PROBABILIDADE PROFESSOR: ANDRÉ LUIS 1. Experimentos Experimento determinístico: são aqueles em que o resultados são os mesmos, qualquer que seja o número de ocorrência dos mesmos. Exemplo: Um determinado sólido a uma certa temperatura passará para o estado líquido. Experimento aleatório: experimento cujo resultado exclusivamente do acaso. qualquer depende Exemplos: Lançar uma moeda e observar as sequências de caras e coroas. Lançar um dado e observar o número da face de cima. Lançar duas moedas e observar a sequência de caras e coroas obtidas. De um lote de 80 peças boas e 20 defeituosas, selecionar 10 peças e observar o número de peças defeituosas. 2. Espaço amostral de um experimento aleatório É o conjunto de todos os possíveis resultados de um experimento aleatório. Exemplos: a) Lançar uma moeda e observar a face de cima. E = {k, c}, c = cara e k = coroa b) Lançar um dado e observar a face de cima. E = {1, 2, 3, 4, 5, 6} c) De uma urna contendo 3 bolas vermelhas (V), 2 brancas (B) e 5 bolas azuis (A), extrair uma bola e observar a sua cor. E = { V, B, A} d) Lançar uma moeda duas vezes e observar a sequência de caras e coroas. E = { (k, k), (k,c), (c, k), (c, c) } e) Lançar uma moeda duas vezes e observar o número de caras. E = { 0, 1, 2} TREINAMENTO DE SALA 1) Dê o espaço amostral para cada experimento abaixo. a) Uma letra escolhida entre as letras da palavra PROBABILIDADE. E = {P, R, O, B, A, I, L, D, E} b) Uma urna contém 5 bolas vermelhas (V) e 2 brancas (B). Duas bolas são extraídas, sem reposição, e observadas suas cores, na sequência em que foram extraídas. E = {(V, V), (V, B), (B, V), (B, B)} c) Entre 5 pessoas A, B, C, D, E, duas pessoas são escolhidas para formarem uma comissão. Observam-se os elementos dessa comissão. E = {(A, B), (A, C), (A, D), (A, E), (B, C), (B, D), (B, E), (C, D), (C, E), (D, E)} 3. Evento de um espaço amostral É qualquer amostral. subconjunto de um espaço a) Um dado é lançado e observa-se o número da face de cima. E = {1, 2, 3, 4, 5, 6} A: ocorrência de um número ímpar. A = {1, 3, 5 } B: Ocorrência de um número primo. B = {2, 3, 5 } C: Ocorrência de um número menor que 4. C = {1, 2, 3 } D: Ocorrência de um número menor que 7. D = {1, 2, 3, 4, 5, 6 } E: Ocorrência de um número maior ou igual a 7. E= F: Ocorrência de um número par e primo. F={2} Atenção! O evento D é o próprio espaço amostral (D = E), dizemos que é EVENTO CERTO. O evento E (E = ) é chamado de EVENTO IMPOSSÍVEL. O evento F ( F = { 2 } ) é um conjunto unitário, dizemos que é um EVENTO SIMPLES ou ELEMENTAR. TREINAMENTO DE SALA 1) Uma urna contém 30 bolinhas numeradas de 1 a 30. Uma bolinha é escolhida e observado seu número. Seja E = {1, 2, 3, ..., 30}. Descreva os eventos: a) o número obtido é primo. {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29} b) o número não é múltiplo de 6. {1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 28, 29} c) O número é múltiplo de 2 e de 5. {10, 20, 30} d) O número é múltiplo de 3 ou de 8. {3, 6, 8, 9, 12, 15, 16, 18, 21, 24, 27, 30} 2) Uma moeda e um dado são lançados. Seja: E = {(k,1); (k,2); (k,3); (k,4); (k,5); (k,6); (c,1); (c,2); (c,3); (c,4); (c,5); (c,6)} Descreva os eventos: a) B: ocorre número par. { (k, 2); (k, 4); (k, 6); (c, 2); (c, 4); (c, 6) } b) C: ocorrência do número 3. { (k, 3), (c, 3) } B∩C 4. Espaço amostral equiprovável Exemplo: Uma moeda é lançada várias vezes. As tabelas seguintes mostram as frequências de cada face nos lançamentos. Em