • Depois de mais essa vitória, a chance de o nosso time ser campeão aumentou consideravelmente. Além dessas, existem inúmeras situações nas quais a chance de alguma coisa acontecer costuma ser estimada de forma intuitiva ou com base em ex- periências anteriores. Embora os primeiros registros sobre probabilida- des sejam de muitos séculos antes, a origem da teoria das probabilidades está ligada aos jogos de azar. No século XVII, o chamado “problema dos pontos” foi dis- cutido por vários matemáticos. Ele foi proposto a Blaise Pascal (1623-1662) em 1654. Pascal trocou cartas com Pierre de Fermat (1601-1665) sobre esse problema. Es- sas correspondências foram o ponto de partida para o surgimento da teoria das probabilidades. Como curiosidade, veja o enunciado do problema dos pontos. O problema foi resolvido corretamente por Pascal e Fermat, porém de modos diferentes. Falaremos mais desse problema ao longo da unidade. O estudo de probabilidades nos ajuda a compreender melhor o mundo em que vivemos, a analisar situações e a tomar decisões mais acertadas. Um exemplo simples, mas comum, é quando ficamos sabendo da previsão do tempo para o dia seguinte ou para as próximas horas. Pegamos ou não um guarda-chuva? Levamos uma blusa ou uma roupa mais leve na mochila? Dependendo das chances de chover ou de a temperatura variar pouco ou muito, podemos de- cidir de modo mais seguro. Existem outras inúmeras situações, algumas simples e outras muito complexas, nas quais as probabilidades são de fundamental importância. Vamos iniciar nosso estudo com alguns conceitos importantes. “Determine a divisão das apostas de um jogo de azar entre dois jogadores igualmente hábeis, supondo-se conhecido o placar no momento da interrupção do jogo e o número de pontos necessários para ganhar o jogo.” Pierre de Fermat Blaise Pascal © W ik im ed ia C om m on s La tin st oc k/ SP L Ao final deste estudo, esperamos que você tenha compreendido os conceitos de espaço amostral, evento e probabilidade de ocorrência de um evento. Também esperamos que utilize esses conceitos e as propriedades de probabilidade na resolução de problemas que envolvem essas noções. 5 6 Volume 8 Quandoum dado é lançado, não é possível prever exatamente qual será o núme- ro observado na face voltada para cima. Repetindo o lançamento inúmeras vezes e nas mesmas condições, a imprevisibilidade permanece. O mesmo acontece em experimentos como o lançamento de uma moeda ou o sorteio dos números de uma loteria e em fe- nômenos naturais, como a definição do sexo de um bebê, entre outros. Exemplos como esses são denominados experimentos aleatórios. Um experimento não aleatório deno- mina-se determinístico. Espaço amostral e evento Em um experimento aleatório, chamamos de espaço amostral, que indicaremos por S, o conjunto formado por todos os resultados possíveis. No lançamento de um dado, o espaço amostral é S = {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Qualquer subcon- junto do espaço amostral é denominado evento. Em relação ao espaço amostral anterior, A = {2, 4, 6} é um evento. • Todo experimento ou fenômeno que, quando repetido várias vezes sob as mesmas condições, pode apresentar resultados diferentes é denominado experimento aleatório. • O conjunto de todos os resultados possíveis de um experimento aleatório é denominado espaço amostral. • Todo subconjunto do espaço amostral é chamado de evento. Em cada um dos experimentos aleatórios, escreva o espaço amostral e os respectivos eventos. • Sortear um dos 12 meses do ano para tirar férias. Espaço amostral S = {janeiro, fevereiro, março, abril, maio, junho, julho, agosto, setembro, outubro, novembro, dezembro}. Evento A = {o mês sorteado tem 31 dias}. A = {janeiro, março, maio, julho, agosto, outubro, dezembro}. • Lançar duas moedas e observar as faces voltadas para cima. Espaço amostral S = {(cara, cara), (cara, coroa), (coroa, cara), (coroa, coroa)}. Evento B = {as duas faces voltadas para cima são iguais}. B = {(cara, cara), (coroa, coroa)}. Evento C = {pelo menos uma das faces voltadas para cima é “cara”}. C = {(cara, cara), (cara, coroa), (coroa, cara)}. • Sortear uma bola de uma urna com 50 bolas nu- meradas de 1 a 50. Espaço amostral S = {1, 2, 3, ..., 49, 50}. Evento D = {o número da bola sorteada é par}. D = {2, 4, 6, ..., 48, 50}. Evento E = {o número da bola sorteada é primo}. E = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47}. Evento F = {o número da bola sorteada é divisor de 50}. F = {1, 2, 5, 10, 25, 50}. © Sh u tt er st oc k/ FM St ox Matemática 7 • Lançar dois dados e observar as faces voltadas para cima. Espaço amostral S = ( , ), ( , ), ( , ), ( , ), ( , ), ( , ) ( , ), ( , ), ( , ), ( , 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 2 1 2 2 2 3 2 44 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 ⎧ ⎨ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎫ ⎬ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎭⎭ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ Evento G = {os números das faces voltadas para cima são iguais}. G = {(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)}. Evento H = {a soma dos números das faces voltadas para cima é 7}. H = {(1, 6), (2, 5), (3, 4), (4, 3), (5, 2), (6, 1)}. Evento I = {a soma dos números das faces voltadas para cima é ímpar}. I = {(1, 2), (1, 4), (1, 6), (2, 1), (2, 3), (2, 5), (3, 2), (3, 4), (3, 6), (4, 1), (4, 3), (4, 5), (5, 2), (5, 4), (5, 6), (6, 1), (6, 3), (6, 5)}. Evento J = {o produto dos números das faces voltadas para cima é ímpar}. J = {(1, 1), (1, 3), (1, 5), (3, 1), (3, 3), (3, 5), (5, 1), (5, 3), (5, 5)}. 1. Escreva o espaço amostral de cada um dos experi- mentos. a) Lançar simultaneamente um dado e uma moeda e observar as faces voltadas para cima. b) Lançar três moedas e observar as faces voltadas para cima. c) Escolher um anagrama da palavra JOGO. d) Escolher duas pessoas do grupo: Alice, Bernardo, Camila, Douglas, Ellen. e) Sortear um aluno da sua turma. 2. Para cada espaço amostral da questão anterior, escre- va um evento. 3. Determine o número de elementos do espaço amostral de cada experimento e de um evento associado. a) Lançar três dados e observar os números das faces voltadas para cima. Evento A = {a soma dos números é 15}. Número de elementos do espaço amostral: 6 6 6 63⋅ ⋅ = = 216 A = {(6, 6, 3), (6, 3, 6), (3, 6, 6), (6, 5, 4), (6, 4, 5), (5, 6, 4), (5, 4, 6), (4, 5, 6), (4, 6, 5), (5, 5, 5)}. O número de elementos do evento A é 10. 2 Gabaritos. b) Sortear uma comissão de 5 pessoas de um grupo de 8 homens e 7 mulheres. Evento B = {a comissão é formada por 2 homens e 3 mulheres}. Número de elementos do espaço amostral: C15 5 15 14 13 12 11 5 4 3 2 1 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = 3 003 Número de elementos do evento B: C C8 2 7 3 8 7 2 1 7 6 5 3 2 1 28 35⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = 980 c) Retirar simultaneamente 3 bolas de uma caixa com 10 bolas numeradas de 1 a 10. Evento C = {os números das bolas são consecutivos}. Número de elementos do espaço amostral: C10 3 10 9 8 3 2 1 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = 120 C = {(1, 2, 3), (2, 3, 4), (3, 4, 5), (4, 5, 6), (5, 6, 7), (6, 7, 8), (7, 8, 9), (8, 9, 10)} O número de elementos do evento C é 8. Atividades 8 Volume 8 Probabilidade Quando lançamos um dado e observamos o número da face voltada para cima, existem 6 possibilidades para o resultado obtido. S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} No caso de um “dado honesto”, ou seja, um dado no qual qualquer face tenha a mesma chance de ficar voltada para cima, podemos dizer que: P( )5 1 6 = Nessa notação, P(5) indica a probabilidade (chance) de a face com o número 5 ficar voltada para cima após o lançamento do dado, ou seja, a probabilidade de ocorrer o evento A = {5}. Escrevemos P(5) em vez de P({5}) por uma questão de simplicidade. Da mesma forma, para as demais faces, temos: P P P P P( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 2 3 4 6 1 6 = = = = = Assim, a probabilidade de ocorrer o evento B = {1, 3, 5} é: P(B) = P(1) + P(3) + P(5) = 1 6 1 6 1 6 + + = 3 6 Observe que a probabilidade de ocorrer o evento B é a razão entre o número de elementos de B e o número de elementos do espaço amostral. Considere um espaço amostral finito e equiprovável, ou seja, que tem um determinado número de elementos e todos eles têm a mesma chance de ocorrência. A probabilidade de ocorrer o evento A, indicada por P(A), é a razão entre o número de elementos de A, n(A), e o número de elementos do espaço amostral S, n(S). P(A) = n(A) n(S) Ainda podemos escrever: P(A) = número de casos favoráveis número de casos possíveis Cuidado! Esse raciocínio só é válido quando o espaço amostral for equiprovável. Va- mos escrever o espaço amostral do experimento que consiste em lançar dois dados e anotar a soma dos números das faces voltadas para cima. Como a menor soma possível é 2 (1 + 1), a maior é 12 (6 + 6) e qualquer outra soma entre essas é possível, temos que: S = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12} Desse modo, P(2) é a probabilidade de a soma dos números ser 2, enquanto P(7) é a probabilidade de a soma ser 7. Apesar de o espaço amostral ter 11 elementos, não é verdade que P( )2 1 11 = nem que P( )7 1 11 = . De fato, a soma é 2 em apenas um caso, quando em ambos os dados a face voltada para cima mostrar o número 1. Por outro lado, existem 6 casos em que a soma é 7. © iS to ck p h ot o. co m /K ot zu rY an g C re at iv e © iS to ck p h ot o. co m /L u p en Matemática 9 Esse é um espaço amostral não equiprovável, pois nem todos os elementos têm a mesma probabilidade de ocorrer. 