Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Curso de Estatística Inferencial (Concentrada de Janeiro de 2021) Prof. Bruno Mitio A. Silva * ATENÇÃO: Este material foi desenvolvido para o auxílio no curso de ESTATÍSTICA INFERENCIAL aplicado em janeiro de 2021, na modalidade EAD. É a VEDADA a utilização deste material para quaisquer outros fins, sem o consentimento do autor. Conteúdo do Módulo 1. Conceitos Iniciais .................................................................................................... 1 2. Função de Probabilidade......................................................................................... 2 3. Esperança e Desvio-Padrão .................................................................................... 3 4. Distribuição de Probabilidade Uniforme Discreta .................................................... 5 5. Distribuição de Probabilidade de Binomial .............................................................. 6 6. Distribuição de Probabilidade de Poisson ............................................................. 11 Indicações de Leitura e Referências ......................................................................... 13 MÓDULO 1 – DISTRIBUIÇÃO DE VARIÁVEIS DISCRETAS Neste primeiro módulo, introduziremos o conceito de variáveis aleatórias discretas; aprenderemos a diferença entre variáveis discretas e contínuas e o que é uma distribuição de probabilidades. Veremos como podemos trabalhar com uma distribuição de probabilidades. Além disso, introduziremos os cálculos de média e desvio para variáveis discretas e trabalharemos com os principais tipos de distribuição de variáveis aleatórias discretas: uniforme, binomial e Poisson. Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 1 1. Conceitos Iniciais Em estatística, dizemos que uma variável aleatória é uma representação quantitativa, ou numérica, de um resultado experimental possível. Quando, por exemplo, pensamos em uma probabilidade, estamos calculando a “chance” desta variável aleatória assumir um determinado valor ou um intervalo de valores. Existem dois tipos de variáveis aleatórias: discretas e contínuas. A primeira, refere-se a um conjunto finito de possíveis valores que a variável aleatória pode assumir. A segunda, a um intervalo com infinitos valores possíveis. Vamos a um exemplo logo abaixo. Exemplo 1: Imagine que você acabou de acordar de um coma e olhou para o seu relógio digital. Qual é a probabilidade de você estar num horário entre 2 horas e 2h59 (independentemente de ser da tarde ou da noite)? Seu relógio marca apenas no formato das 1h00 às 12h00 e você não tem mais nenhuma informação do tempo além do seu relógio. Repare que a variável aleatória x aqui, é a o horário marcado no relógio. Os eventos possíveis são: {1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12} Suponha agora o mesmo exemplo, mas, dessa vez, você olha para um belo relógio analógico. Qual é a probabilidade de você estar num horário entre 2h e 2h59? Repare que, neste caso, a variável aleatória x (o marcador de hora) possui incontáveis posições possíveis no relógio: {1; … ; 1,000001; … ; 1,5 ; … ; 2,756… ; 11,3 ;…; 12} Ou seja, esta é uma variável contínua. Portanto, a