Em probabilidade, quando temos duas variáveis aleatórias, X e Y, podemos calcular a probabilidade através da integral dupla:
em que f (x, y) é a função densidade de probabilidade e 0 ≤ P(a ≤ X ≤ b, c ≤ Y ≤ d) ≤ 1.Suponha que uma empresa produz uma placa de computador com dois parâmetros X (largura 5 cm) e Y (comprimento 5 cm). Na produção dessa placa há pequenas variações nos parâmetros. Determine a probabilidade de uma placa escolhida aleatoriamente ter largura entre 4,9 e 5,5 e comprimento entre 4,8 e 5,2, sabendo que a densidade de probabilidade é , se 4 < x < 6 e 4 < y < 6 e f(x, y) = 0 caso contrário. Justifique cada etapa da sua resolução.
Para determinar a probabilidade de uma placa escolhida aleatoriamente ter largura entre 4,9 e 5,5 e comprimento entre 4,8 e 5,2, precisamos calcular a integral dupla da função densidade de probabilidade dentro dessa região.
A densidade de função de probabilidade é definida como:
f(x, y) = 1 / ((6 - 4) * (6 - 4)) = 1 / 4, se 4 < x < 6 e 4 < y < 6
f(x, y) = 0, caso contrário
Vamos calcular uma integral dupla para obter a probabilidade desejada. A dupla integral representa a área sob a função de densidade de probabilidade dentro da região especificada.
P(4,9 ≤ X ≤ 5,5, 4,8 ≤ Y ≤ 5,2) = ∫∫[4,9 ≤ x ≤ 5,5, 4,8 ≤ y ≤ 5,2] f(x, y) dxdy
A primeira etapa é definir os limites de integração. Para calcular a integral dupla, devemos integrar em relação ax primeiro e, em seguida, em relação a y. Portanto, os limites de integração são:
4,9 ≤ x ≤ 5,5
4,8 ≤ y ≤ 5,2
Agora podemos calcular uma integral dupla:
P(4,9 ≤ X ≤ 5,5, 4,8 ≤ Y ≤ 5,2) = ∫[4,8 ≤ y ≤ 5,2] ∫[4,9 ≤ x ≤ 5,5] f(x, y) dxdy
Integrando em relação ax primeiro, temos:
P(4,9 ≤ X ≤ 5,5, 4,8 ≤ Y ≤ 5,2) = ∫[4,8 ≤ y ≤ 5,2] ∫[4,9 ≤ x ≤ 5,5] (1/4) dx dy
A integral interna é uma integral definida simples em relação ax:
∫[4,9 ≤ x ≤ 5,5] (1/4) dx = (1/4) * (5,5 - 4,9) = 0,15
Agora, substituindo o resultado da integral interna na integral externa:
P(4,9 ≤ X ≤ 5,5, 4,8 ≤ Y ≤ 5,2) = ∫[4,8 ≤ y ≤ 5,2] 0,15 dy
A integral externa é uma integral definida simples em relação ay:
∫[4,8 ≤ y ≤ 5,2] 0,15 dy = 0,15 * (5,2 - 4,8) = 0,06
Portanto, a probabilidade de uma placa escolhida aleatoriamente ter largura entre 4,9 e 5,5 e comprimento entre 4,8 e 5,2 é de 0,06 ou 6%.
Cada etapa da resolução envolveu a aplicação dos conceitos de integração dupla para calcular a probabilidade.
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