3 Sugestão de encaminhamento. Considerando um evento A de um espaço amostral S, temos que o número de elementos do evento A é, no mínimo, zero e, no máximo, n(S). 0 ≤ n(A) ≤ n(S) Podemos dividir todos os termos da desigualdade por n(S). 0 n S n A n S n S n S( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ≤ ≤ 0 P(A) 1≤ ≤ Portanto, a probabilidade de ocorrer o evento A varia de 0 a 1 ou, de modo equivalente, de 0% a 100%. Quando a probabilidade é 0 (0%), dizemos que o eventoé impossível. Quando a probabilidade é 1 (100%), dizemos que o evento é certo. • O gráfico a seguir mostra o salário mensal dos 50 funcionários de uma empresa: N úm er o de f un ci on ár io s Salário (R$) 0 5 10 1.800,00 2.500,00 3.000,00 4.000,00 15 20 25 10 23 12 5 Um dos funcionários será sorteado e receberá um prêmio. a) Qual a probabilidade de que o salário do funcionário premiado seja R$ 1.800,00 por mês? O número de elementos do espaço amostral é n(S) = 50. Como 10 funcionários recebem mensalmente R$ 1.800,00, o número de elementos do evento A = {sortear um funcionário que recebe R$ 1.800,00 por mês} é n(A) = 10. P A n A n S ( ) ( ) ( ) = = = 10 50 1 5 Outras maneiras de escrever a probabilidade de ocorrer o evento A são 0,2 e 20%. b) Qual a probabilidade de que o salário mensal do funcionário premiado seja de pelo menos R$ 3.000,00? O número de elementos do evento B = {sortear um funcionário que recebe pelo menos R$ 3.000,00 por mês} é n(B) = 12 + 5 = 17. P B n B n S ( ) ( ) ( ) = = 17 50 Portanto, a probabilidade é de 17 50 = 0,34 = 34%. c) Qual a probabilidade de que o salário do funcionário premiado seja menor que a média salarial da empresa? Média salarial da empresa: x = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = = 1800 10 2 500 23 3 000 12 4 000 5 50 131500 50 2 630 O número de elementos do evento C = {sortear um funcionário que recebe um salário abaixo da média} é n(C) = 10 + 23 = 33. P C n C n S ( ) ( ) ( ) = = 33 50 Portanto, a probabilidade é de 33 50 = 0,66 = 66%. 10 Volume 8 • Do conjunto A = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}, serão selecionados aleatoriamente 2 números. a) Qual a probabilidade de serem selecionados dois números pares? Número de elementos do espaço amostral: n S C( ) = = ⋅ ⋅ =11 2 11 10 2 1 55 Número de elementos do evento B = {selecionar dois números pares}: n B C( ) = = ⋅ ⋅ =6 2 6 5 2 1 15 P B( ) ,= = = 15 55 0 272727 3 11 Portanto, a probabilidade é de aproxi- madamente 27,3%. b) Qual a probabilidade de serem selecionados dois números cuja soma é par? Para que isso aconteça, ou os dois nú- meros devem ser pares ou devem ser ímpares. Número de elementos do evento C = {se- lecionar dois números cuja soma é par}: n C C C( ) = + = ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = = + = 6 2 5 2 6 5 2 1 5 4 2 1 15 10 25 P C( ) ,= = = 25 55 0 454545 5 11 Portanto, a probabilidade é de aproxi- madamente 45,5%. c) Qual a probabilidade de serem selecionados dois números consecutivos? Número de elementos do evento D = {selecionar dois números conse- cutivos}: D = {(0,1), (1, 2), (2, 3), (3, 4), (4, 5), (5, 6), (6, 7), (7, 8), (8, 9), (9, 10)} n(D) = 10 P D( ) ,= = = 10 55 0 181818 2 11 Portanto, a probabilidade é de aproxi- madamente 18,2%. Eventos complementares Na abertura da unidade, apresentamos a situação de um casal que planeja ter três filhos. Vamos retomá-la agora. • Inicialmente complete o diagrama ao lado, que representa todas as possibili- dades quanto ao sexo dos bebês. • Em seguida, responda à questão: Qual a probabilidade de nascerem três bebês do sexo feminino? O número de elementos do espaço amostral é n(S) = 8. O número de elementos do evento A = {nascer três bebês do sexo feminino} é n(A) = 1. P A n A n S ( ) ( ) ( ) = = 1 8 • Qual a probabilidade de nascer pelo menos um bebê do sexo masculino? “Pelo menos um” significa um ou mais. Portanto, o número de elementos do evento B = {nascer pelo menos um bebê do sexo masculino} é n(B) = 7. P B n B n S ( ) ( ) ( ) = = 7 8 • Qual a soma das probabilidades de ocorrência dos dois eventos citados nos itens anteriores? P A P B( ) ( )+ = + = = 1 8 7 8 8 8 1 A soma das probabilidades é igual a 1 ou 100%. Nesse exemplo, os dois eventos são complementares. Evento A = {nascerem três bebês do sexo feminino}. Evento B = {nascer pelo menos um bebê do sexo masculino}. O evento A pode ser descrito como: {não nascer bebê do sexo masculino}. Primeiro filho M Segundo filho Terceiro filho M F M F F M M F F M F F M Matemática 11 Observe que o evento B é a negação do evento A. Só existem duas possibilidades: ou nascem três meninas ou nasce pelo menos um menino. Assim, a soma das probabilidades de ocorrência dos eventos A e B é 1 (100%). P A P B P B P A( ) ( ) ( ) ( )+ = ⇒ = −1 1 A probabilidade de não ocorrer um evento A, indicada por P(A), é igual a 1 menos a probabilidade de ocorrer o evento A. P(A) = 1 P(A)− Os eventos A e A são denominados complementares. Usando um diagrama, podemos representar os eventos A e A . S A A Observe que: A A A A S ∩ =∅ ∪ = 4 Gabaritos. 1. Relacione a segunda coluna com a primeira. a) Chance de um evento impossível. b) Pouca chance de ocorrer. c) Mesma chance de ocorrer e de não ocorrer. d) Muita chance de ocorrer. e) Evento certo. ( e ) 1 ( c ) 0,5 ( a ) 0 ( b ) 0,07 ( d ) 0,91 2. Um calendário com a forma de dodecaedro regular apresenta um mês em cada face. Lan- çando-o aleatoriamente, qual a probabilidade de ficar voltada para cima uma face com um mês de 31 dias? O número de elementos do espaço amostral é n(S) = 12. Os meses com 31 dias são: janeiro, março, maio, julho, agos- to, outubro e dezembro. O número de elementos do evento A = {mês do ano com 31 dias} é n(A) = 7. P A( ) = 7 12 Essa probabilidade é de aproximadamente 58,3%. 3. Em uma caixa, são colocadas 10 bolas verdes, 7 bolas azuis e 3 bolas vermelhas. Em seguida, uma bola é re- tirada ao acaso da caixa. a) Qual é a probabilidade de que a bola retirada seja azul? O número de elementos do espaço amostral é n(S) = 10 + 7 + + 3 = 20. O número de elementos do evento A = {a bola retirada é azul} é n(A) = 7. P A n A n S ( ) ( ) ( ) ,= = = = 7 20 0 35 35% b) Qual é a probabilidade de que a bola retirada não seja vermelha? O número de elementos do evento B = {a bola retirada não é vermelha} é n(B) = 10 + 7 = 17. P B n B n S ( ) ( ) ( ) ,= = = = 17 20 0 85 85% P. Im ag en s/ Pi th Atividades 12 Volume 8 c) Quantas bolas amarelas devem ser colocadas na caixa para que a probabilidade de se retirar uma bola amarela seja de 60%? Número de bolas amarelas: x. Número de elementos do espaço amostral: n(S) = 10 + 7 + + 3 + x = 20 + x Número de elementos do evento C = {a bola retirada é ama- rela}: n(C) = x P C n C n S x x x x x x x ( ) ( ) ( ) % = = + ⇒ = + ⇒ = + ⇒ =60 20 3 5 20 5 60 3 30 Portanto, devem ser colocadas 30 bolas amarelas na caixa. 4. Em uma moeda viciada, a probabilidade de ocorrer co- roa é o triplo da probabilidade de ocorrer cara. a) Lançando essa moeda, qual a probabilidade de sair cara? Do enunciado sabemos que P coroa P cara( ) ( )= ⋅3 . Além disso, P coroa P cara( ) ( )+ = 1. P coroa P cara P coroa P cara ( ) ( ) ( ) ( ) = ⋅ + = ⎧ ⎨ ⎩ 3 1 Resolvendo o sistema, temos que P coroa( ) = 3 4 e P cara( ) = 1 4 . Portanto, a probabilidade de sair cara no lançamento da moe- da é 1 4 0 25= =, 25%. b) Lançando mais uma vez a moeda e tendo saído cara no primeiro lançamento, qual a probabilidade de sair coroa? O resultado do segundo lançamento não é afetado pelo resul- tado do primeiro. Portanto, a probabilidade de sair coroa é 3 4 0 75= =, 75%. 5. (UERJ) Três modelos de aparelhos de ar-condicionado, I, II e III, de diferentes potências, são produzidos por um determinado fabricante. Uma consulta sobre intenção de troca de modelo foi realizada com 1 000 usuários desses produtos. Observe a matriz A, na qual cada elemento a ij repre- senta o número daqueles que pretendem trocar do mo- delo i para o modelo j. A = ⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ 50 150 200 0 100 300 0 0 200 Escolhendo-se aleatoriamente um dos usuários con- sultados, a probabilidade de que ele não pretenda tro- car seu modelo de ar-condicionado é igual a: a) 20% X b) 35% c) 40% d) 65% 6. (ENEM) Os estilos musicaispreferidos pelos jovens bra- sileiros são o samba, o rock e a MPB. O quadro a seguir registra o resultado de uma pesquisa relativa à prefe- rência musical de um grupo de 1 000 alunos de uma escola. Alguns alunos disseram não ter preferência por nenhum desses três estilos. preferência musical rock samba MPB rock e samba número de alunos 200 180 200 70 preferência musical rock e MPB samba e MPB rock, samba e MPB número de alunos 60 50 20 Se for selecionado ao acaso um estudante no grupo pesquisado, qual é a probabilidade de ele preferir so- mente MPB? a) 2% b) 5% c) 6% X d) 11% e) 20% 7. Considere que três vértices de um hexágono regular sejam escolhidos aleatoriamente. a) De quantas maneiras a escolha pode ser feita? b) Qual a probabilidade de que esses vértices formem um triângulo equilátero? 