probabilidade do horário ser exatamente igual a 2h, tende a zero. E é por isso que tratamos as variáveis contínuas em um intervalo. Este exemplo foi baseado em Sartoris (2003). Como explicamos acima, a ideia de probabilidade está em associar um valor ou intervalo de valores a um resultado possível de uma variável aleatória x. Chamamos de distribuição um conjunto de probabilidades associadas aos valores possíveis da variável aleatória. Neste primeiro módulo do nosso curso, nos dedicaremos a Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 2 trabalhar algumas distribuições de variáveis aleatórias discretas. No segundo módulo, estudaremos algumas distribuições variáveis aleatórias contínuas. 2. Função de Probabilidade A distribuição de probabilidades descreve como as probabilidades estão distribuídas entre os possíveis valores assumidos pela variável aleatória. Em geral, podemos formalizar esta relação em termos de uma função matemática, a que chamaremos de função de probabilidade, f(x), que associa os possíveis valores da variável aleatória x à sua respectiva probabilidade de acontecimento. Evidentemente, o somatório das probabilidades deverá ser sempre igual a 1 (ou seja, 100%). Vamos a um segundo exemplo para ilustrar o conceito. Exemplo 2: (Anderson et al, 2013). A tabela a seguir é uma distribuição de probabilidade parcial referente ao lucro projetado da MRA Company (x = lucro em milhares de dólares) para o primeiro ano de operação. a) Qual é a probabilidade do lucro ser igual a 100 mil dólares? b) Qual é o valor adequado para f(200)? Qual a sua interpretação para este valor? c) Qual a probabilidade de a MRA ser rentável? d) Qual a probabilidade de a MRA alcançar pelo menos $ 100 mil? A probabilidade de X = 100 é diretamente associada ao valor de f(x) nesse ponto, ou seja f(x = 100) = 0,25 ou 25% (a). Repare que a soma de todos os eventos possíveis com exceção de x = 200, é 0,95 (ou 95%). Como a probabilidade de toda a distribuição deverá ser sempre igual a 1 (guarde isso), nós temos que f(200) = 0,05 ou 5% (b). E, se assumirmos que “ser rentável” é a empresa ter um lucro superior a x f(x) -100 0,1 0 0,2 50 0,3 100 0,25 150 0,1 200 Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 3 zero, então temos que a probabilidade deverá ser a das probabilidades de situações onde o lucro é maior que zero, ou seja: 𝑓(𝑥 = 50 𝑒 𝑥 = 100 𝑒 𝑥 = 100 𝑒 𝑥 = 150 𝑒 𝑥 = 200) = 0,3 + 0,25 + 0,10 + 0,05 = 0,70 Então, probabilidade de 70% de que a empresa seja rentável (c). Para calcularmos se a MRA alcançará pelo menos 100 mil, utilizaremos a mesmo lógica, conforme o cálculo abaixo. O que nos leva a uma probabilidade de 40% (d). 𝑃(𝑥 = 100 𝑒 𝑥 = 100 𝑒 𝑥 = 150 𝑒 𝑥 = 200) = 0,25 + 0,10 + 0,05 = 0,40 É importante ressaltar que, para a variável aleatória discreta, cada função de probabilidade diferente resulta em uma distribuição de probabilidades diferente. Nas próximas seções, estudaremos algumas das distribuições mais importantes. Antes, entretanto, vamos recordar alguns dos mais importantes indicadores estatísticos (média, variância e desvio-padrão) a luz do conceito que apresentamos nesta seção. 