PROBABILIDADES | Fernando Mori PROBABILIDADES ENGENHARIA Resumo Introdução a Probabilidade Fernando Mori [email protected] PROBABILIDADES | Fernando Mori MÓDULO 2 - PROBABILIDADE Unidade 1 - Função de Probabilidade O conceito de probabilidade está sempre presente em nossas vidas: qual a probabilidade de meu time ser campeão? Qual a probabilidade de eu me casar com certa mulher? Probabilidade é uma espécie de medida associada a um evento. No caso do time, o evento é o nosso time ser campeão e podemos associar a ele um número que expressa a chance disso acontecer. Em geral, podemos dizer que a chance disso acontecer está ligado ao número de casos favoráveis dividido pelo número total de possibilidades de acontecer algo. Considere o ato de jogar uma moeda para cima. Existem duas possibilidades de resultado: cara ou coroa. A probabilidade de obtermos cara será dada pelo número de eventos favoráveis( um) dividido pelo total de possibilidades (duas): P(cara) 1 2 Se chamarmos um evento simplesmente de A, então dizemos: Se A é impossível de ocorrer então P( A) 0 Se A ocorre com certeza, então P( A) 1 . Observe que a expressão P(A) é lida como a probabilidade de A ocorrer, ou simplesmente probabilidade de A. O conjunto de todos os eventos possíveis de certo experimento é chamado de espaço amostral. No caso das moedas o espaço amostral é cara ou coroa dois possíveis resultados. No caso de se jogar um dado o espaço amostral terá seis elementos, que correspondem a todas as possibilidades de resultado do dado. Assim a probabilidade de jogarmos um dado e sair o número 3 será o número de vezes em que o 3 ocorre (uma vez) dividido pelo número de vezes em que todos os eventos ocorrem: P ( sair 3) 1 6 1 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori 1.1) Probabilidade do e e do ou Chamamos de espaço amostral o conjunto de todos os eventos possíveis. O uso do termo conjunto não foi por acaso. De fato, há uma associação muito grande entre a teoria dos conjuntos (e sua linguagem) e a de probabilidade. Chamamos de S o espaço amostral (que equivale a todos os eventos, portanto P(S) =1 e sendo A um evento desse espaço amostral (isto é, A é um subconjunto de S), uma representação gráfica da probabilidade de A é mostrada na Figura 1. Figura 1 - Probabilidade de A no espaço amostral S A S A região em que o conjunto A está representado denota sua probabilidade em relação ao espaço amostral S. Essa representação gráfica de probabilidade é conhecida como diagrama de Venn. Um caso particular importante é um exemplo que não está em S (impossível de ocorrer), como o dado cair no número 7 ou a moeda não dar nem cara nem coroa representado pelo conjunto vazio ( ), em que, evidentemente, P ( ) = 0. Pelo diagrama de Venn, podemos verificar uma relação importante: a probabilidade de não-A, ou seja, o complementar de A, representado por A . O conjunto A é representado por todos os pontos que pertencem a S, mas não pertencem a A, o que no diagrama de Venn da Figura 1.2 é representado pela região sombreada. Figura 1.2 – Probabilidade de A no espaço amostral S. A 2 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 S PROBABILIDADES | Fernando Mori A probabilidade de A será dada, então por: Mas como P(S) =1, então: Ou: P A P S P A . P A P A 1 . P A 1 P A Assim, a soma da probabilidade de um evento com a de seu complementar é sempre igual a 1. Suponhamos agora dois eventos quaisquer de S, A e B. A representação no diagrama de Venn é mostrada na Figura 1.3. Figura 1.3 – Probabilidade de A e B no espaço amostral S A B S Dados dois eventos, poderemos ter a probabilidade de ocorrer A e B, isto é, ocorrer A e também B. Por exemplo, jogar dois dados e dar 6 no primeiro e 1 no segundo; ser aprovado em Estatística e em Cálculo. Em linguagem de conjuntos, a ocorrência de um evento e também outro é representada pela intersecção dos dois conjuntos A B .No diagrama de Venn, a intersecção aparece marcada pela área sombreada da Figura 1.4. Figura1. 