5 Matemática 13 8. (UFPR) Um cadeado com segredo possui três engre- nagens, cada uma contendo todos os dígitos de 0 a 9. Para abrir esse cadeado, os dígitos do segredo devem ser colocados numa sequência correta, escolhendo-se um dígito em cada engrenagem. (Exemplos: 237, 366, 593...) a) Quantas possibilidades diferentes existem para a escolha do segredo, sabendo que o dígito 3 deve aparecer obrigatoriamente e uma única vez? b) Qual é a probabilidade de se escolher um segredo no qual todos os dígitos são distintos e o dígito 3 aparece obrigatoriamente? 9. (UFG – GO) Um grupo de 150 pessoas é formado por 28% de crianças, enquanto o restante é composto de adultos. Classificando esse grupo por sexo, sabe-se que 1/3 entre os de sexo masculino é formado por crianças e que 1/5 entre os de sexo feminino também é formado por crianças. Escolhendo ao acaso uma pes- soa nesse grupo, calcule a probabilidade dessa pessoa ser uma criança do sexo feminino. 10. Para se determinar os coeficientes b e c da equação do 2. º grau x bx c2 0+ + = , um dado é lançado duas vezes. O número da face voltada para cima no primeiro lançamento é o coeficiente b e no segundo lançamento é o coeficiente c. a) Qual a probabilidade de a equação ter duas raízes reais e iguais? b) Qual a probabilidade de a equação ter duas raízes reais? c) Qual a probabilidade de a equação não ter raízes reais? Probabilidade da união de eventos Em uma turma com 50 alunos, foi feita uma pesquisa para saber quais ani- mais de estimação eles têm em casa. Os resultados foram: • 28 alunos têm cachorro; • 12 alunos têm gato; • 15 alunos ou não têm ou têm outro animal de estimação. Escolhendo ao acaso um aluno dessa turma, qual a probabilidade de que ele tenha um cachorro ou um gato? Inicialmente, observe o seguinte diagrama, que relaciona as quantidades de alunos de acordo com o animal de estimação. S C G 28 – X 12 – X 15X C é o conjunto dos alunos que têm cachorro. G é o conjunto dos alunos que têm gato. S é o espaço amostral (o conjunto dos alunos da turma). A quantidade de alunos que têm cachorro e gato está indicada por x. Como o número de alunos da turma é n(S) = 50, temos: 28 – x + x + 12 – x + 15 = 50 ⇒ x = 5 © iS to ck p h ot o. co m /C ar os ch Sugestão de atividades: questões 1, 2 e 3 da seção Hora de estudo. 14 Volume 8 Portanto, 5 alunos têm os dois animais de estimação, 28 – 5 = 23 alunos têm apenas cachorro e 12 – 5 = 7 alunos têm apenas gato. A probabilidade de que o aluno selecionado tenha um cachorro ou gato, ou seja, tenha pelo menos um desses animais é a soma da probabilidade de ele ter apenas cachorro com a probabilidade de ter apenas gato e ainda com a probabilidade de ter ambos os animais. P cachorro gato( ) ,ou 70%= + + = = =23 50 7 50 5 50 35 50 0 70 Também podemos obter essa probabilidade de outra maneira. Vamos calcular inicialmente a probabilidade de que o aluno selecionado pertença ao conjunto C e a probabilidade de que pertença ao conjunto G. Como n(C) = 28 e n(G) = 12, temos: P C n C n S ( ) ( ) ( ) = = 28 50 P G n G n S ( ) ( ) ( ) = = 12 50 Para obter a probabilidade de que ele pertença ao conjunto C ou ao conjunto G, ou seja, pertença ao conjunto C G∪ , poderíamos pensar inicialmente em somar P(C) e P(G). No entanto, como existem alunos comuns aos dois con- juntos, estes seriam contados duas vezes. Desse modo, precisamos subtrair uma vez a probabilidade de o aluno per- tencer a ambos os conjuntos, ou seja, ao conjunto C G∩ . Assim: P C G P C P G P C G( ) ( ) ( ) ( )∪ = + − ∩ A probabilidade de que o aluno pertença ao conjunto “C união G” é igual à probabilidade de ele pertencer ao conjunto C, mais a probabilidade de pertencer ao conjunto G, menos a probabilidade de pertencer ao conjunto “C intersecção G”. P C G P C G ( ) ( ) , ∪ = + − ∪ = = = 28 50 12 50 5 50 35 50 0 70 70% Podemos justificar a validade da relação anterior. Já estudamos, em conjuntos, uma relação para o número de ele- mentos da união de dois conjuntos, A e B. n A B n A n B n A B( ) ( ) ( ) ( )∪ = + − ∩ Dividimos os dois membros da igualdade pelo número de elementos do espaço amostral S. n A B n S n A n B n A B n S n A B n S n A n S n B n S ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ∪ = + − ∩ ∪ = + )) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) − ∩ ∪ = + − ∩ n A B n S P A B P A P B P A B A probabilidade de ocorrer o evento A ou o evento B, ou seja, de ocorrer o evento A B∪ , é igual à probabilidade de ocorrer o evento A, mais a probabilidade de ocorrer o evento B, menos a probabilidade de ocorrer o evento A B∩ . P(A B) = P(A)+P(B) P(A B)∪ − ∩ Matemática 15 Quando A e B são disjuntos, ou seja, A B =∩ ∅, os eventos A e B são denominados mutuamente exclusivos. Como A B∩ = ∅, temos que n A B( )∩ = 0 e consequentemente P A B( )∩ = 0. Portanto: P A B P A P B P A B P A B P A P B ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ∪ = + − ∩ ∪ = + −0 P(A B) = P(A)+P(B)∪ Exemplo Os baralhos convencionais têm 52 cartas divididas em quatro naipes: • 13 cartas de paus • 13 cartas de ouros • 13 cartas de espadas • 13 cartas de copas paus ouros espadas copas A sequência de cada naipe começa no ás, seguido das cartas numeradas de 2 a 10 e depois as três figuras, que são o valete, a dama e o rei. Veja, ao lado, todas as cartas de paus. Retirando-se ao acaso uma carta de um baralho, qual é a probabilidade de ela ser de paus ou uma figura? E qual a probabilidade de ser uma dama ou um rei? O espaço amostral tem 52 elementos. Existem 13 cartas de paus e 12 figuras (3 de cada naipe). Além disso, como existem 3 cartas de paus que são figuras, temos: P paus figura P paus P figura P paus figura P paus fi ( ) ( ) ( ) ( ) ( ou e ou = + − ggura P paus figura ) ( ) , = + − = = 13 52 12 52 3 52 22 52 11 26 0 423ou A probabilidade de ser uma carta de paus ou uma figura é de aproximadamente 42,3%. Observe também que existem 4 damas e 4 reis, e nenhuma carta é simultaneamente uma dama e um rei. P dama rei P dama P rei P dama rei P dama rei ( ) ( ) ( ) ( ) ( ou ou ou = + = +4 52 4 52 )) ,= =8 52 2 13 0 154 A probabilidade de ser uma dama ou um rei é de aproximadamente 15,4%. No segundo caso, os eventos {a carta é uma dama} e {a carta é um rei} são mutuamente exclusivos. © iS to ck p h ot o. co m /P an p ty s © iS to ck p h ot o. co m /c ar ol _ w oo d co ck 16 Volume 8 Até agora nos deparamos com situações nas quais as probabilidades são calculadas contando-se o número de casos possíveis e o número de casos favoráveis. Porém, nem sempre isso é possível. Acompanhe um exemplo. Um alvo tem 40 cm de raio e é dividido em 5 regiões. A região amarela é um círculo de raio 4 cm. Uma pessoa com os olhos encobertos tenta acertar o alvo com dardos. Ela não viu onde o alvo foi fixado, apenas recebeu a informação de que ele está em sua frente. Se um desses dardos atingir o alvo, qual a probabilidade de que seja na região amarela?Não é possível contar os elementos do espaço amostral nem do evento que cor- responde ao dardo atingir a região amarela, pois o espaço amostral é infinito. Mesmo assim, é possível calcular essa probabilidade. Vamos considerar que cada ponto do alvo tem a mesma chance de ser tocado. Assim, basta calcular a razão entre as áreas do círculo amarelo e do alvo. Área do alvo: π π⋅ =40 1 6002 cm2 Área da região amarela: π π⋅ =4 162 cm2 Portanto, a probabilidade P de que o dardo tenha tocado um ponto da região amarela é igual a: P = = = =16 1 600 1 100 0 01 π π , 1% O segundo exemplo é um pouco mais difícil. Trata-se de um problema presente em duas questões do Enem. José e Antônio viajarão em seus carros com as respectivas famílias para a cidade de Serra Branca. Com a intenção de seguir viagem juntos, combinam um encontro no marco inicial da rodovia, onde chegarão, de modo indepen- dente, entre meio-dia e 1 hora da tarde. Entretanto, como não querem ficar muito tempo esperando um pelo outro, combinam que o primeiro que che- gar ao marco inicial esperará pelo outro, no máximo, meia hora; após esse tempo, seguirá viagem sozinho. Chamando de x o horário de chegada de José e de y o horário de chegada de Antônio, e representando os pares (x; y) em um sistema de eixos cartesia- nos, a região OPQR ao lado indicada corresponde ao conjunto de todas as possibilidades para o par (x; y): 1. (ENEM) Na região indicada, o conjunto de pontos que representa o evento “José e Antônio chegam ao marco inicial exatamente no mesmo horário” corresponde a) à diagonal OQ. c) ao lado PQ. e) ao lado OR. b) à diagonal PR. d) ao lado QR. Chegada de Antônio Chegada de José P Q O R 1 (13h) 0 (12h) 1 (13h) Matemática em detalh es Matemática 17 2. (ENEM) Segundo