3. Esperança e Desvio-Padrão Utilizamos o termo esperança, ou valor esperado, de uma variável aleatória, para representarmos a média. Neste caso, a média é a soma dos eventos possíveis de uma variável aleatória x ponderada por sua respectiva probabilidade. Ou seja: 𝑬(𝒙) = 𝝁 = ∑ 𝒙𝒇(𝒙) A média é a forma mais corriqueira de se “resumir” um conjunto de dados ou mesmo de tentar prever a ocorrência de um determinado evento. Entretanto, a representatividade da média depende do conceito de desvio. Ou seja, o quanto cada elemento da variável aleatória se distancia da média. Assim, uma forma de se calcular esse desvio se dá pela variância, qual calculamos pelo quadrado da diferença entre os valores de x e a média ponderada pela respectiva probabilidade: 𝑽𝒂𝒓(𝒙) = 𝝈𝟐 = ∑(𝒙 − 𝝁)𝟐 𝒇(𝒙) Outra forma de se calcular a mesma variância pode ser feita por meio do operador esperança (que vimos logo acima)1: 𝑽𝒂𝒓(𝒙) = 𝝈𝟐 = 𝑬(𝒙𝟐) − [𝑬(𝒙)]𝟐 Ou seja, é a esperança do quadrado dos possíveis valores de x menos a esperança (calculada acima) ao quadrado. 1 Maiores detalhes de como chegamos a esta expressão podem ser vistas no capítulo 2 de Sartoris (2003, p.43), caso seja o seu interesse. Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 4 Alternativamente, odesvio-padrão é uma forma bastante comum de representação do desvio. O desvio-padrão é definido pela raiz quadrada da variância: 𝝈 = √𝑽𝒂𝒓(𝒙) Vamos treinar isso com alguns exemplos abaixo. Exemplo 3: (Levine et al, 2008. Adaptado). Considere o número das hipotecas aprovadas por semana e a sua probabilidade, com base no estudo de uma determianda imobiliária, conforme tabela abaixo. a) Calcule o valor esperado. b) Calcule a variância e o desvio padrão. Basta aplicar as definições: a) 𝐸(𝑥) = 0(0,1) + 1(0,1) + 2(0,2) + 3(0,3) + 4(0,15) + 5(0,1) + 6(0,05) = 2,8 b) 𝑉𝑎𝑟(𝑥) = 𝐸(𝑥2) − [𝐸(𝑥)]2 𝐸(𝑥2) = 02(0,1) + 12(0,1) + 22(0,2) + 32(0,3) + 42(0,15) + 52(0,1) + 62(0,05) = 10,3 𝑉𝑎𝑟(𝑥) = 10,3 − (2,8)2 = 2,46 𝜎 = √𝑉𝑎𝑟(𝑥) 𝜎 = √2,46 = 1,57 Exemplo 4: (Anderson et al, 2013. Adaptado). Considere a distribuição de probabilidades correspondentes ao número de automóveis vendidos durante um dia na DiCarlo Motors. x f(x) 0 0,10 1 0,10 2 0,20 3 0,30 4 0,15 5 0,10 6 0,05 Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 5 a) Calcule o valor esperado. b) Calcule a variância e o desvio padrão. Basta aplicar as definições: a) 𝐸(𝑥) = 0(0,18) + 1(0,39) + 2(0,24) + 3(0,14) + 4(0,04) + 5(0,01) = 1,5 b) 𝑉𝑎𝑟(𝑥) = 𝐸(𝑥2) − [𝐸(𝑥)]2 𝐸(𝑥2) = 02(0,18) + 12(0,39) + 22(0,24) + 32(0,14) + 42(0,04) + 52(0,01) = 3,5 𝑉𝑎𝑟(𝑥) = 3,5 − (1,5)2 = 1,25 𝜎 = √𝑉𝑎𝑟(𝑥) 𝜎 = √1,25 = 1,118 4. Distribuição de Probabilidade Uniforme Discreta É o caso mais simples (e intuitivo), onde temos a seguinte função de probabilidade uniforme discreta: 𝒇(𝒙) = 𝟏/𝒏 Exemplo 5: Um dado perfeito ou não viciado2 é lançado. a) Qual a probabilidade de cair o número 5? b) Qual a probabilidade de cair um número par? c) Qual a probabilidade de cair um número superior a quatro? Repare que a variável aleatória neste caso é o número do dado. Assim, temos que: x = {1; 2; 3; 4; 5; 6} 2 Ou seja, onde as probabilidades de ocorrência de cada um dos seis lados sejam todas iguais. x f(x) 0 0,18 1 0,39 2 0,24 3 0,14 4 0,04 5 0,01 Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 6 E, para cada um destes seis