Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
PROBABILIDADE ESTATÍSTICA PROFª IZABEL 1 Definição de probabilidade A probabilidade é a porcentagem (fração) de um evento ocorrer. 2 Introdução O Estudo dos métodos estatísticos permite partir de uma amostra obter conclusões sobre a população. No entanto, a tomada de decisões (após a aplicação dos métodos estatísticos) se baseia em probabilidades (chances) de os eventos ocorrerem. 3 Dados e informação Garimpando os dados … Para obter informação! 4 Conceitos básicos • Experimento: é qualquer processo que permite ao pesquisador fazer observações. Exemplos: a ocorrência de um raio, uma viagem aérea, o lançamento de uma moeda, temperatura de uma região, apólices vendidas por seguradoras; funcionários de uma empresa. • Evento: é um resultado ou, eventualmente, um conjunto de resultados ocorridos no experimento. Exemplo: o raio atingir (ou não) uma pessoa; o avião chegar (ou não) no horário correto; ao jogar a moeda o evento foi cara; a temperatura ser abaixo (ou acima) de 20ºc; a venda de passagens para Brasília ser maior que para o Rio de Janeiro; 5 Conceitos básicos • Evento Simples: é o resultado, ou um evento, que não comporta mais decomposições. Exemplo: ao jogar o dado, o evento simples foi o número cinco; • Evento não Simples: pode ser decomposto em dois (ou mais) eventos simples. Exemplo: ao jogar dois dados o evento foi o número oito; não é um evento simples, pois é composto por mais de um evento simples, tal como “ dois e seis” ou “três e cinco”; 6 Conceitos básicos • Espaço amostral de um experimento ou universo(S): é composto pelo conjunto de todos os eventos simples possíveis; o espaço amostral é também chamado de conjunto universo, sendo que n(S) é o número total de elementos que compõem o universo S. Ex: no lançamento de uma moeda, o espaço amostral é composto de dois eventos simples: cara e coroa. Neste caso: n(S) = 2 7 Conceitos básicos ....continuação • No lançamento de duas moedas, o espaço amostral é composto de quatro eventos: (cara, cara); (cara, coroa); (coroa, cara) e (coroa, coroa). Para esse exemplo n(S) = 4. • No lançamento de um dado o espaço amostral é composto de seis eventos ( n(S) = 6): 1;2;3;4;5 e 6. • No lançamento de dois dados, o espaço amostral é composto de trinta e seis eventos (n(S) = 36): (1,1); (1,2); (1,3); (1,4); (1,5); (1,6); (2,1); (2,2);.... 8 Experimentos •Determinísticos •Aleatórios Fenômenos 9 Fenômenos determinísticos Conduzem sempre a um mesmo resultado, quando as condições iniciais são as mesmas. Exemplo: tempo de queda livre de um corpo. Mantidas as mesmas condições, as variações obtidas para o valor do tempo de queda livre de um corpo são extremamente pequenas ( em alguns casos desprezíveis) 10 Fenômenos aleatórios Os fenômenos aleatórios podem conduzir a diferentes resultados; mesmo quando as condições iniciais são as mesmas, existe a imprevisibilidade do resultado. Exemplo: lançamento de um dado. 11 • A teoria da Probabilidade não é aplicada a fenômenos determinísticos, mas, por outro lado, é extremamente útil para fenômenos aleatórios 12 Características dos experimentos aleatórios • Um fenômeno pode ser repetitivo quantas vezes se fizerem necessárias. Se não houver possibilidade de repetição, não o classificamos como experimento. REPETITIVIDADE • Um fenômeno apresenta igual possibilidade de ocorrência para resultados REGULARIDADE 13 TEORIA DA PROBABILIDADE • A Probabilidade P(A) é definida como a relação entre o número de possíveis resultados favoráveis do evento e todos os possíveis resultado do experimento. Sendo que: A é o evento favorável; n(A) é o número de elementos do evento favorável A; n (S) é o número total de elementos do Universo (S). 