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1 Jamal Nacir Tagir Jamal História de Probabilidade e a sua importância na Estatística e gestão de informação (Licenciatura em Estatística e gestão de informação) Universidade Rovuma Nampula 2021 2 Jamal Nacir Tagir Jamal História de Probabilidade e a sua importância na Estatística e gestão de informação (Licenciatura em Estatística e gestão de informação) Trabalho de carácter avaliativo da cadeira de Estatística e gestão de informação, a ser entregue ao Departamento de Ciências Naturais, e Estatística, Licenciatura em Estatística e Gestão de informação,10 ano, 20 semestre, Regime Laboral, a ser lecionada pelo Docente: dr. Nassone Chitamelane Chuambe Universidade Rovuma Nampula 2021 I 3 Índice Introdução ......................................................................................................................... 4 História de Probabilidade ................................................................................................. 5 Origens ............................................................................................................................. 5 Período moderno .............................................................................................................. 6 Importância na Comunidade ............................................................................................. 8 Importância da probabilidade na estatística e gestão de informação................................ 8 Conclusão ......................................................................................................................... 9 Bibliografia ..................................................................................................................... 10 II 4 Introdução Neste trabalho iremos falar sobre a história da probabilidade e a sua importância na comunidade assim como na estatística e gestão de informação, na história veremos sobre o nascimento e o seu desenvolvimento no andar do tempo. Tanto a estatística como a probabilidade são dois tópicos importantes para estudo da Matemática no ensino m´médio, tendo ultimamente seus estudos evidenciados, destacando-se principalmente as utilidades na preparação do indivíduo a realizar sondagens e analisar situações, podendo assim tomar decisões pertinentes em várias questões do cotidiano. 5 História de Probabilidade 1.1. Origens A teoria da Probabilidade apareceu como ramo da Matemática em meados do século XV, embora tenha se iniciado como ciência empírica muito antes desse período. Suas raízes apareceram principalmente nos jogos e apostas. Há registros de que, por volta do 1200 a.C., um pedaço de osso do calcanhar (astragalus) fosse utilizado formando faces como as de um dado. Mesmo antes disso, por volta de 3500 a.C., no Egito, já havia jogos utilizando ossinhos. Os Romanos também eram apaixonados por jogos de dados e cartas que, durante a Idade Média, foram proibidos pela Igreja Cristã. No século XVI, o matemático e jogador italiano, Jerónimo Cardano (1501-1576), decidiu estudar as probabilidades de ganhar em vários jogos de azar. Analisou seriamente as probabilidades de retirar azes de um baralho de cartas e de obter “setes” com dois dados e publicou os resultados dessas pesquisas em um manual para jogadores chamado “Liber de Ludo Aleae” (O livro dos jogos de azar - 1526). Cardano é considerado iniciador da teoria das probabilidades, pois foi o primeiro a fazer observações do conceito probabilístico de um dado honesto e a escrever um argumento teórico para calcular probabilidades. Ele afirmou que, ao jogar dados, a chance de se obter um, três ou cinco era a mesma de se obter dois, quatro ou seis. Apesar disso, muitos autores atribuem a origem dessa teoria às correspondências trocadas entre Pascal e Fermat em que falavam do objetivo de se obter solução dos problemas de jogos de azar propostos, em 1653, por Chevalier de Méré, conhecido como filósofo do jogo que também interessou-se pelo uso da Matemática para determinar as apostas nos jogos de azar. O desenvolvimento da Probabilidade tem grande impulso em 1657, com a publicação do primeiro tratado formal sobre probabilidades escrito pelo físico, geômetra e astrônomo holandês Christian Hygens. A esse estudo deve-se o conceito de esperança matemática de grande relevância para o Cálculo de Probabilidades e Estatística. Depois disso, apenas em 1713, foi publicado postumamente o primeiro livro inteiramente dedicado à teoria das probabilidades de autoria de Jakob Bernoulli (1654-1705). Uma parte desse livro é dedicada à reedição do trabalho de Huygens sobre jogos de azar, a outra parte relaciona-se com permutações e combinações, chegando ao teorema de Bernoulli sobre as distribuições binomiais. 