resultados, temos uma mesma probabilidade de 1/6. Ou seja, é um exemplo de distribuição uniforme, assim como visto no primeiro caso do Exemplo 1. Podemos então, representar a distribuição da seguinte forma: Assim, temos: a) 𝑓(𝑥 = 5) = 1 6 = 16,66% b) Repare que, neste caso, a pergunta refere-se a um conjunto de possibilidades: 𝑓(𝑥 = 𝑝𝑎𝑟) = 𝑓(𝑥 = 2 𝑒 𝑥 = 4 𝑒 𝑥 = 6) = 1 6 + 1 6 + 1 6 = 1 2 = 50% c) Repare que, neste caso, a pergunta também se refere a um conjunto de possibilidades, mas este conjunto representa um intervalo: 𝑓(𝑥 > 4) = 𝑓(𝑥 = 5 𝑒 𝑥 = 6) = 1 6 + 1 6 = 1 3 = 33,33% 5. Distribuição de Probabilidade de Binomial A variável discreta pode admitir uma distribuição binomial de probabilidades. Neste caso, a variável aleatória admite dois resultados possíveis, a qual designaremos por “sucesso” ou “fracasso”3. A variável é submetida a “n” ensaios (ou rodadas) idênticos onde cada ensaio deverá atribuir um valor possível (“sucesso” ou “fracasso”). As probabilidades (para cada um dos dois valores possíveis) é a mesma em cada ensaio, e são independentes. Ao final dos ensaios, devemos obter “x” sucessos e “n – x” fracassos. Para este caso, temos a seguinte função de probabilidade4: 𝒇(𝒙) = 𝒏! 𝒙! (𝒏 − 𝒙)! 𝒑𝒙(𝟏 − 𝒑)𝒏−𝒙 Onde: o 𝑥: é o número de sucessos; o 𝑛 : é o número de ensaios; 3 Não há aqui um juízo de valor sobre o resultado da variável aleatória. Apenas estamos afirmando que se trata de um valor dicotômico. 4 Uma demonstração detalhada de como chegamos a esta fórmula pode ser encontrada em Sweeney (2013, p.230) e uma demonstração mais intuitiva pode ser verificada em Levine (2008, p.166) x f(x) 1 1/6 2 1/6 3 1/6 4 1/6 5 1/6 6 1/6 Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 7 o 𝑝: é a probabilidade de sucesso em apenas um ensaio (que é igual aos demais); o 1 − 𝑝: é a probabilidade de fracasso em apenas um ensaio (que é igual aos demais); o 𝑓(𝑥): é a função de probabilidade para distribuição binomial, que retorna a probabilidade de “𝑥 sucessos em 𝑛 ensaios”. * Observação: lembre-se que 𝑛! é o chamado “fatorial” do número 𝑛. Para calcular um número fatorial qualquer, basta respeitar as seguintes propriedades: 0! = 1 1! = 1 2! = 2 . 1 = 2 3! = 3 . 2 . 1 = 6 4! = 4 . 3 . 2 . 1 = 24 ⋮ 𝑛! = 𝑛. (𝑛 − 1) . (𝑛 − 2). (𝑛 − 3) …. Vamos realizar alguns exemplos: Exemplo 6: (Triola, 2008. Adaptado). Para compor um júri que deverá julgar um determinado caso envolvendo crime de racismo, encontre a probabilidade de encontrarmos exatamente 7 jurados não-brancos quando 12 jurados são selecionados aleatoriamente de uma população em que 60% é não-branca. Observe que, neste exemplo, o resultado são apenas dois: “não branco” e “branco”. Assim, temos: n = 12; x = 7; p = 0,6; (1 – p) = 0,2 Aplicamos a definição: 𝑓(𝑥 = 7) = 12! 7! (12 − 7)! (0,6)7(1 − 0,6)12−7 𝑓(𝑥 = 7) = 7! . 8 . 9 . 10 . 11 . 12 7! 5! (0,6)7(0,4)5 = 0,2270 = 22,70% Exemplo 7: (Levine et al, 2008. Adaptado). Suponha um sistema de informações contábeis onde temos duas possibilidades para cada formulário: estar etiquetado ou não. Se a probabilidade de ocorrência de um formulário etiquetado de pedido for de 10%, qual é a probabilidade de que existam exatamente três formulários de pedidos Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 8 etiquetados em uma amostra de quatro pedidos? Temos: n = 4; x = 3; p = 0,1; (1 – p) = 0,9 Aplicamos a definição: 𝑓(𝑥 = 3) = 4! 