14 Exemplo • Considere o lançamento de um dado. O espaço amostral é S = {1,2,3,4,5,6}. a) Qual a probabilidade de se obter um número ímpar na face superior do dado? Evento favorável: A número de elementos do evento favorável : n(A) Espaço amostral ( ou universo): S número de elementos do espaço amostral : n(S). 15 Exemplo • Considere o lançamento de um dado. O espaço amostral é S = {1,2,3,4,5,6}. a) Qual a probabilidade de se obter um número ímpar na face superior do dado? Evento favorável: A = { 1,3,5} número de elementos do evento favorável : n(A) = 3 Espaço amostral ( ou universo): S = {1,2,3,4,5,6} número de elementos do espaço amostral : n(S) = 6 16 Para pensar … Veja os exercícios!!! 17 Exemplo • Considere o lançamento de um dado. O espaço amostral é S = {1,2,3,4,5,6}. b) Qual a probabilidade de se obter o número 2 na face superior do dado? c) Qual a probabilidade de se obter o número 8 na face superior do dado? d) Qual a probabilidade de se obter um número múltiplo de 3? 18 Exemplo 2 • Uma pesquisa do PC World foi realizada com 4.000 proprietários de computadores pessoais, e verificou que 992 dos computadores apresentaram falhas num intervalo de dois anos após a compra. Tomando como base estes resultados, qual a probabilidade de você comprar um computador pessoal e ele apresentar problema nos próximos dois anos? 19 Exemplo 3 O RH de uma empresa é composto de 15 homens e 35 mulheres. É feito o sorteio aleatório de um funcionário, qual a probabilidade de não ser mulher? 20 Exemplo 4 • A pesquisa de um jornal de São Paulo revelou que 200 brasileiros foram mortos por raios no período de um ano (ano 2000). Qual a probabilidade de uma pessoa ser atingida por um raio, sabendo-se que a população brasileira está em torno de 170 milhões? 21 REGRAS PARA O CÁLCULO DAS PROBABILIDADES • Certo • Elementar • Impossível • Qualquer Evento Podemos estabelecer algumas regras relativas ao evento considerando em função do espaço amostral 22 Evento certo • Evento certo: podemos dizer que o evento favorável (A) é um evento certo, se o número de elementos do evento favorável (A) for igual ao número de elementos do espaço amostral (S); • A probabilidade de um evento certo corresponder à probabilidade máxima: P(A)máxima = 1. n(A) = n(S) → P(A) =1 23 Evento elementar • Um evento é denominado elementar, se o evento favorável (A) for um conjunto unitário; n (A) = 1 • A probabilidade de um evento simples (ou elementar) é: 24 Evento impossível • Denomina-se evento impossível, se o evento favorável (A) for constituído por um conjunto vazio; nesse caso, o número de elementos de A é um conjunto nulo; A = ф → n(A) = 0 A probabilidade de um evento impossível sempre corresponde à probabilidade mínima: P(A) = 0 25 Evento qualquer • Como a menor probabilidade é zero e a probabilidade máxima é a unidade, a probabilidade de um evento favorável (A) qualquer é um número real, tal que: 0 ≤ P(A) ≤ 1. 