o combinado, para que José e Antônio viajem juntos, é necessário que y x− ≤1 2/ ou que x y− ≤1 2/ . De acordo com o gráfico e nas condições combinadas, as chances de José e Antônio viajarem juntos são de: a) 0% d) 75% b) 25% e) 100% c) 50% Para responder a essas questões, observe o gráfico. O y – x = 1_ 2 x – y = 1_ 2 y = xAntônio José P Q R 1 (13h) 0 (12h) 1 (13h) 1_ 2 1_ 2 Questão 1 Para que José e Antônio cheguem ao marco inicial no mesmo horário, o ponto da região OPQR deve ter coorde- nadas iguais, ou seja, deve pertencer à reta de equação y = x. Assim, o conjunto de pontos que representa o evento corresponde à diagonal OQ. Alternativa correta: a. Questão 2 Para que José e Antônio viajem juntos, é necessário que a diferença entre os horários de chegada de cada um seja de, no máximo, 30 minutos, ou seja, meia hora. No gráfico, os pontos que satisfazem essa condição são aqueles entre as retas de equações y x− = 1 2 e x y− = 1 2 , além dos pontos da região OPQR que pertencem a essas retas. Assim, a probabilidade de que eles viajem juntos é obtida dividindo-se a área amarela pela área do quadrado OPQR. P amarela de OPQR = = − ⋅ ⋅ ⋅ = − = = = 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 4 1 3 4 0 75 2 2 , 75% Área Área Alternativa correta: d. Para resolver esse problema, consideramos que José e Antônio podem chegar entre meio-dia e 1 hora da tarde de modo equiprovável. Para finalizar, deixamos uma pergunta para você: Qual seria a probabilidade de José e Antônio viajarem juntos caso tivessem combinado que o primeiro a chegar esperaria pelo outro no máximo 15 minutos? 5 Resolução e sugestão de atividade. Antônio José 1 I II III IV 0 11/2 1/2 y = x + 1 / 2 y = x – 1 / 2 y = x 18 Volume 8 1. Uma urna contém 100 bolas numeradas de 1 a 100. Uma bola dessa urna é sorteada aleatoriamente. a) Qual é a probabilidade de ser sorteada uma bola com um número par? O número de elementos do espaço amostral é n(S) = 100. O número de elementos do evento A = {o número da bola é par} é n(A) = 50. P A n A n S ( ) ( ) ( ) ,= = = = = 50 100 1 2 0 5 50% b) Qual é a probabilidade de que o número da bola sorteada seja múltiplo de 5? O número de elementos do evento B = {o número da bola é múltiplo de 5} é n(B) = 20. P B n B n S ( ) ( ) ( ) ,= = = = = 20 100 1 5 0 2 20% c) Qual é a probabilidade de que o número da bola sorteada seja múltiplo de 2 ou múltiplo de 5? Os números que são simultaneamente múltiplos de 2 e de 5 são os múltiplos de 10. O número de elementos do evento C = {o número da bola é múltiplo de 10} é n(C) = 10. Observe que o evento C é a intersecção dos eventos A e B. P A B P C P A B P A P B P A B P A B ( ) ( ) , % ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) % ∩ = = = = ∪ = + − ∩ ∪ = 10 100 0 1 10 50 ++ − =20 10% % 60% 2. Considere agora outra urna, também com 100 bolas. • 40 bolas pretas numeradas de 1 a 40; • 35 bolas azuis numeradas de 1 a 35; • 25 bolas brancas numeradas de 1 a 25. Retirando ao acaso uma bola da urna, qual a probabili- dade de que a bola seja azul ou com um número ímpar? O número de elementos do espaço amostral é n(S) = 100. O número de elementos do evento A = {a bola é azul} é n(A) = 35. O número de elementos do evento B = {o número da bola é ímpar} é n(B) = 20 + 18 + 13 = 51. O número de elementos do evento A B∩ é 18, que é a quan- tidade de bolas azuis com um número ímpar. P A B P A P B P A B P A B P A B ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ∪ = + − ∩ ∪ = + − ∪ = 35 100 51 100 18 100 68 1000 = 68% 3. Dois eventos, A e B, são tais que P A( ) = 3 5 , P B( ) = 1 2 e P A B( )∩ = 1 5 . Calcule P A B( )∪ . P A B P A P B P A B P A B P A B ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ∪ = + − ∩ ∪ = + − ∪ = 3 5 1 2 1 5 9 10 4. Em um jogo, cada uma das letras S, O, R, T e E é escrita em um cartão e colocada em um envelope. Uma pes- soa recebe os envelopes e ordena-os sem abrir. Para cada letra que estiver na posição correta da palavra SORTE, ela ganha um prêmio em dinheiro. a) Qual a probabilidade de ganhar o prêmio máximo? O número de possíveis sequências de letras (anagramas) é P5 5 120= =! . Para ganhar o prêmio máximo, todas as letras devem estar na posição correta. Como só existe uma possi- bilidade para que isso ocorra, a probabilidade pedida é 1 120 . Essa probabilidade é inferior a 1%. 6 Gabaritos. Atividades Matemática 19 b) Qual a probabilidade de que seja formado um ana- grama que comece com S ou termine com E? Quantidade de anagramas que começam com S: S P_ _ _ _ !→ = =4 4 24 Quantidade de anagramas que terminam com E: _ _ _ _ !E P→ = =4 4 24 Quantidade de anagramas que começam com S e terminam com E: S E P_ _ _ !→ = =3 3 6 Portanto, a probabilidade pedida é 24 120 24 120 6 120 42 120 0 35+ − = = =, 35%. 5. A figura a seguir representa um alvo quadrado com quatro círculos iguais. Cada círculo tangencia dois la- dos do quadrado e dois outros círculos. Os lados do quadrado medem 40 cm. Uma pessoa com os olhos fechados lança dardos contra esse alvo. Se um desses dardos atingiu o alvo, qual a probabilidade de ter toca- do fora dos círculos? (Use a aproximação 3,14 para π) 6. Em um dado viciado, a probabilidade de cada face é diretamente proporcional ao número nela gravado. a) Qual a probabilidade de lançar o dado e sair um nú- mero ímpar? b) Qual a probabilidade de lançar o dado e sair um nú- mero par ou um número primo? 7. (UEL – PR) De um total de 500 estudantes da área de exatas, 200 estudam Cálculo Diferencial e 180 estu- dam Álgebra Linear. Esses dados incluem 130 estu- dantes que estudam ambas as disciplinas. Qual é a probabilidade de que um estudante escolhido aleato- riamente esteja estudando Cálculo Diferencial ou Álge- bra Linear? a) 0,26 c) 0,62 e) 0,80 X b) 0,50 d) 0,76 8. (UFSCar – SP) A tabela indica as apostas feitas por cin- co amigos em relação ao resultado decorrente do lan- çamento de um dado, cuja planificação está indicada na figura. Ana Face brancaou número par. Bruna Face branca ou número 5. Carlos Face preta ou número menor que 2. Diego Face preta ou número maior que 2. Érica Face branca ou número menor que 4. Se trocarmos o conectivo “ou” pelo conectivo “e” na aposta de cada um, o jogador que terá maior redução nas suas chances de acertar o resultado, em decorrên- cia dessa troca, será a) Ana. b) Bruna. c) Carlos. X d) Diego. e) Érica. 9. (UNESP – SP) Um jovem, à procura de emprego, foi se- lecionado por duas indústrias que estavam localizadas de lados opostos em relação à sua residência. Como não havia vantagens financeiras nem trabalhistas entre as ofertas, decidiu optar pelo emprego cuja probabili- dade de pegar o primeiro trem que passasse ao chegar à estação fosse maior, fosse esse para direita ou para esquerda. Na estação ferroviária, foi informado de que os trens para direita passavam nos horários 0 h 10, 0 h 40, 1 h 10, 1 h 40, 2 h 10, ..., 23 h 40, enquanto que os trens para esquerda passavam nos horários 0 h 00, 0 h 30, 1 h 00, 1 h 30, 2 h 00, ..., 23 h 30, diariamente, de domingo a domingo. Que emprego o jovem escolheu, o da indústria localizada à direita ou à esquerda de sua residência? Justifique matematicamente sua resposta. 20 Volume 8 10. (ENEM) Um município de 628 km2 é atendido por duas emissoras de rádio cujas antenas A e B alcançam um raio de 10 km do município, conforme mostra a figura: A B 10 km 10 km 10 km 10 kmMunicípio Para orçar um contrato publicitário, uma agência pre- cisa avaliar a probabilidade que um morador tem de, circulando livremente pelo município, encontrar-se na área de alcance de pelo menos uma das emissoras. Essa probabilidade é de, aproximadamente, a) 20%. X b) 25%. c) 30%. d) 35%. e) 40%. 11. (UFRGS) Sendo A um ponto fixo de um círculo de raio r e escolhendo-se ao acaso um ponto B sobre o círculo, a probabilidade da corda AB ter comprimento maior que r está entre a) 25% e 30% c) 45% e 50% X e) 65% e 70% b) 35% e 40% d) 55% e 60% 12. Na figura, o quadrado ABCD está inscrito na circunfe- rência. Escolhendo um ponto P da circunferência, dis- tinto dos vértices do quadrado, qual a probabilidade de que ABP seja um triângulo obtusângulo? A B D C P1 P2 P3 Observe, na figura, os pontos P1, P2 e P3. O triângulo ABP1 é obtusângulo, pois o ângulo interno do vértice P1 é igual a 135° (é um ângulo inscrito correspondente a um ângulo central de 270°, independentemente do ponto escolhido no arco menor AB). O triângulo ABP2 é obtusângulo em B. Quando escolhemos um ponto do arco menor AD, temos um triângulo obtusângulo em A. O triângulo ABP3 é acutângulo. Portanto, das quatro partes em que a circunferência fica divi- dida pelos vértices do quadrado, escolhendo um ponto qual- quer de três delas, teremos um triângulo obtusângulo, ou seja, a probabilidade é igual a 3 4 0 75= =, 75%. t Probabilidade condicional A distribuição dos alunos que ingressaram em uma universidade no início deste ano, por sexo e área, é mostrada na tabela a seguir. Sexo Área Masculino Feminino Total Tecnológica 988 532 1 520 Biológica 486 594 1 080 Humanística 602 798 1 400 Total 2 076 1 924 4 000 Um desses alunos é selecionado ao acaso. • Qual é