4 – Intersecção de A e B A B S 3 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori P A e B P A B Há ainda a probabilidade de ocorrência de A ou B. Isso equivale a ocorrer A, ou B, ou ambos. Em linguagem de conjuntos equivale à união de A e B A B , representada na Figura 5. Figura 1.5 – União de A e B A B S P A ou B P A B Podemos verificar que, se somarmos as probabilidades de A e B, a região comum a ambos (a intersecção) será somada duas vezes. Para retirar esse efeito, basta subtrairmos a intersecção (uma vez). Portanto: P A ou B P A B P A P B P A B Um caso particular dessa regra é aquele em que A e B jamais ocorrem juntos: são eventos ditos mutuamente exclusivos (ocorrer um implica não ocorrer outro). Os conjuntos não terão pontos em comum, portanto a intersecção é o conjunto vazio e A e B são ditos disjuntos, como mostrado na Figura 6. Figura 1.6 – A e B mutuamente exclusivos B A S Nesse caso, não há dúvida: P A ou B P A B P A P B . 4 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori Portanto, a chamada regra do ou pode ser resumida assim: Se A e B são eventos quaisquer: P A B P A P B P A B Se A e B são eventos mutuamente exclusivos (disjuntos): P A B P A P B 1.2) Exemplos: 1.2.1) Qual a probabilidade de, ao jogar um dado, obter-se um número maior que 4? Número maior do que 4 no dado temos o 5 e 6, portanto: P(maior que 4) = P(5 ou 6) Trata-se de eventos disjuntos, já que, se der 5 é impossível dar 6 e vice-versa. P 5 ou 6 P 5 P 6 1 1 1 6 6 3 1.2.2) Duas crianças gêmeas têm o seguinte comportamento: uma delas, a mais chorosa, chora 65% do dia; a outra chora 45% do dia, e ambas choram, ao mesmo tempo, 30% do dia. Qual a probabilidade (qual o percentual do dia) de que pelo menos uma chore? E qual a probabilidade de que nenhuma chore? A probabilidade de que pelo menos uma chore é a probabilidade de que a primeira chore ou a segunda chore. Chamando de C1 o evento a primeira criança e C2, a segunda criança chora, temos: P C1 ou C2 P C1 P C2 P C1 e C2 0, 65 0, 45 0,3 0,8 Portanto, pelo menos uma criança estará chorando 80% do tempo. Nenhuma das crianças chora é o evento complementar: P nenhuma chora 1 P C1 ou C2 1 0,8 0, 2 Assim, os pais dessas crianças terão paz em apenas 20% do tempo. 5 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori 1.3) Definições e Teoremas Vamos definir um pouco mais formalmente o que vimos até agora sobre probabilidade e suas probabilidades. Função de probabilidade é uma função P que associa a cada evento de F um número real pertencente ao intervalo [0,1] satisfazendo: I) P 1 n n P Ai P Ai seA1 , A2 , i 1 II) i 1 , An se forem eventos mutuamente exclusivos. Pela definição: 0 P A 1 para todo evento A, A , entendido como o espaço amostral. Teoremas: 1.3.1) Se os eventos A1 , A2 , , An formam uma partição do espaço amostral, então: n P Ai 1 i 1 1.3.2) Para todo evento A , P A P A 1 , a probabilidade do evento ocorrer mais a probabilidade do evento não ocorrer é igual a 1. 