26 EVENTOS MUTUALMENTE EXCLUSIVO EVENTOS COMPLEMENTARES EVENTOS NÃO MUTUALMENTE EXCLUSIVOS PROBABILIDADE CONDICIONAL REGRA DO PRODUTO EVENTOS INDEPENDENTES REGRA DE BAYES 27 • Dois eventos são mutuamente exclusivos se A∩ B = ф, neste caso: EVENTOS MUTUALMENTE EXCLUSIVO P(A υ B) = P(A+B) = P(A) + P(B) Se A ∩ B = ф; A ∩ C = ф e B ∩ C = ф então P(A υ B υ C ) = P(A) + P(B) + P(C) 28 29 • Exemplo: no lançamento de um dado, considera-se o evento A= {1,5} e o evento B = {2,4,6}. EVENTOS MUTUALMENTE EXCLUSIVO 30 • Exemplo: no lançamento de um dado, considera- se o evento A= {1,5} e o evento B = {2,4,6}. EVENTOS MUTUALMENTE EXCLUSIVO P(A υ B) = P(A+B) = P(A) + P(B) = 31 Se Ᾱ é o evento complementar de A→P(Ᾱ)=1–P(A). os eventos complementares também podem ser tratados como probabilidade contrária. A probabilidade contrária e a probabilidade favorável são eventos mutuamente exclusivos, pois a ocorrênciade um evento impede a ocorrência do outro evento, ou seja, A∩Ᾱ=ф. A é um evento favorável; Ᾱ é o evento complementar de A ( ou evento contrário) P(A) é a probabilidade de ocorrência do evento favorável A P(Ᾱ) é a probabilidade de ocorrência do evento complementar Ᾱ; EVENTOS COMPLEMENTARES P(A) + P(Ᾱ) = 1 32 • Exemplo: Num evento, foram vendidos 50 bilhetes, e será sorteado um premio. Qual a probabilidade de uma pessoa, que tenha adquirido 4 bilhetes, ganhar o prêmio? Qual a probabilidade dessa pessoa não ganhar (probabilidade contrária)? EVENTOS COMPLEMENTARES 33 Exemplo: Num evento, foram vendidos 50 bilhetes, e será sorteado um premio. Qual a probabilidade de uma pessoa, que tenha adquirido 4 bilhetes, ganhar o prêmio? Qual a probabilidade dessa pessoa não ganhar (probabilidade contrária)? EVENTOS COMPLEMENTARES Solução: a) Probabilidade da pessoa ganhar o prêmio Evento favorável A: GANHAR O PRÊMIO n(A) = 4 é o número de bilhetes adquiridos ( número de eventos favoráveis); n(S) = 50 é o número total de bilhetes (número total de elementos do universo). A probabilidade é expressa em valores percentuais. 34 Qual a probabilidade dessa pessoa não ganhar (probabilidade contrária)? EVENTOS COMPLEMENTARES Solução: a) Probabilidade da pessoa não ganhar o prêmio Evento favorável A: GANHAR O PRÊMIO Evento complementar Ᾱ: NÃO GANHAR O PRÊMIO A probabilidade contrária pode ser calculada por mais de uma forma: Primeira solução P(A) = 0,08 (probabilidade favorável) 0,08 + P(Ᾱ) = 1 P(Ᾱ) = 1 – 0,08 = 0,092 A probabilidade da pessoa não ganhar o prêmio ( probabilidade contrária) é de 0,92 ou 92%. 35 Qual a probabilidade dessa pessoa não ganhar (probabilidade contrária)? EVENTOS COMPLEMENTARES Solução: a) Probabilidade da pessoa não ganhar o prêmio Evento favorável A: GANHAR O PRÊMIO Evento complementar Ᾱ: NÃO GANHAR O PRÊMIO Segunda solução Se a pessoa adquiriu 4 bilhetes, significa que existem 50 – 4 = 46 bilhetes que se forem sorteados não darão o prêmio a essa pessoa. A probabilidade da pessoa não ganhar o prêmio ( probabilidade contrária) é de 0,92 ou 92%. 