a probabilidade de que esse aluno seja do sexo masculino? O número de elementos do espaço amostral é n(S) = 4 000. Considerando o evento M = {o aluno selecionado é do sexo masculino}, temos que n(M) = 2 076. Portanto: P M( ) ,= = =2076 4000 0 519 51,9% Matemática 21 • Agora, sabendo que o aluno selecionado é da área tecnológica, qual é a probabilidade de que ele seja do sexo masculino? A situação agora é diferente, pois temos a informação de que o aluno selecionado é da área tecnológica. Com isso, o espaço amostral deixa de ter 4 000 elementos e passa a ter apenas 1 520, que é o número de alunos da área tecnoló- gica, dos quais 988 são do sexo masculino. Considerando o evento T = {o aluno selecionado é da área tecnológica}, vamos usar a notação P M T( )| para repre- sentar a probabilidade de ocorrer o evento M sabendo que o evento T ocorreu. P M T( ) ,| = = =988 1520 0 65 65% Nesse cálculo, o numerador é a quantidade de elementos do evento T M∩ = {o aluno selecionado é da área tecnológica e do sexo masculino} e o denominador é a quantidade de elementos do evento T. Observe que, com a informação, o espaço amostral inicial S foi reduzido, passando a ser T. Assim: P(M|T) = n(T M) n(T) ∩ P(M|T) = n(T M) n(T) ∩ número de alunos da área tecnológica e do sexo masculino número de alunos da área tecnológicaprobabilidade de ser do sexo masculino sabendo que é da área tecnológica A relação anterior pode ser generalizada. Considere dois eventos A e B de um mesmo espaço amostral S. A probabilidade de ocorrer o evento B condicionado ao fato de o evento A ter ocorrido é indicada por P(B|A) e dada por: P(B|A) = n(A B) n(A) ∩ Para podermos escrever essa fórmula em função das probabilidades de ocorrência dos eventos A B∩ e A, dividi- mos o numerador e o denominador pelo número de elementos do espaço amostral S. P B A n A B n S n A n S P A B P A ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) | = ∩ = ∩ Com a relação anterior, obtemos uma regra para multiplicar probabilidades. P B A P A B P A ( ) ( ) ( ) | = ∩ P(A B) = P(A) P(B|A)∩ ⋅ A probabilidade de ocorrer o evento A B∩ é igual à probabilidade de ocorrer o evento A multiplicada pela probabili- dade de ocorrer o evento B na certeza de o evento A ter ocorrido. Ainda em relação à tabela apresentada inicialmente, considere os seguintes eventos: B = {o aluno selecionado é da área biológica}; H = {o aluno selecionado é da área humanística}; F = {o aluno selecionado é do sexo feminino}. 22 Volume 8 • Calcule as seguintes probabilidades: a) P M H( )| P M H n H M n P M H P M H ( ) ( ) (H) ( ) ( ) , | | | = ∩ = = = 602 1400 0 43 43% b) P H M( )| P H M n M H n M P H M P H M ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) , | | | = ∩ = = 602 2 076 0 29 29% c) P F B( )| P F B n B F n B P F B P F B ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) , | | | = ∩ = = = 594 1080 0 55 55% d) P B F( )| P B F n F B n F P F B P F B ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) , | | | = ∩ = = 594 1924 0 31 31% • P B A P A B( ) ( )| |= ? Justifique sua resposta. Não, P B A( )| e P A B( )| , em geral, são diferentes. Observe que, embora os numeradores sejam iguais, n A B( )∩ , os denominadores são diferentes, ou seja, as informações que temos nas duas situações são diferentes. 7 Resolução do problema do resultado de exames e dos táxis. Agora, resolva o problema a seguir. • Uma caixa contém 5 bolas brancas, 3 bolas pretas e 2 bolas azuis. Serão retiradas, de modo aleatório, duas bolas da caixa, sucessivamente e sem reposição. a) Qual a probabilidade de a primeira bola ser preta e a segunda, azul? Sejam os eventos: P1 = {a primeira bola é preta} A2 = {a segunda bola é azul} P A P P P A P P A (P ) ( ) ( | ) (P ) 1 2 1 2 1 1 2 3 10 2 9 ∩ = ⋅ ∩ = ⋅ = 1 15 A probabilidade de a primeira bola ser preta é de 3 10 , pois, das 10 bolas da urna, 3 são pretas. No momento da segunda retirada, a urna contém 9 bolas, das quais 2 são azuis. Assim, a probabilidade de a segunda bola ser azul condicionada ao fato de a primeira ter sido preta é de 2 9 . b) Qual a probabilidade de que as duas bolas tenham a mesma cor? A probabilidade P de que as duas bolas tenham a mesma cor é a soma da probabilidade de as duas bolas serem brancas, da probabilidade de ambas serem pretas e da probabilidade de que as duas sejam azuis. P P B B P P P P A A P P B P B B P P P P P = ∩ + ∩ + ∩ = ⋅ + ⋅ ( ) ( ) ( ) ( ) ( | ) ( ) ( | 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1)) ( ) ( | )+ ⋅ = ⋅ + ⋅ + ⋅ = + + = P A P A A P P 1 2 1 5 10 4 9 3 10 2 9 2 10 1 9 20 90 6 90 2 90 28 90 == 14 45 Vamos falar agora da independência entre eventos. Cotidianamente, écomum avaliarmos se alguma coisa tem relação com outra. • Ter uma vida sedentária aumenta a chance de desenvolver certa doença? • Estar chovendo no momento da partida reduz a chance do seu time vencer? • Uma pessoa que não se alimenta de forma equilibrada tem maior probabilidade de ter insônia? Há situações nas quais uma relação existe, mas em outras não. Sempre que a ocorrência de certo evento não mo- difica a probabilidade de ocorrência de outro, dizemos que esses eventos são independentes. Imagine que a probabilidade de seu time vencer determinada partida seja estimada em 80%. Caso o fato de estar chovendo na hora do jogo modifique a probabilidade de vitória, os eventos “vencer a partida” e “chover” são depen- dentes. Porém, se as chances de vitória forem as mesmas, independentemente de estar ou não chovendo, os eventos são independentes. Matemática 23 Simbolicamente, temos: P B A P B( ) ( )| = A probabilidade de ocorrer B não se altera pelo fato de A ter ocorrido. Assim, observe como fica a relação P A B P A P B A( ) ( ) ( )∩ = ⋅ | para dois eventos independentes A e B. P A B P A P B A P B ( ) ( ) ( ) ( ) ∩ = ⋅ |��� P(A B) = P(A) P(B)∩ ⋅ Dois eventos são independentes quando a ocorrência de um deles não altera a probabilidade de ocorrência do outro. Como consequência, se A e B são eventos independentes, então a probabilidade de ocorrer o evento A B∩ é o pro- duto da probabilidade de ocorrer A e da probabilidade de ocorrer B. P(A B) = P(A) P(B)∩ ⋅ Quando P A B P A P B( ) ( ) ( )∩ ≠ ⋅ , os eventos são dependentes. Vamos considerar o lançamento de dois dados, um verde e outro azul, e a soma dos números das faces voltadas para cima desses dados. Considere também os eventos: A = {a soma obtida é 7} B = {o número no dado verde é par} C = {os números dos dois dados são iguais} a) Os eventos A e B são independentes? Vamos calcular P(A), P(B) e P A B( )∩ . P A P B P A B( ) ; ( ) ; ( )= = = = ∩ = = 6 36 1 6 18 36 1 2 3 36 1 12 Para calcular P A B( )∩ , os resultados favoráveis são: (2, 5), (4, 3), (6, 1). Como P A P B P A B( ) ( ) ( )⋅ = ⋅ = = ∩ 1 6 1 2 1 12 , os eventos A e B são independentes, ou seja, o fato de um deles ocorrer não modifica a probabilidade de ocorrência do outro. Outra maneira de verificar a independência dos eventos é mostrar que P B A P B( ) ( )| = ou, ainda, que P A B P A( ) ( )| = . P B A P A B P A P B( ) ( ) ( ) ( )| = ∩ = = = 1 12 1 6 1 2 b) Os eventos A e C são independentes? Calculamos P(A), P(C) e P A C( )∩ . P A P C P A C( ) ; ( ) ; ( )= = = = ∩ = = 6 36 1 6 6 36 1 6 0 36 0 Observe que não existe a possibilidade de 7 ser resultado da soma de dois números iguais. Como P A P C P A C( ) ( ) ( )⋅ = ⋅ = ≠ ∩ 1 6 1 6 1 36 , os eventos A e C são dependentes. Note que P C A P A C P A ( ) ( ) ( ) | = ∩ = = 0 1 6 0, ou seja, a probabilidade de ocorrer o evento C, dado que o evento A ocorreu, é de 0. Nesse caso, os eventos A e C são mutuamente exclusivos. Importante! Não confunda eventos mutuamente exclusivos com eventos independentes. Dois eventos são mutuamente exclusivos quando não podem ocorrer simultaneamente. Nesse caso, é evidente que a ocorrência de um deles altera a probabilidade de ocorrência do outro, a menos que a probabilidade de ocorrer o segun- do já seja igual a zero. Assim, eventos mutuamente exclusivos, em geral, são dependentes. 