1.3.3) Sejam A e B , então: A P A B P A P B P A B Ω 6 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 B PROBABILIDADES | Fernando Mori Unidade 2 - Eventos equiprováveis Considere o espaço amostral e1, e2 , e3 , , en associado a um experimento aleatório. Chamamos P ei pi , i 1, , n n Temos P ei i 1 n pi 1 i 1 2.1 Definição: Os eventos ei , i 1, , n são equiprováveis quando quando todos têm a mesma probabilidade de ocorrer. P e1 P e2 P en p , isto é, Assim se os n pontos amostrais (eventos) são equiprováveis, a probabilidade de cada um dos 1 pontos amostrais é n . Vamos calcular a probabilidade de um evento A . Supondo que A tenha k pontos amostrais: A e1 , e2 , P A , ek , 1 k n k k i 1 i 1 P ei p k . p k . n Logo P A 1 k n Esta é uma outra forma de definir probabilidade a partir de todas as possibilidades de ocorrência favoráveis dividia pelo total de possibilidades. 7 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori 2.2 – Exemplos: 2.2.1) Retira-se uma carta de um baralho completo de 52 cartas. Qual a probabilidade de sair um rei ou uma carta de espadas? Seja A: saída de um rei Seja B: saída de uma carta de espada. Temos então aí definidos os dois eventos que queremos. Observe que o espaço amostral corresponde as 52 cartas do baralho completo. Existem 4 reis no baralho, e existem 13 cartas de espada. Ficamos então com as seguintes probabilidades: A= 4 R ; Re , Rc , R p P A 52 B= Ae , 2e , 0 , Re P B 13 52 Vamos construir a fórmula para o ou: A B Re 1 52 P A B P A B P A P B P A P A B P A B 4 13 1 52 52 52 16 52 8 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 B PROBABILIDADES | Fernando Mori 2.2.2) O seguinte grupo está numa sala: 5 rapazes com mais de 21 anos; 4 rapazes com menos de 21 anos; 6 moças com mais de 21 anos; 3 moças com menos de 18. Os seguintes eventos são definidos: A: a pessoa tem mais de 21 anos B: a pessoa tem menos de 21 anos C: a pessoa é um rapaz D: a pessoa é uma moça. Calcular: a) P B b) P A D C Resolução: 5 R, 4 r , 6 M , 3m p 1 18 11 18 7 B 4 r , 3m P B 18 Espaço amostral: 9 C 5 R , 4 r P C 18 9 D 6 M , 3m P D 18 A 5 R , 6 M P A Temos então aí definidos os eventos e o espaço amostral. a) P B D P B P D P B D 3 Como B D 3m temos que P B D 18 Logo: PB D 7 9 3 13 18 18 18 18 b) Este item é mais complexo e usaremos uma relação ainda não vista: 9 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori C P A P A C 1 P A 1 P A P C P A Assim : Como A C 5 R e P A P A C C C 5 18 9 5 3 1 11 C 1 18 18 18 6 18 Como A B e C D temos: A C B logo: P A D 3m C 3 1 18 6 2.2.3) Em um congresso científico existem 15 matemáticos e 12 estatísticos. Qual a probabilidade de se formar uma comissão de 5 membros na qual temos 3 matemáticos e 2 estatísticos? Neste problema precisaremos usar um pouco de análise combinatória. O espaço amostral será dado pelo número de combinações possíveis de 27 elementos escolhidos 5 a 5. Os eventos favoráveis correspondem ao número total de comissões. A combinação de 15 elementos 3 a 3, multiplicada pela combinação de 12 elementos 2 a 2. 27 n 5 15 12 k . comissões com 3 matemáticos e 2 estatísticos 3 2 15 12 . 3 2 P A 27 5 10 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori Unidade 3 - Probabilidade Condicional Qual a probabilidade de que o Banco Central aumente a taxa de juros? E qual a probabilidade de que ele aumente a taxa sabendo-se que ocorreu uma crise que pode ter impacto sobre a inflação? Qual a probabilidade de seu time ganhar o próximo jogo? E se já é sabido que o adversário jogará desfalcado de seu principal jogador? Qual a probabilidade de, jogando dois dados em seqüência, obter-se um total superior a 7? E se, na primeira jogada, já se tirou um 6? Você acorda de manhã e o céu está azul e sem nuvens. Você pega o guarda-chuva ou não? É claro que, de posse dessa informação, a probabilidade estimada para o evento chover diminui. E assim vale para os três exemplos anteriores. O acontecimento de um evento afeta a probabilidade de ocorrência do outro. Um casal que tem três filhos homens espera o quarto filho. Qual a probabilidade de ser, afinal, uma