3! (4 − 3)! (0,1)3(1 − 0,1)4−3 𝑓(𝑥 = 3) = 3! . 4 3! 1! (0,1)3(0,9)1 = 0,0036 = 0,36% Exemplo 8: (Levine et al, 2008. Adaptado). Considerando ainda o Exemplo 7, onde a probabilidade de formulário estar etiquetado ainda é 10%, qual é a probabilidade de que pelo menos três formulários estejam etiquetados em uma amostra de quatro pedidos? ATENÇÃO: repare que, neste caso, a expressão “pelo menos três” significa que x pode ser igual a 3 ou um valor superior a três. Como, para este exemplo: x = {1; 2; 3; 4;} Então, a probabilidade de que nos interessa é de X = 3 e X = 4. Então, faremos de forma análoga ao que foi feito nos Exemplos 5 (b) e 5 (c): somamos as respectivas probabilidades para calcularmos a probabilidade em um intervalo. Assim, temos: f(x ≥ 3) = f(x = 3 e x = 4) = f(x = 3) + f(x = 4) Então, f(x = 3) = 4! 3! (4 − 3)! (0,1)3(1 − 0,1)4−3 = 0,0036 f(x = 4) = 4! 4! (4 − 4)! (0,1)4(1 − 0,1)4−4 = 0,0001 Assim, f(x ≥ 3) = 0,0036 + 0,0001 = 0,0037 = 0,37% Exemplo 9: (Anderson et al, 2013). Uma universidade descobriu que 20% dos seus estudantes desistem sem concluir o curso introdutório de estatística. Considere que 20 estudantes tenham se matriculado para o curso. a) Calcule a probabilidade de dois ou menos desistirem. Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 9 b) Calcule a probabilidade de exatamente quatro desistirem. c) Calcule a probabilidade de mais de três desistirem. Aplicamos os conceitos aprendidos anteriormente. a) 𝑓(𝑥 ≤ 2) = 𝑓(𝑥 = 1 𝑒 𝑥 = 2) = 𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 2) Então, 𝑓(𝑥 = 1) = 20! 1! (20 − 1)! (0,2)1(1 − 0,2)20−1 = 5,76% 𝑓(𝑥 = 2) = 20! 2! (20 − 2)! (0,2)2(1 − 0,2)20−2 = 13,69% Assim, 𝑓(𝑥 ≥ 3) = 0,0576 + 0,1369 = 0,1945 = 19,45% b) 𝑓(𝑥 = 4) = 20! 4!(20−4)! (0,2)4(1 − 0,2)20−4 = 21,82% c) ATENÇÃO: repare que, para este caso, se fizermos igual ao jeito anterior, teremos uma expressão muito longa para calcular: 𝑓(𝑥 > 3) = 𝑓(𝑥= 4) + 𝑓(𝑥 = 5) + 𝑓(𝑥 = 6) + 𝑓(𝑥 = 7)+ . . . +𝑓(𝑥 = 20) Assim, é mais fácil para este exercício, trabalhar com o conceito de probabilidade complementar. Como a distribuição toda deve totalizar 100%, é mais fácil calcular o complementar de 100%: 𝑓(𝑥 > 3) = 1 − 𝑓(𝑥 ≤ 3) Isto é, calcular a probabilidade de valores superiores a 3 equivale a calcular a diferença entre 100% e os valores inferiores a 3. (Guarde isto!) 𝑓(𝑥 > 3) = 1 − 𝑓(𝑥 < 3) = 1 − [𝑓(𝑥 = 0) + 𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 2) + 𝑓(𝑥 = 3)] Como, 𝑓(𝑥 = 0) = 20! 0! (20 − 1)! (0,2)1(1 − 0,2)20−1 = 1,15% 𝑓(𝑥 = 1) = 20! 1! (20 − 1)! (0,2)1(1 − 0,2)20−1 = 5,76% 𝑓(𝑥 = 2) = 20! 2! (20 − 2)! (0,2)2(1 − 0,2)20−2 = 13,69% Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 10 𝑓(𝑥 = 3) = 20! 3! (20 − 3)! (0,2)3(1 − 0,2)20−3 = 20,53% Então, 𝑓(𝑥 > 3) = 1 − 𝑓(𝑥 < 3) = 1 − [𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 2)] = 1 − (0,0115 + 0,0576 + 0,1369 + 0,2053) = 58,87% Exemplo 10: (Anderson et al, 2013. Adaptado). Um Estudo da População Atual do The Census Bureau mostra que 28% dos indivíduos com idade de 25 ou mais, concluíram quatro anos de faculdade. Para uma amostra de 15 indivíduos, com idade de 25 anos ou mais, responda às seguintes questões: a) Qual é a probabilidade de que quatro indivíduos tenham concluído quatro anos de faculdade? b) Qual é a probabilidade de que três indivíduos ou mais tenham concluído quatro anos de faculdade? Aplicamos os conceitos aprendidos anteriormente. a) 𝑓(𝑥 = 4) = 15! 