2 3 4 4 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7 7 8 9 10 10 11 12 11 10 9 8 9 9 8 8 8 3 4 5 6 7 24 Volume 8 No início da unidade, falamos do “problema dos pontos”. Considere que dois jogadores disputam uma série de partidas até que um deles consiga 6 vitórias. No momento em que o jogador A tinha 5 vitórias e o jogador B tinha 3 vitórias, o jogo precisou ser interrompido. Para que as partes sejam diretamente proporcionais às probabilidades de vitória de cada jogador, como deve ser feita a divisão do valor apostado? Suponha que em qualquer partida cada um tem 50% de chance de vencer. Observe o esquema: Jogador A X X X X X Jogador B X X X Para o jogador A vencer, bastava 1 vitória no momento da interrupção, e o jogador B precisava de 3 vitórias. Veja como o jogo poderia terminar. A é o vencedor: • A • BA • BBA B é o vencedor: • BBB Como o jogador A precisava de apenas 1 vitória, há 3 casos que o tornariam vencedor da série. Para o joga- dor B vencer, obrigatoriamente deveria vencer 3 partidas consecutivas. Vamos começar calculando a probabilidade de B ser o vencedor. P B vencer P BBB( ) ( )= = ⋅ ⋅ =1 2 1 2 1 2 1 8 Assim, a probabilidade de A vencer é 1 1 8 − = 7 8 . Esse resultado pode ser calculado de outra maneira: P A vencer P A P BA P BBA( ) ( ) ( ) ( )= + + = = + ⋅ + ⋅ ⋅ = + + =1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 4 1 8 7 88 Desse modo, o valor apostado deve ser dividido da seguinte maneira. Jogador A: 7 8 do valor, que corresponde a 87,5%. Jogador B: 1 8 do valor, que corresponde a 12,5%. Você conhece alguém que faça aniversário no mesmo dia que você? Em sua opinião, é difícil que em uma família ou em uma sala de aula duas pessoas tenham nascido no mesmo dia do ano? Para descobrir a resposta a essa pergunta, vamos analisar o pro- blema a seguir. Em um grupo de 20 pessoas, formado aleatoriamente, qual a probabilidade de que pelo menos duas delas façam aniversá- rio no mesmo dia? Considere que nenhuma pessoa nasceu no dia 29 de fevereiro de um ano bissexto. © iS to ck p h ot o. co m /m ed ia p h ot os Matemática em detalh es Matemática 25 Podemos começar respondendo a uma pergunta mais simples: qual é a probabilidade de que todas as pessoas desse grupo façam aniversário em dias diferentes? Apenas para organizarmos melhor a solução, vamos imaginar que uma mesma pergunta seja feita para todas as pessoas: “Em que dia você nasceu?”. A primeira pessoa questionada pode responder que nasceu em qualquer um dos 365 dias do ano, pois, como é a primeira, sua resposta não coincidirá com outra. Para que a segunda pessoa não tenha nascido no mesmo dia em que a primeira, basta responder que nasceu em um dos 364 dias restantes. Para que a terceira pessoa não tenha nascido no mesmo dia que uma das duas primeiras, basta responder que nasceu em um dos 363 dias restantes. Seguindo com esse raciocínio, para que a vigésima pessoa não tenha nascido no mesmo dia que uma das dezenove primeiras, basta responder que nasceu em um dos 346 dias restantes. A probabilidade de que todas as respostas sejam distintas é de: 365 365 364 365 363 365 346 365 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ primeira resposta segunda resposta terceira resposta vigésima resposta ⎧ ⎨ ⎩ ⎧ ⎨ ⎩ ⎧ ⎨ ⎩ ⎧ ⎨ ⎩ Com uma calculadora, concluímos que o resultado anterior é aproximadamente igual a 0,59, ou seja, 59%. Essa é a probabilidade de que nenhuma das 20 pessoas faça aniversário no mesmo dia. Portanto, a probabilidade de que, num grupo de 20 pessoas, existam pelo menos duas pessoas que façam aniver- sário no mesmo dia é de aproximadamente 41%. Esse resultado surpreendeu você? Pensava que o percentual fosse menor? Se a resposta foi “sim”, você vai se surpreender ainda mais! • Em um grupo de 23 pessoas, a probabilidade de que pelo menos duas façam aniversário no mesmo dia é de aproximadamente 51% (é mais provável ocorrer do que não ocorrer). • Em um grupo de 30 pessoas, essa probabilidade é de aproximadamente 71%. • Em um grupo de 40 pessoas, a probabilidade aumenta para aproximadamente 89%. • Com 50 pessoas, a probabilidade aproximada é de 97% (praticamente certeza). O gráfico a seguir representa as probabilidades de haver pelo me- nos uma coincidência de aniversário em um grupo de até 60 pessoas. Note que, para 23 pessoas, essa probabilidade já é maior que 50% e, depois disso, aumenta rapidamente. A sua turma tem quantos alunos? Aproveite para descobrir se existe uma ou mais datas em que pelo menos duas pessoas fazem aniversário.P ro ba bi lid ad e (% ) Número de pessoas 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 20 3023 40 50 60 0 26 Volume 8 1. Em uma gaveta, estão misturados 7 lápis azuis, 5 lápis pretos e 4 lápis verdes. a) Qual é a menor quantidade de lápis que devemos retirar da gaveta, sem olhar, para termos certeza de que dois lápis são da mesma cor? b) Qual é a menor quantidade de lápis que devemos retirar da gaveta, sem olhar, para termos certeza de que dois lápis são de cores diferentes? c) Se retirarmos 3 lápis da gaveta, sem olhar, qual a probabilidade de que todos sejam azuis? 2. As probabilidades de que três alunos A, B e C consi- gam resolver o problema mais difícil de uma prova são de P A( ) = 1 4 , P B( ) = 1 3 e P C( ) = 1 2 . a) Calcule a probabilidade de que os três alunos consi- gam resolver o problema. Considerando que a probabilidade de um aluno acertar o problema não se altera pelo fato de outro aluno acertar ou não, temos: P A B C P A P B P C P A B C P A B C ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ∩ ∩ = ⋅ ⋅ ∩ ∩ = ⋅ ⋅ ∩ ∩ = 1 4 1 3 1 2 1 24 b) Calcule a probabilidade de que apenas um dos três alunos consiga resolver o problema. As probabilidades de que os alunos não consigam resolver o problema são de: P A( ) = 3 4 , P B( ) = 2 3 , P C( ) = 1 2 P P A P B P C P A P B P C P A P B P C P = ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ + ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 4 2 3 1 2 3 44 1 3 1 2 3 4 2 3 1 2 2 24 3 24 6 24 ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = + + =P 11 24 c) Calcule a probabilidade de que pelo menos um dos três alunos consiga resolver o problema. P P A B C P P = − ∩ ∩ = − ⋅ ⋅ = − = = 1 1 3 4 2 3 1 2 1 6 24 18 24 ( ) 3 4 3. No jogo da Mega-Sena, o apostador marca de 6 a 15 dezenas de um cartão com 60 dezenas. Uma aposta com 6 dezenas é denominada aposta simples. a) De quantas maneiras é possível escolher 6 dezenas para fazer uma aposta simples? C C 60 6 60 6 60 59 58 57 56 55 6 5 4 3 2 1 50 063 860 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = b) Calcule a probabilidade de uma aposta simples ser premiada. P P = = 1 50 063 860 0 00000002, 0,000002% Outra maneira de calcular essa probabilidade é: P = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 6 60 5 59 4 58 3 57 2 56 1 55 c) Calcule a probabilidade de que os 6 números sor- teados sejam ímpares. De 1 a 60 a quantidade de números ímpares é 30. P P = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = 30 60 29 59 28 58 27 57 26 56 25 55 0 012, 1,2% 8 Gabaritos. Atividades Matemática 27 4. Um piloto de Fórmula 1 estima que sua chance de ven- cer uma corrida é de 80% caso esteja chovendo e de 50% caso não esteja chovendo. O serviço de meteoro- logia prevê que a probabilidade de chover no momento da corrida é de 30%. a) Calcule a probabilidade de que esse piloto seja o vencedor. b) Suponha que, no dia seguinte à corrida, você ficou sabendo que o piloto venceu. Qual a probabilidade de ter chovido na hora da corrida? 5. Em um cubo, escolhem-se aleatoriamente duas arestas. a) Calcule a probabilidade de que as arestas sejam re- versas. b) Calcule a probabilidade de que as arestas sejam pa- ralelas. 6. Uma caixa contém 6 bolas verdes e 4 bolas azuis. Ou- tra caixa contém 3 bolas verdes e 5 bolas azuis. Uma bola é transferida da primeira para a segunda caixa. Depois, uma bola é retirada da segunda caixa. Qual a probabilidade de que a bola retirada da segunda caixa seja verde? 7. (UNESP – SP) O sangue humano está classificado em quatro grupos distintos: A, B, AB e O. Além disso, o sangue de uma pessoa pode possuir, ou não, o fator Rhésus. Se o sangue de uma pessoa possui esse fa- tor, diz-se que a pessoa pertence ao grupo sanguíneo Rhésus positivo (Rh+) e, se não possui esse fator, diz-se Rhésus negativo (Rh–). Numa pesquisa, 1 000 pessoas foram classificadas, segundo grupo sanguíneo e respectivo fator Rhésus, de acordo com a tabela A B AB O Rh+ 390 60 50 350 Rh– 70 20 10 50 Dentre as 1 000 pessoas pesquisadas, escolhida uma ao acaso, determine 5 a) a probabilidade de seu grupo sanguíneo não ser A. Determine também a probabilidade de seu grupo sanguíneo ser B ou Rh+. b) a probabilidade de seu grupo sanguíneo ser AB e Rh–. Determine também a probabilidade condicional de ser AB ou O, sabendo-se que a pessoa escolhida é Rh–. 8. (UFRJ) Um novo exame para detectar certa doença foi testado em trezentas pessoas, sendo duzentas sadias e cem portadoras da tal doença. Após o teste verificou- -se que, dos laudos referentes a pessoas sadias, cento e setenta resultaram negativos e, dos laudos referentes a pessoas portadoras da doença, noventa resultaram positivos. a) Sorteando ao acaso um desses trezentos laudos, calcule a probabilidade de que ele seja positivo. b) Sorteado um dos trezentos laudos, verificou-se que ele era positivo. Determine a probabilidade de que a pessoa correspondente ao laudo sorteado tenha realmente a doença. 9. (UFPR) Em um jogo de cartas, os matemáticos Ricardo e Fernando apostaram R$ 100,00 cada um e combi- naram que o primeiro deles que obtivesse 5 vitórias ficaria com o dinheiro da aposta. Depois de 5 roda- das, o jogo precisou ser interrompido, momento em que Fernando estava com três vitórias e Ricardo com duas. Após muita discussão, os dois matemáticos con- cordaram em dividir o dinheiro em partes diretamente proporcionais à probabilidade de cada um deles ganhar o jogo. a) Qual seria a probabilidade desse jogo terminar em apenas mais duas rodadas? b) Levando em conta todas as diferentes possibilida- des de concluir o jogo, qual seria a probabilidade de cada um deles vencer o jogo? Quanto cada um deveria receber? 