menina? Infelizmente, para o casal não é diferente daquela que seria caso fosse o primeiro. Não façamos confusão: é claro que, para um casal que vai ter quatro filhos, a probabilidade de serem quatro meninas é pequena. Mas se ele já teve três meninas, isso não afeta a probabilidade de o próximo filho ser menino ou menina (afinal, os pobres espermatozóides não têm a menor idéia do histórico familiar). Figura 1 – Probabilidade de A dado B B A S A pergunta que se faz, seja em um caso ou em outro, é: qual a probabilidade de um evento sabendo-se que um outro evento já ocorreu (ou vai ocorrer)? Qual a probabilidade de A dado que B já é um fato da vida? No diagrama de Venn da Figura, B já ocorreu. A probabilidade de A ocorrer, então, só pode ser naquele pedaço que A e B têm em comum (a intersecção). Mas a probabilidade deve ser calculada não mais em relação a S, mas em relação a B, já que os pontos fora de B sabidamente não podem acontecer (já que B ocorreu). Portanto, a probabilidade de A tendo em vista que B ocorreu (ou ocorrerá), representada por P A B (lê-se probabilidade de O dado B), será dada por: P AB P A e B 11 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 P B PROBABILIDADES | Fernando Mori A regra do e, ganha uma nova forma: ou . P A B P B A P A P AeB P A B P B Se o evento B não tiver qualquer efeito sobre a probabilidade do evento A, então teremos: e A B P A P B A P B P A e B são ditos eventos independentes (a probabilidade condicional é igual à não condicional). Serão eventos dependentes em caso contrário, isto é: e . P B A P B P A B P A Então, se A e B forem eventos independentes, vale: P AeB P A P B . Não confunda: o fato de dois eventos serem independentes não quer dizer que eles sejam mutuamente exclusivos. Pelo contrário: se dois eventos (não vazios) são mutuamente exclusivos (disjuntos), eles são, necessariamente, dependentes, já que a ocorrência de um implica a nãoocorrência do outro. Resumindo, para dois eventos independentes temos: P AeB P A P B P A ou B P A P B P A P B Para dois eventos disjuntos (mutuamente exclusivos): P AeB 0 P A ou B P A P B Para dois eventos quaisquer: P AeB P A P B A P B P A B P A ou B P A P B P AeB 12 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori 3.1 - Exemplos: 3.1.1) Qual a probabilidade de que, jogando dois dados em seqüência, obtenhamos exatamente 7? E se na primeira jogada já obtivemos um 6? Para obter um total de 7, temos os seguintes resultados possíveis: 1 e 6, 2 e 5, 3 e 4, 4 e 3, 5 e 2, 6 e 1. O resultado de cada dado é independente do resultado do outro, de modo que: P 1 e 6 P 2 e 5 P 3 e 4 P 4 e 3 P 5 e 2 P 6 e 1 1 1 1 6 6 36 A probabilidade de que ocorra qualquer um desses resultados, tendo em vista que eles mutuamente exclusivos, é: são P 1 e 6 ou P 2 e 5 ou P 3 e 4 ou P 4 e 3 ou P 5 e 2 ou P 6 e 1 1 1 1 1 1 1 1 36 36 36 36 36 36 6 Se já deu 6 no primeiro dado, o único resultado possível para somar 7 é que dê 1 no segundo dado. A probabilidade é condicional, P A B 1 6 P A e B P B , portanto. De fato, usando a Definição de probabilidade : P soma 7 primeiro dado 6 P soma 7 e primeiro dado 6 P primeiro dado 6 P segundo dado 1 e primeiro dado 6 P primeiro dado 6 1 36 1 1 6 6 Note que: P soma 7 primeiro dado 6 P soma 7 Portanto, o evento a soma dar exatamente 7 e o resultado do primeiro dado são independentes. 