36 • No lançamento de um dado, consideramos o evento A={1,2,5,6} e o evento B={2,4,6}. • Os eventos não são mutuamente exclusivos, pois a intersecção de A e B não é um conjunto vazio: A ∩ B = {2,6}. • P(A)= 4/6 • P(B)=3/6 • P(A∩B)=2/6 EVENTOS NÃO MUTUALMENTE EXCLUSIVOS – exemplo 1 P(A υ B) = P(A) + P(B) - P(A∩B) P(A υ B) = 4/6 + 3/6 – 2/6 P(A υ B) = 5/6 37 38 39 • Num grupo de 300 empresários cadastrados por uma agência de viagens, 100 visitarão Fortaleza e 80 visitarão Manaus (os empresários restantes viajarão para outras cidades). Esses dados incluem 30 empresários que visitarão as duas cidades (ou seja, visitarão tanto fortaleza como Manaus). • Qual a probabilidade de um empresário aleatoriamente escolhido visitar: a) Fortaleza b) Manaus c) Fortaleza ou Manaus . EVENTOS NÃO MUTUALMENTE EXCLUSIVOS exemplo 2 40 41 • Solução: F: empresários que visitarão Fortaleza; n(S)=300(Nº total de empresários); n(F)=100 (Nº de empresários que visitarão Fortaleza); M: empresários que visitarão Manaus; n(M) = 80 (Nº de empresários que visitarão Manaus); F∩ M = 30 (Nº de empresários que visitarão as duas cidades, tanto Fortaleza como Manaus); a) P(F) = 100/300 = 0,33 b) P(M) = 80/300=0,27 c) P(FυM) = P(F) + P(M) – P(F∩M) = 100/300 + 80/300 - 30/300 = 150/300 = 0,50 EVENTOS NÃO MUTUALMENTE EXCLUSIVOS exemplo 2 42 P(FυM) = P(F) + P(M) – P(F∩M) • É a avaliação da probabilidade da ocorrência de um evento (A) condicionada à ocorrência de outro evento (B). Parte-se do princípio e do conhecimento de que o evento (A) vai ocorrer anteriormente e, de forma atrelada à ocorrência de A, calcula-se a probabilidade de (B) ocorrer. PROBABILIDADE CONDICIONAL 43 Notação: P(B/A) Lê-se “probabilidade de B dado A”, ou ainda, “ probabilidade de B condicionada à ocorrência de A” Na verdade, é calculada a probabilidade de B ocorrer supondo que A tenha ocorrido. PROBABILIDADE CONDICIONAL 44 • Considere o conjunto de números inteiros {1,2,3,.....19,20}, e, por meio de um sorteio aleatório, seja selecionado um número. Se o número sorteado for ímpar, qual a probabilidade de o número sorteado ser o número 13? PROBABILIDADE CONDICIONAL exemplo 1 45 • Considere o conjunto de números inteiros {1,2,3,.....19,20}, e, por meio de um sorteio aleatório, seja selecionado um número. Se o número sorteado for ímpar, qual a probabilidade de o número sorteado ser o número 13? PROBABILIDADE CONDICIONAL exemplo 1 (Resposta) 46 • Solução: • Conjunto Universo: S= • Nº de elementos do conjunto universo: n(S) = • Evento B = • Nº de elementos do evento B: n(B) = • Evento A= • Nº de elementos do evento A: n(A) = • Interseção: A∩B = • Número de elementos da interseção: n(A∩B)= • Considere o conjunto de números inteiros {1,2,3,.....19,20}, e, por meio de um sorteio aleatório, seja selecionado um número. Se o número sorteado for ímpar, qual a probabilidade de o número sorteado ser o número 13? PROBABILIDADE CONDICIONAL exemplo 1 (Resposta) 47 • Solução: • Conjunto Universo: S= {1,2,3,...19,20} • Nº de elementos do conjunto universo: n(S) =20 • Evento B = {13} • Nº de elementos do evento B: n(B) = 1 • Evento A={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19} (nº ímpar) • Nº de elementos do evento A: n(A) = 10 • Interseção: A∩B = {13} • Número de elementos da interseção: n(A∩B)=1 • A definição do produto é obtida a partir da definição de probabilidade condicional. REGRA DO PRODUTO 48 • São retiradas sem reposição duas cartas de um baralho de 52 cartas. Qual a probabilidade de que as duas cartas sejam de ouros? REGRA DO PRODUTO (EXEMPLO 1) 49 50 51 • São retiradas sem