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Prof. Dra. Rafaela Nicolau – Probabilidade e Estatística Engenharias Civil e Elétrica - UNAMA 1 6. TEORIA DA PROBABILIDADE 6.1 Introdução Situações como: ✓ Probabilidade de ser sorteado; ✓ Acertar em uma aposta; ✓ Candidato a vencer uma eleição; ✓ Acertar o resultado de um jogo, etc. Usamos a probabilidade em situações em que dois ou mais resultados diferentes podem ocorrer e não é possível saber, prever, qual deles realmente vai ocorrer aquela situação. A probabilidade de ocorrer um desses resultados ou um conjunto de resultados que satisfaçam uma condição ou exigência (E), é representado por p (E) e calculado por: Condição: ✓ RE será escolhido dentre os RP, por isso RE deverá ser menor ou igual a RP; ✓ As probabilidades sempre resultarão em um número dentro do intervalo 0 ≤ p ≤ 1. No lançamento de um dado, qual a probabilidade de o resultado ser um número par? As chances de dar um resultado par são 3 em um total de 6. Então, a probabilidade de isso acontecer é 3/6 ou 1/2. P (par) = n° de resultados favoráveis a E n° total de resultados possíveis = 3 6 = 1 2 = 50% Onde P (par) significa probabilidade do resultado ser par. Ex1) Qual a chance de dar cara no lançamento de uma moeda? Como são duas possibilidades (cara ou coroa) podemos dizer que as chances de dar cara é de 1 para 2, ou seja, a probabilidade de o resultado ser cara é de ½ ou 0,5 ou 50%. Obs: Isso não significa que a cada 2 lançamentos um vai ser cara e o outro coroa, mas que as chances são iguais. Ex2) O chefe de uma seção com 5 funcionários deu a eles 1 ingresso da final de um campeonato para que fosse sorteado. Após escreverem seus nomes em papéis idênticos, colocaram tudo num saco para fazer o sorteio. Qual a chance que cada um tem de ser sorteado? Temos 3 resultados favoráveis (2, 4 ou 6) em um total de 6 resultados possíveis (1, 2, 3, 4, 5, 6). Prof. Dra. Rafaela Nicolau – Probabilidade e Estatística Engenharias Civil e Elétrica - UNAMA 2 Funcionário 1: chance de ser sorteado 1 para 5 ou 1/5. A probabilidade de cada um deles ser sorteado é de 1/5, ou 0,2 ou ainda 20%. Distribuição de frequências Visa explicar a distribuição de frequência em populações infinitas, utilizando amostras; ✓ a descrição de populações infinitamente grandes, por meio de distribuições de frequência e de medidas de posição e variabilidades, faz-nos entrar no domínio daquilo que a Estatística denomina de Cálculo de Probabilidades. As probabilidades são estimadas por frequências relativas. A frequência relativa de um evento, obtida de uma série de dados coletados nas mesmas condições, estima a probabilidade de esse evento ocorrer. ✓ As frequências relativas são empíricas (teóricas), pois baseiam-se nos dados de uma amostra; ✓ Fornecem estimativas variáveis, mesmo que tais amostras tenham sido tomadas no mesmo local e na mesma época. Considera-se o conceito de frequência relativa (fr) de ocorrência de um evento: Considerando o evento simbolizado por A, acarretando então a notação Ex4) Uma empresa procurou estudar a ocorrência de acidentes de trabalho, com seus empregados e realizou um levantamento por um período de 3 meses. Qual a probabilidade, dessa empresa, ter até 5 empregados acidentados? Com base na amostra, estima-se que a probabilidade de uma empresa ter até 5 empregados acidentados é de 0,33 ou 33%. Quando tais variáveis operam descrevendo populações finitas, são chamadas de variáveis. Quando são associados valores de probabilidade às variáveis descritoras, como é o caso em populações infinitas, elas são chamadas de variáveis aleatórias. Prof. Dra. Rafaela Nicolau – Probabilidade e Estatística Engenharias Civil e Elétrica - UNAMA 3 6.2 Propriedades das Probabilidades 1. A soma das probabilidades de todos os eventos possíveis (dados no espaço amostral) é obrigatoriamente 1 (ou 100%); 2. A probabilidade varia entre zero e 1 (ou entre 0% e 100%), inclusive. 6.3 Eventos mutuamente exclusivos Dois eventos são mutuamente exclusivos quando não podem ocorrer ao mesmo tempo. Por exemplo: ▪ Quando se joga uma moeda, ou sai cara ou sai coroa. Os dois eventos não podem ocorrer ao mesmo tempo; a saída de cara exclui a possibilidade de ter saído coroa; ▪ Se a cirurgia foi um sucesso, fica excluída a possibilidade de ter sido um fracasso. 