vinte lançamentos: FACE FREQUÊNCIA C 12 K 8 Em cinquenta lançamentos: FACE FREQUÊNCIA C 23 K 27 Em cem lançamentos: FACE FREQUÊNCIA C 49 K 51 Se aumentarmos indefinidamente o número de lançamentos, as frequências tenderão a um mesmo número. Por isso dizemos que o espaço amostral E = { c, k } é equiprovável. Generalizando, temos que: Um espaço amostral E = {a1, a2, a3, ... , an} de um experimento aleatório é equiprovável se, e somente se, as frequências dos elementos tendem a um mesmo valor quando o número de vezes que o experimento é realizado tende ao infinito. 5. Probabilidade Seja e um espaço amostral finito e nãovazio; e seja A um evento desse espaço amostral. Chama-se probabilidade de A, e n( A) indica-se por P(A), o número n(E) , onde n(A) e n(E) indicam os números de elementos de A e E, respectivamente. Isto é: n( A) P( A) n( E ) TREINAMENTO DE SALA 1) No lançamento de um dado qual é a probabilidade de se obter, na face voltada para cima um número de pontos menor que 3? ⅓ ou 33,333...% 2) No lançamento de duas moedas, qual é a probabilidade de se obter nas faces voltadas para cima, pelo menos uma cara? ¾ ou 75% 3) Sorteando-se um anagrama da palavra TESOURA, qual é a probabilidade de se obter um anagrama que comece e termine por vogal? 2/7 ou 28,57% 4) De um baralho de 52 cartas, uma é extraída ao acaso. Qual a probabilidade de cada um dos eventos abaixo? a) Ocorre dama de copas. 1/52 ou 1,92% b) Ocorre dama. 1/13 ou 7,69% c) Ocorre carta de naipe paus. ¼ ou 25% d) Ocorre dama ou rei ou valete. 3/13 ou 23,07% 6. Eventos complementares Seja E o espaço amostral de um experimento aleatório e seja A um evento de E. Chama-se evento complementar de A, que se indica por A , o evento que satisfaz as seguintes condições: A A E A A Complementar de A através de diagrama: Exemplos: a) No lançamento de um dado, considere o evento A formado pelos resultados menores do que 3. O complementar de A é formado por todos os resultados maiores ou iguais a 3. A = {1, 2} A 3, 4,5,6 b) No lançamento de duas moedas, considere o evento A = {(c, c), (k, k)}. O complementar de A é o evento A c, k , k , c . 7. Propriedades das probabilidades Sendo E um espaço amostral finito e não-vazio e sendo A um evento de E, tem-se que: I) P( ) = 0 II) P(E) = 1 III) 0 P( A) 1 IV) P( A) 1 P A e ( P( A) 1 P( A)) TREINAMENTO DE SALA 1) Uma urna contém exatamente dez etiquetas, numeradas de 1 a 10. Retira-se uma etiqueta da urna. Qual é a probabilidade de se obter: a) A: um número maior que 10? P(A) = 0 ou P(A) = 0% b) B: um número menor que 11? P(B) = 1 ou P(B) = 100% 2) Uma urna contém apenas bolas vermelhas, azuis, brancas e pretas. Retira-se ao acaso uma bola da urna. A probabilidade de sair uma bola vermelha é 5/17. Qual a probabilidade de sair uma bola que não seja vermelha? 12/17 ou 70,58% 8. Probabilidade da união de dois eventos (adição de probabilidades) Seja E um espaço amostral finito e não-vazio. Para quaisquer eventos A e B de E, tem-se que: P(A U B) = P(A) U P(B) – P(A ∩ B) Atenção! Se A ∩ B = , os eventos A e B são chamados de mutuamente exclusivos. Exemplos: a) Numa urna existem 10 bolas numeradas de 1 a10. Uma bola é retirada ao acaso. Qual a probabilidade de seu número ser par ou maior que 4? E = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10} A : número par n(E) = 10 A = {2, 4, 6, 8, 10} B: número maior que 4 B = {5, 6, 7, 8, 9, 10} A ∩ B: número par e maior que 4 P(A U B) = P(A) U P(B) – P(A ∩ B) P(A U B) = 5 6 3 