reposição duas cartas de um baralho de 52 cartas. Qual a probabilidade de que as duas cartas sejam de ouros? REGRA DO PRODUTO (EXEMPLO 1 - Resposta) 52 • Solução: Total de cartas do baralho: n(S) = Total de cartas de ouro do baralho: n(A) = P(A)= (n(A)/n(S) • Como não há reposição de cartas, a primeira retirada é de ouro e fica fora do baralho. • Para o cálculo de P(B/A): n(S) = n(B/A) = P(B/A) = • São retiradas sem reposição duas cartas de um baralho de 52 cartas. Qual a probabilidade de que as duas cartas sejam de ouros? REGRA DO PRODUTO (EXEMPLO 1 - Resposta) 53 • Solução: • Total de cartas do baralho: n(S) = 52 cartas • Total de cartas de ouro do baralho: n(A) =13cartas • P(A)= 13/52 (probabilidade de que a 1ª carta seja de ouro) • Como não há reposição de cartas, a primeira retirada é de ouro e fica fora do baralho. • Para o cálculo de P(B/A): n(S) = 51 ( o baralho ficou com uma carta a menos após a primeira retirada); n(B/A) = 12 ( o conjunto das cartas de ouro diminuiu uma carta após a primeira retirada). P(B/A) = 12/51 (probabilidade de que a segunda carta retirada seja ouro) • Num evento beneficente, foram vendidos 20 números, e serão sorteados dois prêmios. Qual a probabilidade de uma pessoa que tenha adquirido quatro números ganhar os dois prêmios? REGRA DO PRODUTO (EXEMPLO 2) 54 • Num evento beneficente, foram vendidos 20 números, e serão sorteados dois prêmios. Qual a probabilidade de uma pessoa que tenha adquirido quatro números ganhar os dois prêmios? REGRA DO PRODUTO (EXEMPLO 2) 55 • Solução: • Total de bilhetes: n(S) = • Total de bilhetes adquiridos pela pessoas (evento favoráveis): n(A) = P(A) = n(A)/n(S) = P(B/A) = • Dois eventos são independentes quando a realização (ou não) de um evento não interfere na ocorrência (ou não) do evento seguinte. EVENTOS INDEPENDENTES Se dois eventos são independentes: Se “n” eventos são independentes: 56Com a introdução do imposto sobre o lixo, uma empresa encomendou uma pesquisa de opinião junto a parlamentares da Câmara Municipal. Segundo essa pesquisa, a probabilidade de a empresa vencer a licitação para coleta de lixo no bairro de Sérvia amarela é de 60%. A pesquisa revelou ainda que a probabilidade de a empresa ganhar a licitação para coleta de lixo no bairro conceição é de 90%. Qual a probabilidade de essa empresa vencer as duas concorrências? EVENTOS INDEPENDENTES (exemplo 1) 57 Com a introdução do imposto sobre o lixo, uma empresa encomendou uma pesquisa de opinião junto a parlamentares da Câmara Municipal. Segundo essa pesquisa, a probabilidade de a empresa vencer a licitação para coleta de lixo no bairro de Sérvia amarela é de 60%. A pesquisa revelou ainda que a probabilidade de a empresa ganhar a licitação para coleta de lixo no bairro conceição é de 90%. Qual a probabilidade de essa empresa vencer as duas concorrências? EVENTOS INDEPENDENTES (exemplo 1 - Resposta) 58 Solução: como o fato de vencer uma licitação não interfere com o fato de vencer ou não outra licitação, fica caracterizado que são eventos independentes, São retiradas, com reposição, duas cartas de um baralho de 52 cartas. Qual a probabilidade de que as duas cartas sejam de ouro? EVENTOS INDEPENDENTES (exemplo-2) 59 São retiradas, com reposição, duas cartas de um baralho de 52 cartas. Qual a probabilidade de que as