6.4 Eventos independentes Dois eventos são independentes quando a probabilidade de ocorrer um deles não depende do fato de os outros terem ou não terem ocorrido. A probabilidade de que ocorram juntos é igual ao produto das probabilidades de que ocorram em separado. Ocorre a intuição do resultado, mesmo sem ver os cálculos. Ex1) Um dado e uma moeda são jogados ao mesmo tempo. Qual é a probabilidade de ocorrer cara na moeda e face 6 no dado? Prof. Dra. Rafaela Nicolau – Probabilidade e Estatística Engenharias Civil e Elétrica - UNAMA 4 - Seis dos 12 eventos do espaço amostral correspondem à saída de cara na moeda. Então a probabilidade desse evento é: P (cara) = 6/12=1/2 - Também mostra que dois dos 12 eventos correspondem á saída de 6 no dado. A probabilidade é: P(6)=2/12=1/6; - Verifica-se que apenas 1 dos 12 eventos corresponde ao que foi pedido: cara na moeda e 6 no dado – conjunto interseção. A probabilidade é: P(cara ∩ 6)=1/12, ou seja, P(cara ∩ 6)=1/2 x 1/6 = 1/12 Ex2) Uma urna tem 30 bolas, sendo 10 vermelhas e 20 azuis. Se sortearmos 2 bolas, 1 de cada vez e repondo a sorteada na urna, qual será a probabilidade de a primeira ser vermelha e a segunda ser azul? Resolução: Como os eventos são independentes, a probabilidade de sair vermelha na primeira retirada e azul na segunda retirada é igual ao produto das probabilidades de cada condição, ou seja: P(A e B) = P(A) x P(B) 1ª retirada: Probabilidade de sair vermelha = 10 30 2ª retirada: Probabilidade de sair azul = 20 30 𝑃(𝐴 𝑒 𝐵) = 𝑃(𝐴) × 𝑃 (𝐵) 𝑃(𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 𝑒 𝑎𝑧𝑢𝑙) = 𝑃(𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎) × 𝑃 (𝑎𝑧𝑢𝑙) 𝑃(𝑣𝑒𝑟𝑚𝑒𝑙ℎ𝑎 𝑒 𝑎𝑧𝑢𝑙) = 10 30 × 20 30 = 200 900 = 2 9 = 0,222 ou 22,2% 6.5 Probabilidade Condicional Envolve dois eventos de forma que estuda a probabilidade de o evento A ocorrer, sabendo que o evento B já ocorreu. A probabilidade de A condicionada a B, ou seja, a probabilidade de A ocorrer sabendo que B já ocorreu, é denotada por: P (B|A) Significa probabilidade de B, dado A ou Ex1) Dois carros são selecionados em uma linha de produção com 12 carros, 5 deles defeituosos. Qual é a probabilidade de o segundo carro ser defeituoso, dado que o primeiro carro era defeituoso? Dado que um carro defeituoso já foi selecionado, o espaço amostral condicional possui 4 carros defeituoso entre 11. P(B|A) = 4 11 = 0,364 = 36,4% 𝑷(𝑩|𝑨) = 𝑷(𝑩) 𝑷(𝑨) 𝑷(𝑨|𝑩) = 𝑷(𝑨 ∩ 𝑩) 𝑷(𝑩) Prof. Dra. Rafaela Nicolau – Probabilidade e Estatística Engenharias Civil e Elétrica - UNAMA 5 Ex2) Numa dada cidade, tem-se a seguinte situação: Qual a probabilidade de um homem ser escolhido, dado que está empregado? 6.6 Eventos dependentes Muitas vezes queremos saber a probabilidade de dois eventos ocorrerem juntos, ou um em seguida do outro. Para resolver esse tipo de problema, existe a regra do e ou teorema do produto. É a probabilidade de ocorrer determinado evento sob uma dada condição. Indica-se probabilidade condicional de ocorrer o evento A sob a condição de B ter ocorrido por P(A|B), que se lê: “probabilidade de A dado B”. Ex1) Um dado foi lançado. Qual é a probabilidade de: a) ter ocorrido face 5? b) ter ocorrido face 5, sabendo que ocorreu face com número ímpar? a) Quando se joga um dado, pode ter 6 opções (6 faces – 1, 2, 3, 4, 5, 6) P(A) = 1 6 b) Dada a condição de que ocorreu número ímpar, só pode terocorrido 1, 3 ou 5. P(A) = 1 3 P(A e B)=P(A)×P ( B A ) P(A e B)= 1 6 × 1 3 = 1 18 Ex2) Uma urna tem 30 bolas, sendo 10 vermelhas e 20 azuis. Se ocorrer um sorteio de 2 bolas, uma de cada vez e sem reposição, qual será a probabilidade de a primeira ser vermelha e a segunda ser azul? 1ª retirada: Probabilidade de sair vermelha = 10 30 2ª retirada: Probabilidade de sair azul = 20 29 P(H|E)= P(H∩E) P(E) = 460 900 600 900 = 23 45 × 3 2 = 69 90 P(H|E) = 0,76667 P(H|E)= 460 600 = 0,76667 Sejam os eventos: H = um homem é escolhido E = o escolhido está empregado Prof. Dra. Rafaela Nicolau – Probabilidade e Estatística Engenharias Civil e Elétrica - UNAMA 6 P(A e B)=P(A)×P ( B A ) P(vermelha e azul)=P(vermelha)×P (azul) P(vermelha e azul)= 10 30 × 20 29 = 200 870 = 20 87 = 0,23 ou 23% 6.7 Teorema da soma ou a Regra do “OU” A probabilidade de ocorrer A ou B é dada pela probabilidade de ocorrer A, mais a probabilidade de ocorrer B, menos a probabilidade de ocorrer A e B (porque a probabilidade de ocorrer A e B é contada duas vezes). No entanto, se A e B são mutuamente exclusivos, a probabilidade de ocorrer A e B é dada pela probabilidade de ocorrer A, mais a probabilidade de ocorrer B. Escreve-se: Ex1) Uma carta é retirada ao acaso de um baralho. Qual é a probabilidade de sair uma carta de espada ou um ás? P(E) = 13 52 P(A) = 4 52 P(E∩A) = 1 52 𝑃(𝐴 ∪ 𝐵) = 𝑃(𝐴) + 𝑃 (𝐵) − 𝑃(𝐴 ∩ 𝐵) P(EUA) = 13 52 + 4 52 - 1 52 P(EUA) = 16 52 = 4 13
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