4!(15−4)! (0,28)4(1 − 0,28)15−4 = 22,62% b) 𝑓(𝑥 ≥ 3) = 1 − 𝑓(𝑥 < 3) = 1 − [𝑓(𝑥 = 0) + 𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 2)] Como, 𝑓(𝑥 = 0) = 15! 0! (15 − 0)! (0,28)0(1 − 0,28)15−0 = 0,7244% 𝑓(𝑥 = 1) = 15! 1! (15 − 1)! (0,28)1(1 − 0,28)15−1 = 4,22% 𝑓(𝑥 = 2) = 15! 2! (15 − 2)! (0,28)2(1 − 0,28)15−2 = 11,50% Então, 𝑓(𝑥 ≥ 3) = 1 − 𝑓(𝑥 < 3) = 1 − [𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 2)] = 1 − (0,7244 + 0,0422 + 0,1150) = 83,55% Para o caso específico onde temos uma distribuição binomial discreta, a esperança e a variância podem ser calculados de uma maneira mais simples: 𝑬(𝒙) = 𝝁 = 𝒏𝒑 Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 11 𝑽𝒂𝒓(𝒙) = 𝝈𝟐 = 𝒏𝒑(𝟏 − 𝒑) Exemplo 11: Para o Exemplo 9, calcule a esperança e o desvio-padrão. Temos: n = 20; p = 0,2 e (1 – p) = 0,8 Então: 𝐸(𝑥) = 20(0,2) = 4 𝑉𝑎𝑟(𝑥) = 20(0,2)(1 − 0,2) = 3,2 Logo, 𝜎 = √3,2 = 1,79 Exemplo 12: Para o Exemplo10, calcule a esperança e o desvio-padrão. Temos: n = 15; p = 0,28 e (1 – p) = 0,72 Então: 𝐸(𝑥) = 15(0,28) = 4,2 𝑉𝑎𝑟(𝑥) = 15(0,28)(1 − 0,28) = 3,024 Logo, 𝜎 = √3,024 = 1,74 6. Distribuição de Probabilidade de Poisson Podemos ter o caso onde a distribuição binomial é repetida muitas vezes (em outras palavras, dizemos que o “n tende ao infinito”). Neste caso, temos uma distribuição de Poisson. Em geral, utilizamos a distribuição de probabilidades de Poisson quando queremos calcular a probabilidade de ocorrência de um determinado número em um intervalo específico de tempo ou espaço. 𝒇(𝒙) = (𝝁)𝒙 𝒆𝝁. 𝒙! Onde: o 𝑒: é o número de Euler, uma constante aproximadamente igual a 2,718285; o 𝜇: é a média de ocorrências em um determinado intervalo de tempo ou espaço; o 𝑥: é o número de sucessos; 5 Também pode ser conhecido como número de Napier. É a base do logaritmo natural (ln). Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 12 o 𝑓(𝑥): é a função de probabilidade para distribuição de Poisson que retorna a probabilidade de “𝑥 sucessos em um intervalo de tempo ou espaço”. Exemplo 12: (Levine et al, 2008). Suponha que a média do número de clientes que chegam a um banco por minuto durante o intervalo entre meio-dia e a 1 hora da tarde seja igual a 3,0. a) Qual é a probabilidade de que, em um determinado minuto, chegarão exatamente dois clientes? b) Qual é a probabilidade de que e cheguem mais de dois clientes? Temos 𝜇 = 3,0; a) 𝑓(𝑥 = 2) = (3,0)2 𝑒3,0.2! = 9 (2,71828)3(2) = 0,2240 = 22,40% b) Nesse caso, devemos utilizar o mesmo raciocínio que desenvolvemos no Exemplo 9 (c) e ao Exemplo 9 (b) 𝑓(𝑥 > 2) = 1 − 𝑓(𝑥 ≤ 2) = 1 − [𝑓(𝑥 = 0) + 𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 2)] Como, 𝑓(𝑥 = 0) = (3,0)0 𝑒3,0. 0! = 1 (2,71828)3(1) = 0,0498 𝑓(𝑥 = 1) = (3,0)1 𝑒3,0. 1! = 3,0 (2,71828)3(1) = 0,1494 𝑓(𝑥 = 2) = (3,0)2 𝑒3,0. 