13 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori 3.1.2) No exemplo 1.2, os eventos são independentes? Caso não sejam, qual a probabilidade de que a primeira criança chore dado que a segunda chora? E qual a probabilidade de que a segunda criança chore dado que a primeira chora? Os eventos C1 e C2 não são independentes (são dependentes), dado que: P C1 P C2 0,65 0,45 0,2925 é diferente de: P C1 e C2 0,3 . Para calcular as probabilidades condicionais, temos: P C1 e C 2 P C1 P 0, 3 0, 65 P P C2 C1 P C1 e C 2 C1 C2 C1 C1 0, 3 0, 4615 0, 65 P C2 0, 3 0, 45 P P C2 C2 C1 P C1 C2 C2 0, 3 0, 6923 0, 65 Portanto, se a primeira criança chorar, há uma probabilidade de 46,15% de que a segunda criança chore e, se a segunda criança chorar, a probabilidade de que a primeira chore é de 69,23%. Como as probabilidades incondicionais eram de 45% e 65%, respectivamente, percebe-se que o fato de uma criança chorar aumenta a chance de a outra chorar também. 3.1.3) Por meio do diagrama de Venn da Figura 1.8 (em que os valores marcados correspondem às probabilidades das áreas delimitadas), verificaremos que, apesar de que P A B C P A P B P C , A, B e C não são eventos independentes. C 0,1 0,15 A 0,1 0,15 0,1 0,05 0,25 0,1 S 14 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 B PROBABILIDADES | Fernando Mori No diagrama, temos: P A 0,1 0,15 0,1 0, 05 0, 4 P B 0, 25 0, 05 0,1 0,1 0, 5 P C 0,15 0,15 0,1 0,1 0, 5 P A B 0,1 0, 05 0,15 P A C 0,1 0,15 0, 25 P B C 0,1 0,1 0, 2 P A B C 0,1 De fato, P A B C P A P B P C , mas: P A B P A P B P B C P B P C P A C P A P C Portanto, A, B e C são dependentes. 3.1.4) Foi feita uma pesquisa com 100 pessoas sobre as preferências a respeito de programas na televisão. Os resultados obtidos são mostrados na Tabela abaixo: Futebol Novela Total Preferências por Programas de televisão Homens Mulheres Total 40 20 60 5 35 40 45 55 100 Entre o grupo de entrevistados, qual a probabilidade de preferir novela? E futebol? 40 0, 4 40% 100 60 futebol 0, 6 60% 100 P novela P Qual a probabilidade de ser mulher e preferir futebol? P mulher e futebol 20 0, 2 20% 100 15 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori Qual a probabilidade de, sendo homem, preferir futebol? Podemos resolver diretamente, já que, pela tabela, dos 45 homens, 40 preferem futebol: 40 0,888 88,8% 45 P futebol homen Ou, pela definição de probabilidade condicional: P homem e futebol P futebol homen P homem 40 100 0,888 45 100 88,8% Qual a probabilidade de, se preferir novela, ser mulher? De novo é possível resolver diretamente pela tabela, tendo em vista que, dos 40 que preferem novela, 35 são mulheres: P mulher novela 35 0,875 87,5% 40 Ou, pela definição de probabilidade condicional: P mulher novela P mulher e novela P novela 35 100 0,875 40 100 87,5% Note que a preferência por um tipo de programa ou outro e o sexo não são eventos independentes, já que: P futebol homem P futebol P mulher novela P mulher Sejam A e B . Definimos probabilidade condicional de A dado que B ocorre como: P A/B P B/A P A B PB A P B P A se P B 0 se P A 0 Dessa definição temos o teorema do produto. Sejam A e B . 16 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori Então: P A B P B .P A / B ou P A B P A.P B / A Unidade 4 - Eventos Independentes Sejam A e B . Se A e B são eventos independentes, P A / B P A e P B / A =P B ou ainda P A B P A.P B Se os eventos A1 , A2 , , An são independentes então: n n P Ai P Ai i 1 i 1 n onde P Ai P A1 . P A2 i 1 17 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 P An PROBABILIDADES | Fernando Mori Unidade 5 - Regra de Bayes Qual a chance de você sair no fim de semana se chover? E se não chover? Suponha, entretanto que a pergunta seja invertida: se você saiu no último fim de semana, qual é a probabilidade de ter chovido? Como responder as perguntas como esta é o que é mostrado no exemplo a seguir. 