10 10 10 P(A U B) = 8 4 80% 10 5 n(A) = 5 n(B) = 6 A ∩ B = {6, 8, 10} n(A ∩ B) = 3 Considerando a mesma situação anterior, vejamos qual a probabilidade de a bola retirada ser um número primo ou maior que 8. n(E) = 10 A: número primo A = {2, 3, 5, 7} B: número maior que 8 A∩B= n(A ∩ B) = 0 P(A U B) = P(A) + P(B) P(A U B) = P(A U B) = B = {9, 10} 4 2 10 10 6 3 60% 10 5 n(A) = 4 n(B) = 2 TREINAMENTO DE SALA 1) Numa caixa estão 8 peças com pequenos defeitos, 12 com grandes defeitos e 15 perfeitas. Uma peça é retirada ao acaso. Qual a probabilidade de que esta seja perfeita ou tenha pequenos defeitos? n(E) = 8 + 12 + 15 = 35 A: peças perfeitas n(A) = 15 B: peças com pequenos defeitos A∩B= P(A U B) = P(A) + P(B) 15 8 23 P(A U B) = 35 35 35 P(A U B) = 65,71% n(B) = 8 2) Qual a probabilidade de , no lançamento simultâneo de dois dados, a soma ser 6 ou sair a mesma face nos dois dados? n(E) = 6 . 6 = 36 A = {(1, 5); (2, 4); (3, 3); (4, 2); (5, 1)} B = {(1, 1); (2, 2); (3, 3); (4, 4); (5, 5); (6, 6)} A ∩ B = {(3, 3)} n(A ∩ B) = 1 P(A U B) = P(A) U P(B) – P(A ∩ B) P(A U B) = 5 6 1 10 5 36 36 36 36 18 P(A U B) = 27,77% n(A) = 5 n(B) = 6 9. Probabilidade condicional Chama-se probabilidade condicional de um evento B a probabilidade de esse evento ocorrer considerando-se que já ocorreu um evento A. P(B/A) = n A B n( A) Atenção! •P(B/A): lê-se “probabilidade de B, dado A”. •Se A e B forem mutuamente exclusivos, então P(B/A) = 0. Exemplo: Numa urna temos 100 bolas numeradas de 1 a 100. Sabe-se que a bola sorteada é par. Vamos calcular a probabilidade de ser um múltiplo de 10. Número é par : n(A) = 50 Número é múltiplo de 10: n(B) = 10 Número é par e múltiplo de 10: n(A ∩ B) = 10 10 P(B/A) = 100 1 20% 50 5 100 10. Multiplicação de Probabilidades Eventos Independentes Chamamos de eventos independentes os eventos cuja probabilidade de ocorrer um deles não depende de ter ou não ocorrido o outro. P(B/A) = P(B) ou P(A/B) = P(A) Exemplo: Uma moeda é lançada duas vezes. Vamos calcular a probabilidade de: a) obtermos cara no segundo lançamento. E = {(c, c); (c, k); (k, c), (k, k)} A = {(c, c); (k, c)} P(A) = n( A) 2 1 50% n( E ) 4 2 n(A) = 2 n(E) = 4 b) Obtermos cara no segundo lançamento, sabendo que obtivemos cara no primeiro lançamento. Cara no primeiro lançamento(B) B = {(c, c); (c, k)} Cara no segundo lançamento(A) A = {(c, c); (k, c)} A ∩ B = {(c, c)} n(A ∩ B) = 1 Como sabemos que ocorreu o evento B, temos que o evento A só pode ter ocorrido na intersecção de A e B: P( A / B) n( A B ) 1 n( B ) 2 Observando as respostas dos itens a e b, temos que P(A/B) = P(A) = ½ Por isso, dizemos que os eventos A e B são eventos independentes. Produto de probabilidades Vimos que: P( B / A) n( A B ) n( A) Dividindo o numerador e o denominador da fração por n(E), temos que: n( A B ) P( A B) n( E ) P( B / A) P( B / A) n( A) P( A) n( E ) Portanto: P( A B) P( A) P( B / A) Atenção! Se A e B forem eventos independentes, então: P( A B) P( A) P( B) Exemplo: Uma urna contém precisamente sete bolas: 4 azuis e 3 vermelhas. Retira-se ao acaso, um bola da urna, registra-se sua cor e repõe-se a bola na urna. A seguir, retira-se novamente uma bola da urna e registra-se sua cor. Calcular a probabilidade de: a) Sair uma bola azul e depois outra vermelha. AeVé 4 3 12 P 7 7 49 b) saírem 2 bolas de cores diferentes. Temos duas sequências possíveis, com as respectivas possibilidades: A e V, 4 3 12 P1 7 7 49 ou V e A, + 12 12 24 P P1 P2 49 49 49 3 4 12 P2 7 7 49