6 A probabilidade além de ter suas raízes na solução de problemas de jogos também as tem no processamento de dados estatísticos. Os problemas estatísticos mais importantes que requerem o pensamento probabilístico originam-se no processo de amostras. 1.2. Período moderno O uso de probabilidade e de modelos estocásticos na Física no final do século 19 e no início do século 20 evidenciou as limitações dos fundamentos matemáticos da teoria de Probabilidade a ponto de desacreditá-la junto a vários matemáticos da época. A necessidade de se estabelecer uma fundamentação mais consistente e um significado preciso dos conceitos usados na teoria de probabilidade foi enfatizada por paradoxos como os propostos por Joseph Bertrand (1822 – 1900) em seu livro Calcul des Probabilit´es (1899) — o mais famoso, o chamado “paradoxo de Bertrand”, mostra que a probabilidade de se ter uma corda escolhida aleatoriamente no círculo unitário. Com comprimento maior que 3 pode ter várias respostas, uma situação inadmissível na matemática e que denota a falta de consistência nos conceitos usados ou deficiência na especificação do problema. A definição rigorosa de esperança condicional é também necessária para resolver paradoxos construídos com base no chamado princípio de substituição, quando se lida com eventos com probabilidade zero, usada largamente por estatísticos no trato dessa esperança. A análise de processos estocásticos, que são famílias de variáveis aleatórias indexadas por um conjunto infinito, não necessariamente Enumerável, requer um rigor matemático da teoria de probabilidade que seria alcançado somente com a axiomatização proposta por Kolmogorov. Um dos mais importantes processos estocásticos é o movimento browniano ou processo de Wiener. Em 1900 Louis Bachelier chegou a este processo em seus estudos sobre as flutuações de preços em mercados financeiros e em 1905 Albert Einstein o obteve na descrição do movimento irregular de partículas coloidais, tais como o movimento de pólenes suspensos em líquido observado pelo botânico Robert Brown em 1827. O tratamento matematicamente rigoroso do movimento browniano só foi dado em 1923 Norbert Wiener (1894 – 1964) (um dos maiores matemáticos americanos, conhecido popularmente como um dos criadores da Cibernética) que mostrou ser suas funções amostras contínuas e não diferenciáveis (com probabilidade 1). No entanto, seu método 7 era aplicável ao caso específico desse processo e somente após o estabelecimento por Kolmogorov, em 1929-1933, dos fundamentos axiomáticos da teoria de probabilidade foi possível o tratamento rigoroso dos processos estocásticos em geral. Um sistema formal (baseado na chamada lógica predicativa de primeira ordem) de uma teoria matemática é constituída por axiomas, entendidos como um conjunto de fórmulas básicas cuja validade é assumida, e por regras de inferência (ou regras de transformação) pelas quais se deduz uma fórmula válida a partir de outras fórmulas. Os axiomas são divididos em axiomas lógicos, que são comuns a todas teorias, e os axiomas matemáticos, que são peculiares a cada teoria individual e constituem o sistema axiomático da mesma. Um sistema formal é considerado matematicamente válido se ele é consistente, no sentido de não conter contradições. É desejável que seja completo (i.e., que tenha a propriedade de completude) no sentido que toda fórmula válida seja provada. O método dedutivo na matemática, primeiro utilizado pelos gregos (Tales, Platão), levou à ideia de se construir dedutivamente uma teoria completa a partir de uns sistemas de afirmações “absolutamente verdadeiras”. A axiomatização da geometria por Euclides foi o primeiro exemplo dessa ideia e serviu de modelo para a criação de outros sistemas formais. O quinto postulado de Euclides, relativo a paralelas, era mais complexo que os demais e fez-se tentativas de prová-lo a partir dos demais. O fracasso para tal levou Nikolai Lobacevskii e Janos Bolyai a criarem uma geometria não euclidiana. Isto levou à perceção de que axiomas eram, ao invés de verdades absolutas, hipóteses sobre as quais uma teoria era construída. Em 1918, em seu trabalho