5.1 - Exemplo 5.1.1) Suponha que, numa eleição para governador em um estado norte americano, temos um candidato democrata e um republicano. Entre os eleitores brancos, 30% votam no democrata, proporção que sobe para 60% entre os eleitores negros e é de 50% entre os eleitores de outras etnias. Sabendo-se que há 70% de eleitores brancos, 20% de negros e 10% de outras etnias, se um voto democrata é retirado ao acaso, qual a probabilidade de que ele tenha sido dado por um eleitor negro? Utilizaremos as seguintes abreviações: B – branco D – democrata N – negro R – republicano O – outras etnias Pelo enunciado, sabemos que: P B 0, 7 P N 0, 2 P O 0,1 P D B 0,3 P D O 0,5 P D N 0, 6 . E pede-se qual a probabilidade de o voto ser de um eleitor negro, dado que o voto é para o candidato democrata, isto é: P N D ? P N D P N e D P D A probabilidade de ser negro e democrata é dada por: P N e D P N P D N 0,2 0,6 0,12 E a probabilidade de ser democrata será dada pela soma dos votos brancos e democratas, negros e democratas e outras e democratas: P D P D e B P D e N P D e O 0,7 0,3 0,2 0,6 0,1 0,5 0,38 Assim: P N D 0,12 0,3158 31,58% 0,38 Portanto, 31,58% dos votos democratas são de eleitores negros. 18 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori 5.1.2) O exemplo anterior partiu de probabilidades condicionais para calcular uma probabilidade com a condição invertida. A generalização do resultado obtido é conhecida como regra de Bayes, a seguir enunciada: Se tivermos as probabilidades condicionais de um evento B, dados todos os eventos do tipo Ai i 1,2, , n , e queremos encontrar a probabilidade condicional de certo evento Aj, dado B, essa será dada por: P Aj B P B Aj P Aj n P B Aj P Aj i 1 Sejam A1 , A2 , , An eventos que formam uma partição do espaço amostral. Seja B um evento deste espaço. Então: P B n P Ai . P B / Ai i 1 5.2 Exemplos 5.2.1) Duas bolas são retiradas da urna que contém 2 bolas brancas, 3 pretas e 4 verdes. Qual a probabilidade de que ambas: a) Sejam verdes? b) Sejam da mesma cor. 2B 3P 4V a) A probabilidade de serem retiradas duas bolas verdes é a probabilidade da primeira ser verde multiplicada pela probabilidade de a segunda também ser verde. P V V P V . P V / V 4 3 1 . 9 8 6 b) A probabilidade de que sejam da mesma cor é a soma das probabilidades das duas serem brancas, mais a probabilidade das duas serem pretas, mais a probabilidade das duas serem verdes. 19 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori P mc P B B P P P P V V P B .P B / B P P .P P / P P V .P V / V 2 1 3 2 4 3 20 5 . . . 9 8 9 8 9 8 72 18 5.2.2) Lançam-se 3 moedas. Verifique se os eventos são independentes. a) Saída de cara na 1ª moeda. b) Saída de coroa na 2ª e 3ª moedas. P A Queremos verificar se a seguinte propriedade é verdadeira para este problema: B P A .P B A estrutura dos eventos pode ser pensada na forma de uma árvore. Assim pode sair cara ou coroa na primeira tentativa, na segunda pode sair cara ou coroa de novo, mas observe um caminho: se sair cara na primeira tentativa pode sair cara ou coroa na segunda. Se sair cara na segunda, pode sair cara ou coroa na terceira. Se sair cara na terceira temos então um possível caminho na nossa arvore de probabilidades que corresponde ao evento (c, c, c). c c c c r c r r r r c r c r Se A for o evento sair cara na primeira moeda, e B for o evento sair coroa na segunda e terceira moedas temos: c, c, c , c, c, r , c, r , c , c, r , r , r , c, c , r , c, r , r , r , c , r , r , r espaçoamostral A : c, c, c , c, c, r , c, r , c , c, r , r P A B: 4 1 8 2 c, r , r , r , r , r P B logo P A .P B Como A B 2 1 8 4 1 1 1 . 2 4 8 c, r , r e P A B 20 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 1 8 PROBABILIDADES | Fernando Mori Temos que A e B são eventos independentes, pois P A B P A.P B . 