10. Considere a matriz A a b c d = ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ de segunda ordem. Um dado é lançado 4 vezes e determinam-se os valo- res de a, b, c e d. Qual é a probabilidade de o determi- nante da matriz A ser um número ímpar? 9 Sugestão de atividades: questões 4 a 11, 13, 14 e 15 da seção Hora de estudo. 28 Volume 8 Distribuição binomial Um jogador de futebol tem um aproveitamento de 90% dos pênaltis cobrados na carreira. Considerando 4 cobran- ças de pênalti feitas por esse jogador, qual é a probabilidade de que ele converta exatamente duas delas? Vamos considerar que a probabilidade de o jogador marcar um gol em uma cobrança qualquer de pênalti é de 90%, ou seja, 90 100 = 9 10 , independentemente do que tenha acontecido em outras cobranças. Consequentemente, a probabilidade de não marcar um gol é 10% ou 1 10 . Usando a letra A para indicar um acerto e a letra E para indicar um erro, temos as seguintes possibilidades: • 4 acertos – AAAA P A P AAAA P A P A ( ) ( ) ( ) ( ) 4 4 9 10 9 10 9 10 9 10 4 9 10 4 = = ⋅ ⋅ ⋅ = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ • 3 acertos e 1 erro – AAAE ou AAEA ou AEAA ou EAAA P A e E P AAAE P AAEA P AEAA P EAAA P A e E ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 1 3 1 9 10 9 10 9 = + + + = ⋅ ⋅ 110 1 10 9 10 9 10 1 10 9 10 9 10 1 10 9 10 9 10 1 10 9 10 9 10 9 10 3 ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ P( AA e E1 4 9 10 1 10 3 ) = ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅ • 2 acertos e 2 erros – AAEE ou AEAE ou AEEA ou EAAE ou EAEA ou EEAA P A e E P AAEE P AEAE P AEEA P EAAE P EAEA P EEAA P ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 = + + + + + 22 2 9 10 9 10 1 10 1 10 9 10 1 10 9 10 1 10 9 10 1 10 1 10 9 10 1 1 A e E) = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + 00 9 10 9 10 1 10 1 10 9 10 1 10 9 10 1 10 1 10 9 10 9 10 2 2 6 9 ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅P A e E( ) 110 1 10 2 2 ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ • 1 acerto e 3 erros – AEEE ou EAEE ou EEAE ou EEEA P A e E P AEEE P EAEE P EEAE P EEEA P A e E ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 3 1 3 9 10 1 10 1 = + + + = ⋅ ⋅ 110 1 10 1 10 9 10 1 10 1 10 1 10 1 10 9 10 1 10 1 10 1 10 1 10 9 10 1 ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ P( AA e E3 4 9 10 1 10 3 ) = ⋅ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ • 4 erros – EEEE P E P EEEE P E P E ( ) ( ) ( ) () 4 4 1 10 1 10 1 10 1 10 4 1 10 4 = = ⋅ ⋅ ⋅ = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ © Sh u tt er st oc k/ D zi u re k Matemática 29 Portanto, a probabilidade de que o jogador converta exatamente duas das quatro cobranças de pênalti é de: P A e E P A e E P A e ( ) ( ) ( 2 2 6 9 10 1 10 2 2 6 81 100 1 100 2 2 2 = ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = ⋅ ⋅ 22 486 10000 0 0486E) ,= = = 4,86% Observe que as probabilidades anteriores são os termos do desenvolvimento do binômio de Newton 9 10 1 10 4 +⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ . 9 10 1 10 9 10 9 10 1 10 9 1 4 4 4 1 3 1 4 2+⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ + ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ + ⋅C C 00 1 10 9 10 1 10 1 10 2 2 4 3 1 3 4 ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ + ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ + ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ C 9 10 1 10 9 10 4 9 10 1 10 4 4 3 4 3 1 +⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = +⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅ P A P A e( ) ( ��� �� EE P A e E) ( ) � �� �� � ��� ��� + +⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅ ⋅⎛6 9 10 1 10 4 9 10 1 10 2 2 2 2 ⎝⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ + 3 4 1 3 4 1 10 P A e E P E( ) ( ) � �� �� ��� �� Por isso, recebem o nome de distribuição binomial. • Complete a tabela a seguir e responda à questão: é mais provável que o jogador converta as 4 cobranças ou no máximo 2 cobranças? Possibilidade Probabilidade 4 acertos 65,61% 3 acertos e 1 erro 29,16% 2 acertos e 2 erros 4,86% 1 acerto e 3 erros 0,36% 4 erros 0,01% É mais provável que o jogador converta as quatro cobranças, pois a probabilidade é de aproximadamente 66%, enquanto a probabilidade de converter no máximo duas é de aproximadamente 5% (4,86% + 0,36% + 0,01%). Considere um experimento aleatório realizado n vezes, nas mesmas condições, e que tenha as características a seguir. • Existem apenas dois resultados possíveis: A e B. • Em cada uma das vezes que o experimento for realizado, as probabilidades de ocorrência dos resultados A e B não se alteram. • Um resultado não altera a probabilidade de ocorrência de outro, ou seja, são independentes. Assim: – se p é a probabilidade de ocorrer o resultado A, então a probabilidade de ocorrer o resultado B é 1 – p; – se o resultado A ocorre k vezes, então o resultado B ocorre n – k vezes; – a probabilidade de o resultado A ocorrer k vezes é dada por: P(k resultados A) = C p (1 p)n k k n k⋅ ⋅ − − 30 Volume 8 • Em um concurso público, a prova de Matemática é composta por 6 questões de múltipla escolha, com 4 alter- nativas cada, das quais uma única é correta. Um candidato não estudou os conteúdos do programa e, por isso, não sabia resolver questão alguma. Tendo “chutado” todas as questões, calcule a probabilidade de: a) ter acertado exatamente 3 questões; P acerto( ) = 1 4 ; P erro( ) = 3 4 Probabilidade de 3 acertos em 6 questões: P acertos C P acertos ( ) ( ) 3 1 4 3 4 3 20 1 64 27 64 6 3 3 3 = ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = ⋅ ⋅ == = 135 1024 0 132, 13,2% b) ter errado todas as questões; P erros P erros ( ) ( ) , 6 3 4 6 729 4 096 0 178 6 = ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = = 17,8% c) ter acertado pelo menos 1 questão. A probabilidade de ter acertado pelo menos uma questão é igual a 1 menos a probabilidade de ter errado todas as questões. P pelo menos acerto P pelo menos acerto ( ) ( ) 1 1 729 4 096 1 3367 4096 = − = 00 822, = 82,2% 9 Sugestão de encaminhamento. 10 Gabaritos. 1. Lançando uma moeda 6 vezes, qual a probabilidade de sair 3 caras e 3 coroas? P cara( ) = 1 2 e P coroa( ) = 1 2 P caras C P caras ( ) ( ) 3 1 2 1 2 3 20 1 8 1 8 20 64 6 3 3 3 = ⋅⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⋅ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = ⋅ ⋅ = = 5 116 31,25%= =0 3125, 2. Lançando um dado 5 vezes, calcule a probabilidade de sair uma face com um número múltiplo de 3 exata- mente 2 vezes. P(múltiplo de 3) = = 2 6 1 3 e P(não múltiplo de 3) = 2 3 = ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ = ⋅ ⋅ = = C5 2 2 3 1 3 2 3 10 1 9 8 27 0 329 80 243 32,9%, P(2 vezes múltiplo de 3) P(2 vezes múltiplo de 3) 3. Um casal pretende ter 4 filhos. Qual a probabilidade de nascerem dois meninos e duas meninas? 4. Em um dado viciado, a probabilidade de sair a face com o número 1 é o dobro da probabilidade de sair a face com o número 6. As outras faces têm probabilida- des de ocorrência de um dado equilibrado. Lançando esse dado 4 vezes, calcule a probabilidade de que, em 2 vezes, o número da face seja ímpar. 5. A probabilidade de um jogador de basquete acertar um lance livre qualquer é de 90%. Em uma série de 10 arremessos, qual a probabilidade de que o jogador converta: a) exatamente 8; b) todos; c) pelo menos 8. Atividades Matemática 31 6. (ENEM) O controle de qualidade de uma empresa fabri- cante de telefones celulares aponta que a probabilidade de um aparelho de determinado modelo apresentar defeito de fabricação é de 0,2%. Se uma loja acaba de vender 4 aparelhos desse modelo para um cliente, qual é a probabilidade de esse cliente sair da loja com exatamente dois aparelhos defeituosos? a) 2 0 2 4× ( , %) . d) 4 0 2× ( , %). b) 4 0 2 4× ( , %) . e) 6 0 2 99 8× ×( , %) ( , %). X c) 6 0 2 99 82 2× ×( , %) ( , %) . 7. (UPE) Carlos precisa fazer um teste psicotécnico para ocupar uma vaga em uma indústria de alimentos. O teste consta de 10 questões do tipo verdadeiro e falso. Carlos não se preparou para este teste e não sabe res- ponder nenhuma pergunta, resolvendo chutar todas as questões. A probabilidade de Carlos acertar 5 questões é, aproximadamente, de X a) 24% d) 50% b) 10% e) 60% c) 6% Nesta unidade, estudamos probabilidades. Complete o quadro com as ideias mais importantes sobre o conteúdo. Experimento aleatório É um experimento ou fenômeno que, quando repetido várias vezes sob as mesmas con- dições, pode apresentar resultados diferentes entre um conjunto de resultados possíveis. Espaço amostral É o conjunto de todos os resultados possíveis de um experimento aleatório. Evento É qualquer subconjunto do espaço amostral. Espaço amostral equiprovável É um espaço amostral em que todos os elementos têm a mesma chance de ocorrência. Probabilidade A probabilidade de ocorrer o evento A é a razão entre o número de elementos de A e o número de elementos do espaço amostral S (o espaço amostral deve ser equiprovável). P A n A n S ( ) ( ) ( ) = Também podemos escrever: P A( ) = número de casos favoráveis número de casos possíveis Eventos complementares A probabilidade de um evento A não ocorrer é igual a 1 menos a probabilidade de ocorrer o evento A. P A P A( ) ( )= −1 Os eventos A e A são denominados complementares. Probabilidade da união de eventos P A B P A P B P A B( ) ( ) ( ) ( )∪ = + − ∩ Eventos mutuamente exclusivos São eventos tais que A B∩ = ∅ . Dois eventos mutuamente exclusivos não podem ocor- rer simultaneamente. Probabilidade condicional A probabilidade de ocorrer o evento B na certeza de que o evento A ocorreu é dada por: P B A n A B n A ( ) ( ) ( ) | = ∩ Outra maneira de calcular P B A( )| : P B A P A B P A ( ) ( ) ( ) | = ∩ Multiplicação de probabilidades A probabilidade de ocorrer os eventos A e B é igual à probabilidade de ocorrer o evento A multiplicada pela probabilidade de ocorrer o evento B na certeza de que o evento A ocorreu. P A B P A P B A( ) ( ) ( )∩ = ⋅ | Eventos independentes Dois eventos são independentes quando a ocorrência de um deles não altera a probabili- dade de ocorrência do outro. P A B P A P B( ) ( ) ( )∩ = ⋅ Organize as ideias Sugestão de atividade: questão 12 da seção Hora de estudo. 