duas cartas sejam de ouro? EVENTOS INDEPENDENTES (exemplo-2) 60 Solução: P(A) = n(A)/n(S) P(B) = n(B)/n(S) • Um lote é formado por um total de 80 peças, sendo 45 peças perfeitas, 30 com pequenos defeitos e 5 com defeitos graves. Pretende-se retirar 4 peças ao acaso e sem reposição. Qual a probabilidade de que as 4 peças retiradas sejam: a) Todas as 4 perfeitas; b) Duas perfeitas e duas com pequenos defeitos; c) Nenhuma das 4 peças com pequenos defeitos. EVENTOS INDEPENDENTES (exemplo -3) 61 • Consideram-se n eventos mutuamente exclusivos, tais que a união desses eventos resulte igual ao espaço amostral. REGRA DE BAYES A1 υ A2 υ A3...υ An = S • Supondo conhecidas as probabilidades de cada um dos n eventos, e considerando um evento B de S, tal que sejam conhecidos todas as probabilidades condicionais em relação a cada um dos n eventos P(B/Ai). Para cada uma das probabilidades condicionais P(Ai/B), temos: 62 • Um baralho foi separado em três montes, supondo as seguintes distribuições: REGRA DE BAYES (Exemplo-1) Naipes 1º monte (A ₁) 2º monte (A₂) 3º monte (A₃) Ouros Copas Espadas Paus 4 6 2 5 4 3 5 7 5 4 6 1 17 19 16 Tabela 1 Distribuição das cartas de um baralho em três montes • Escolhemos um monte ao acaso e retiramos aleatoriamente uma carta. Tendo sido retirada uma carta de copas, qual a probabilidade de ela ter sido extraída do terceiro monte? 63 REGRA DE BAYES (Exemplo-1 - resposta) • P(A1) = 1/3 P(A2)= 1/3 P(A3) = 1/3 • Probabilidades condicionais (copas em cada um dos montes): • P(copas/A1) = 6/17 • P(copas/A2)= 3/19 • P(copas/A3) = 4/16 64 Exercícios • De um baralho de 52 cartas, determine a probabilidade de ser retirada: a) Um ás (A) b) Uma carta de ouro. c) Um ás (A) de ouro. d) Uma carta com figura (J, Q ou K). e) Três reis em seguida, sem reposição. f) Uma carta que não seja ouro. 65 • Uma urna contém dez bolas numeradas de 1 à 10. Determine a probabilidade de ocorrerem os seguintes casos: • a) Retirar o número 10. • b) Retirar um número par. • c) Retirar um número primo. • d) Retirar dois números ímpares em seguida, com reposição. • e) Retirar três números ímpares em seguida , sem reposição 66 • No lançamento de moedas não viciadas, determine o que se pede: • a) A probabilidade de lançar uma moeda e o resultado ser cara. • b) A probabilidade de lançar duas moedas e ambas terem cara como resultado • c) A probabilidade de lançar três moedas e todas terem cara como resultado • d) A probabilidade de lançar três moedas e pelo menos uma ter coroa como resultado 67 Em uma urna existem 10 bolas, sendo 3 Azuis e 7 vermelhas. Determine a probabilidade de tirarmos: a) Uma bola vermelha. b) Uma bola vermelha e, em seguida com reposição, tirar outra bola vermelha. c) Três bolas vermelhas, em seguida e com reposição. d) Três bolas vermelhas, em seguida e sem reposição. e) Uma bola vermelha e, em seguida e com reposição, duas azuis. 68 • Em uma entrevista com 100 alunos verificou-se que 80 gostam de matemática, 60 gostam de informática e 50 gostam das duas disciplinas. Determine a probabilidade de escolhermos um desses 100 alunos e ele: • a) Não gostar de nenhuma das disciplinas. • b) Gostar somente de matemática. • c) Gostar somente de informática. • d) Gostar de informática e matemática. • e) Gostar de matemática ou informática. 69
Compartilhar