Axiomatisches Denken (Math. Ann.), David Hilbert (1862 – 1943) denominou tal ideia de axiomatização e conclamou os matemáticos a construir toda a matemática sobre sistemas axiomáticos. Hilbert já havia estabelecido a axiomatização definitiva da geometria clássica em seu tratado de 1899 Grundlagen der Geometrie (“Fundamentos da Geometria”). Sua famosa palestra no Congresso Internacional de Matemática de 1900 em Paris já colocava a axiomatização da probabilidade como uma necessidade. Sua palestra foi o incentivo necessário para o desenvolvimento da matemática moderna e, em particular, para a axiomatização da teoria de probabilidade. Maistrov [4] lembra que uma primeira proposta de axiomatização da teoria de probabilidade foi feita pelo russo S. N. Bernstein (1880 – 1968) que publicou em 1917 o trabalho Sobre os fundamentos axiomáticos da teoria de probabilidade nos Anais da Associação de 8 Matemática de Kharkov. No entanto, a axiomatização na forma apresentada por Kolmogorov foi a que se estabeleceu e passou a ser utilizada. Importância na Comunidade No cotidiano nas nossas comunidades usamos diariamente cálculos probabilísticos de uma forma intuitiva, ao acordarmos olhamos o tempo, sentimos a temperatura, ouvimos e consultamos a internet sobre a previsão de tempo de um determinado dia a partir dai escolheremos a roupa que vamos usar, se levaremos quadra-chuva ou não; podemos também ter uma noção de que hora precisamos sair para não chegar atrasado a escola, no trabalho e entre outros lugares que queremos há tempo, a probabilidade do transito estar congestionado, podemos também calcular a probabilidade do nosso time ganhar um campeonato a probabilidade de pararmos num concurso, a probabilidade de passarmos em loto, apostas em lotarias. Muitas das vezes quando estamos a fazer um certo projeto prevemos a probabilidade de dar certo ou não, por exemplo na escola se não tiras boas notas já sabes qual é a probabilidade de passares de classe ou não. A probabilidade é muito importante na nossa comunidade pois nas nossas produções agrícolas prevemos a probabilidade de chover ou não se podemos semear, se um certo produto já esta pronto para o consumo, muita das vezes os agricultores, vem a produção deles nos últimos anos se devem melhorar ou não. Importância da probabilidade na estatística e gestão de informação Para começar, a história da probabilidade e a estatística são semelhantes a probabilidade esta dentro da estatística pois para calcular probabilidade de uma certa coisa dependemos dos dados colhidos do mesmo, por exemplo se queremos calcular quantas vezes saiu coroa, ao calcularmos colhemos as vezes de lançamento da mesma, Tanto a estatística como a probabilidade, tratam de informação, ambas nasceram do estudo de problemas de natureza empírica, através da experimentação e observação de fatos reais associados a vivência social, no desenvolvimento histórico da humanidade, tornando-se uma importante ferramenta para o estudo em várias áreas do conhecimento Segundo Ferreita et.al. (2002) a correlação entre a probabilidade que é a ciência do acaso e a estatística, veio apresentar uma novidade ao estudo da Estatística a inferência estatística, com o nascimento da “Aritmética Política” (século XVII) no trabalho apresentado por De Moivre 9 Conclusão Chegando no final deste trabalho cheguei a conclusão que a teoria da Probabilidade apareceu como ramo da Matemática em meados do século XV, embora tenha se iniciado como ciência empírica muito antes desse período. Suas raízes apareceram principalmente nos jogos e apostas. E vimos também sobre a importância na sociedade onde vimos que é importante porque prevemos tempo e nos jogos de azar onde prevemos se vamos ganhar ou não. Estatística como a probabilidade, tratam de informação, ambas nasceram do estudo de problemas de natureza empírica, através da experimentação e observação de fatos reais associados a vivência social 10 Bibliografia GODINO, J. D., BATANERO, M. CAÑIZARES, M. J. Azar y Probabilidade. Madrid: Sínteses, 1996. GORDON, F. & GORDON, S. Statistics for the Twenty-First Century. USA: The Mathematical Association of America, MAA Notes, number 26, 1992. LIGHTNER, J. E. Um Resumo da História da Probabilidade e da Estatística. Tradução: Antonio C. Patrocínio. Mathematics Teacher, nov. 1991. LOPES, Celi E. A Probabilidade e a Estatística no Ensino Fundamental: uma análise curricular.
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