32 Volume 8 Hora de estudo 1. (ENEM) Em uma reserva florestal existem 263 espécies de peixes, 122 espécies de mamíferos, 93 espécies de répteis, 1 132 espécies de borboletas e 656 espécies de aves. Disponível em: http:www.wwf.org.br. Acesso em: 23 abr. 2010 (adaptado). Se uma espécie animal for capturada ao acaso, qual a probabilidade de ser uma borboleta? a) 63,31% c) 56,52% e) 43,27% b) 60,18% X d) 49,96% 2. (UFMA) Considere que os pontos destacados na circun-ferência abaixo são os vértices de um eneágono regular. Qual é a probabilidade de se escolher um triângulo equilátero dentre os possíveis triângulos formados pe- los pontos destacados acima? a) 1/84 b) 3/28 c) 0 d) 1/3 X e) 1/28 3. (ENEM) José, Paulo e Antônio estão jogando dados não viciados, nos quais, em cada uma das seis faces, há um número de 1 a 6. Cada um deles jogará dois dados simultaneamente. José acredita que, após jogar seus dados, os números das faces voltadas para cima lhe darão uma soma igual a 7. Já Paulo acredita que sua soma será igual a 4 e Antônio acredita que sua soma será igual a 8. Com essa escolha, quem tem a maior probabilidade de acertar sua respectiva soma é a) Antônio, já que sua soma é a maior de todas as es- colhidas. b) José e Antônio, já que há 6 possibilidades tanto para a escolha de José quanto para a escolha de Antônio, e há apenas 4 possibilidades para a escolha de Paulo. c) José e Antônio, já que há 3 possibilidades tanto para a escolha de José quanto para a escolha de Antônio, e há apenas 2 possibilidades para a escolha de Paulo. X d) José, já que há 6 possibilidades para formar sua soma, 5 possibilidades para formar a soma de Antônio e ape- nas 3 possibilidades para formar a soma de Paulo. e) Paulo, já que sua soma é a menor de todas. 4. (ENEM) Em um determinado semáforo, as luzes com- pletam um ciclo de verde, amarelo e vermelho em 1 minuto e 40 segundos. Desse tempo, 25 segundos são para a luz verde, 5 segundos para a amarela e 70 segundos para a vermelha. Ao se aproximar do semá- foro, um veículo tem uma determinada probabilidade de encontrá-lo na luz verde, amarela ou vermelha. Se essa aproximação for de forma aleatória, pode-se ad- mitir que a probabilidade de encontrá-lo com uma des- sas cores é diretamente proporcional ao tempo em que cada uma delas fica acesa. Suponha que um motorista passa por um semáforo duas vezes ao dia, de maneira aleatória e independente uma da outra. Qual é a proba- bilidade de o motorista encontrar esse semáforo com a luz verde acesa nas duas vezes em que passar? a) 1 25 X b) 1 16 c) 1 9 d) 1 3 e) 1 2 5. (UFMS) A partir de duas retas paralelas, com distância de 2 cm entre elas, são marcados, em cada uma, três pon- tos, tais que a distância entre 2 pontos consecutivos é de 3 cm. Dentre todos os triângulos possíveis com vértices nos pontos dados, qual é a probabilidade de escolher- mos ao acaso um triângulo de área medindo 3 cm2? a) 1 2 b) 1 3 c) 1 4 X d) 2 3 e) 3 4 6. (ENEM) Para verificar e analisar o grau de eficiência de um teste que poderia ajudar no retrocesso de uma doença numa comunidade, uma equipe de biólogos aplicou-o em um grupo de 500 ratos, para detectar a presença dessa doença. Porém, o teste não é to- talmente eficaz, podendo existir ratos saudáveis com resultado positivo e ratos doentes com resultado nega- tivo. Sabe-se, ainda, que 100 ratos possuem a doença, 20 ratos são saudáveis com resultado positivo e 40 ratos são doentes com resultado negativo. Um rato foi esco- lhido ao acaso, e verificou-se que o seu resultado deu negativo. A probabilidade de esse rato ser saudável é a) 1 5 b) 4 5 X c) 19 21 d) 19 25 e) 21 25 A resolução das questões desta seção deve ser feita no caderno. 11 Gabaritos. 33Matemática 7. (ENEM) Uma empresa de alimentos imprimiu em suas embalagens um cartão de apostas do seguinte tipo: Frente do cartão Verso do cartão 1 2 3 4 5 Como jogar: - Inicie raspando apenas uma das alternativas da linha de início (linha 1). - Se achar uma bola de futebol, vá para a linha 2 e raspe apenas uma das alternativas. Continue raspando dessa forma até o fim do jogo. - Se encontrar um “X” em qualquer uma das linhas, o jogo está encerrado e você não terá direito ao prêmio. - Se você encontrar uma bola de futebol em cada uma das linhas terá direito ao prêmio. Cada cartão de apostas possui 7 figuras de bolas de futebol e 8 sinais de “X” distribuídos entre os 15 espa- ços possíveis, de tal forma que a probabilidade de um cliente ganhar o prêmio nunca seja igual a zero. Em de- terminado cartão existem duas bolas na linha 4 e duas bolas na linha 5. Com esse cartão, a probabilidade de o cliente ganhar o prêmio é a) 1/27. X c) 1/54. e) 1/108. b) 1/36. d) 1/72. 8. (ENEM) Numa escola com 1 200 alunos foi realizada uma pesquisa sobre o conhecimento desses em duas línguas estrangeiras, inglês e espanhol. Nessa pes- quisa constatou-se que 600 alunos falam inglês, 500 falam espanhol e 300 não falam qualquer um desses idiomas. Escolhendo-se um aluno dessa escola ao aca- so e sabendo-se que ele não fala inglês, qual a proba- bilidade de que esse aluno fale espanhol? X a) 1 2 b) 5 8 c) 1 4 d) 5 6 e) 5 14 9. (ENEM) Um aluno de uma escola será escolhido por sorteio para representá-la em uma certa atividade. A escola tem dois turnos. No diurno há 300 alunos, dis- tribuídos em 10 turmas de 30 alunos. No noturno há 240 alunos, distribuídos em 6 turmas de 40 alunos. Em vez do sorteio direto envolvendo os 540 alunos, foram propostos dois outros métodos de sorteio. Método I: escolher ao acaso um dos turnos (por exem- plo, lançando uma moeda) e, a seguir, sortear um dos alunos do turno escolhido. Método II: escolher ao acaso uma das 16 turmas (por exemplo, colocando um papel com o número de cada turma em uma urna e sorteando uma delas) e, a seguir, sortear um dos alunos dessa turma. Sobre os métodos I e II de sorteio é correto afirmar: a) em ambos os métodos, todos os alunos têm a mes- ma chance de serem sorteados. b) no método I, todos os alunos têm a mesma chance de serem sorteados, mas, no método II a chance de um aluno do diurno ser sorteado é maior que a de um aluno do noturno. c) no método II, todos os alunos têm a mesma chance de serem sorteados, mas, no método I, a chance de um aluno do diurno ser sorteado é maior que a de um aluno do noturno. X d) no método I, a chance de um aluno do noturno ser sorteado é maior do que a de um aluno do diurno, enquanto no método II ocorre o contrário. e) em ambos os métodos, a chance de um aluno do diurno ser sorteado é maior do que a de um aluno do noturno. O texto a seguir serve de base para responder às ques- tões 10 e 11. Um apostador tem três opções para participar de certa modalidade de jogo, que consiste no sorteio aleatório de um número dentre dez. 1. ª opção: comprar três números para um único sorteio. 2 . ª opção: comprar dois números para um sorteio e um número para um segundo sorteio. 3 . ª opção: comprar um número para cada sorteio, num total de três sorteios. 10. (ENEM) Se X, Y, Z representam as probabilidades de o apostador ganhar algum prêmio, escolhendo, respec- tivamente, a 1. ª, a 2. ª ou a 3. ª opções, é correto afirmar que: a) X < Y < Z. c) X > Y = Z. X e) X > Y > Z. b) X = Y = Z. d) X = Y > Z. 11. (ENEM) Escolhendo a 2 . ª opção, a probabilidade de o apostador não ganhar em qualquer dos sorteios é igual a: a) 90%. b) 81%. X c) 72%. d) 70%. e) 65%. 34 Volume 8 15. (UFV – MG) No jogo abaixo, o jogador precisa descobrir em quais dos oitenta e um quadradinhos estão coloca- das 10 bombas. No quadradinho onde aparece um número é certeza que não há uma bomba. Por sua vez, o número que aparece dentro do quadradinho indica quantas bombas há nos oito quadradinhos que o cercam. Por exemplo, o número 2 indica que há duas bombas espalhadas nos oito quadradinhos que cercam o número 2. Considere Q a região delimitada pelo quadrado que contém o nú- mero 2, formada por nove quadradinhos; e R a região delimitada pelo retângulo que contém os números 1 e 3, formada
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