2! = 9 (2,71828)3(2) = 0,2240 Então, 𝑓(𝑥 ≥ 3) = 1 − 𝑓(𝑥 < 3) = 1 − [𝑓(𝑥 = 0) + 𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 2)] = 1 − (0,0498 + 0,1494 + 0,2240) = 57,68% Exemplo 13: (Anderson et al, 2013. Adaptado). Suponha que estejamos interessados no número de carros que chegam a um caixa automático drive-up de um banco durante um período de 15 minutos nas manhãs de fins de semana. Se considerarmos que a probabilidade de um carro chegar é a mesma para quaisquer dois períodos é independente da chegada ou não chegada de outro em qualquer outro período, a função de probabilidade de Poisson é aplicável. Considere que essas hipóteses sejam satisfeitas e que a análise dos dados históricos mostre que o Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 13 número médio de carros que chegam no período de 15 minutos é 10. a) Se a gerência quisesse saber a probabilidade de exatamente cinco carros chegarem em 15 minutos, calcule qual seria o resultado. b) Agora, suponha que a gerência quisesse saber a probabilidade de pelo menos cinco clientes chegarem em 15 minutos? c) Agora, suponha que a gerência quisesse saber a probabilidade de menos de 5 clientes chegarem em 15 minutos? a) 𝑓(𝑥 = 5) = (10)5 𝑒10.5! = 0,0378 = 3,78% b) 𝑓(𝑥 ≥ 5) = 1 − 𝑓(𝑥 < 5) = 1 − [𝑓(𝑥 = 4) + 𝑓(𝑥 = 3) + 𝑓(𝑥 = 2) + 𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 0)] Como, 𝑓(𝑥 = 0) = (10)0 𝑒10. 0! = 1 (2,71828)10(1) = 0,00000 𝑓(𝑥 = 1) = (10)1 𝑒10. 1! = 10 (2,71828)10(1) = 0,00045 𝑓(𝑥 = 2) = (10)2 𝑒10. 2! = 100 (2,71828)10(2) = 0,00227 𝑓(𝑥 = 3) = (10)3 𝑒10. 3! = 1.000 (2,71828)3(6) = 0,00757 𝑓(𝑥 = 4) = (10)4 𝑒10. 4! = 9 (2,71828)3(24) = 0,01892 Então, 𝑓(𝑥 ≥ 3) = 1 − 𝑓(𝑥 < 3) = 1 − [𝑓(𝑥 = 0) + 𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 2) + 𝑓(𝑥 = 3) + 𝑓(𝑥 = 4)] = 1 − (0,02925) = 97,075% c) 𝑓(𝑥 < 5) = 𝑓(𝑥 = 4) + 𝑓(𝑥 = 3) + 𝑓(𝑥 = 2) + 𝑓(𝑥 = 1) + 𝑓(𝑥 = 0) = 2,925% Indicações de Leitura e Referências Para quem quiser se aprofundar mais, além deste material, recomendo a leitura do capítulo 5 de Anderson et. al. (2013) e o capítulo 5 de Levine et al (2008), como leitura básica. Caso queira se aprofundar um pouco mais, ler o capítulo 3 de Sartoris (2003) e o capítulo 6 de Bussab e Morettin (2002). ANDERSON, David R., SWEENEY, Dennis J., WILLIAMS, Thomas A. Estatística Aplicada à Administração e Economia. Tradução: Solange Aparecida Visconti, Estatística Inferencial – Concentrada de Janeiro de 2021 Prof. Bruno Mitio A. Silva 14 revisão técnica: Cléber da Costa Figueiredo. 3. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. LEVINE, David M.; BERENSON, Mark L; STEPHAN David. Estatística: teoria e aplicações usando Microsoflt Excel em português. Rio de Janeiro: LTC, 2008. TRIOLA, Mario F. Introdução à Estatística. Tradução: Vera Regina Lima de Farias e Flores, revisão técnica: Ana Maria Lima de Farias. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. BUSSAB, Wilton de O. MORETTIN, Pedro A. Estatística básica. São Paulo, Saraiva, 2002. SARTORIS – Alexandre. Estatística e introdução à econometria. São Paulo, Saraiva, 2003 Conteúdo do Módulo 1. Conceitos Iniciais 2. Função de Probabilidade 3. Esperança e Desvio-Padrão 4. Distribuição de Probabilidade Uniforme Discreta 5. Distribuição de Probabilidade de Binomial 6. Distribuição de Probabilidade de Poisson Indicações de Leitura e Referências
Compartilhar