5.2.3) Sejam A e B eventos tais que P A 0,2; P B P; P A a. Eventos mutuamente exclusivos b. Independentes a) A e B mutuamente exclusivos 0,6 = 0,2 + P – 0 P = 0,4. P A B 0 B 0,6 . como P A Calcular P considerando: B P A P B P A b) A e B independentes P A B P A .P B 0, 2.P como P A B P A P B P A vem 0,6 0, 2 P 0, 2 P 0, 4 0,8 P P 0,5 21 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 B B vem PROBABILIDADES | Fernando Mori 5.2.4) A probabilidade de que um homem esteja vivo daqui a 30 anos é 2 5 ; a de sua mulher é 2 3 . Determinar a probabilidade de que daqui a 30 anos: a) Ambos estejam vivos. b) Somente o homem esteja vivo. c) Somente a mulher esteja viva. d) Nenhum esteja vivo. e) Pelo menos um esteja vivo. Chamamos de H: o homem estará vivo daqui a 30 anos. M: a mulher estará viva daqui a 30 anos. Para resolver este problema usaremos o fato de estes serem eventos independentes, pois o fato de um estar vivo independe do outro estar vivo ou não. Calculamos inicialmente os complementares: 5.2.5) Uma urna contém 3 bolas brancas e 2 amarelas. Uma segunda urna contém 4 bolas brancas e 2 amarelas. Escolhe-se ao acaso uma urna e dela retira-se também ao acaso uma bola. Qual a probabilidade que seja branca? 5.2.6) Temos 2 urnas A e B. A urna A tem 3 moedas de ouro e 2 de pratas. A urna B tem 4 moedas de ouro e 1 de prata. Seleciona-se uma urna e dela retira-se uma moeda. A moeda é de ouro. Qual a probabilidade que a urna A tenha sido escolhida? 5.2.7) Em uma indústria há 10 pessoas que ganham mais de 20 salários mínimos (s.m.) 20 que ganham entre 10 e 20 s.m. e 70 que ganham menos de 10 s.m. Três pessoas desta indústria são selecionadas. Determinar a probabilidade de que pelo menos uma delas ganhe menos do que 10 s.m. 22 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori 5.2.8) Num certo colégio, 4% dos homens e 1% das mulheres têm mais de 1,75m de altura. 60% dos estudantes são mulheres. Um estudante é escolhido ao acaso e tem mais de 1,75m. Qual a probabilidade que seja homem? 3 1 5.2.9) A probabilidade de um indivíduo da classe A comprar um carro é de 4 , da B é de 5 e da 1 1 3 C é de 20 . As probabilidades dos indivíduos comprarem um carro da marca x são 10 , 5 e 3 10 dado que sejam de A, B e C respectivamente. Certa loja vendeu um carro da marca x. Qual a probabilidade de que o indivíduo que o comprou seja da classe B? 5.2.10) Num período de um mês, 100 pacientes sofrendo de determinada doença foram internados em um hospital. As informações sobre o método de tratamento aplicado em cada paciente e o resultado final obtido estão no quadro abaixo. Tratamento Resultado Cura total Cura parcial Morte Total A) A B Total 24 24 12 60 16 16 8 40 40 40 20 100 Sorteando aleatoriamente um destes pacientes, determinar a probabilidade do paciente escolhido. I. Ter sido submetido ao tratamento A; II. Ter sido totalmente curado III. Ter sido submetido ao tratamento A e ter sido parcialmente curado IV. Ter sido submetido ao tratamento A ou ter sido parcialmente curado. 23 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori B) Os eventos “morte” e tratamento A são independentes. C) Sorteando dois pacientes, qual a probabilidade que: i) Tenham recebido tratamento diferente. ii) Tenham sido curados totalmente. 5.2.11) A urna I tem 3 bolas brancas e 2 pretas, a urna II tem 4 bolas brancas e 5 pretas, a urna III tem 3 bolas brancas e 4 pretas. Passa-se uma bola escolhida aleatoriamente de I para II. Feito isso, retira-se uma bola de II e retiram-se 2 bolas de III. Qual a probabilidade de saírem 3 bolas da mesma cor? 5.2.12) Uma caixa tem 3 moedas: uma não viciada, outra com 2 caras e uma terceira viciada, de modo que a probabilidade de ocorrer cara nesta moeda é 1 . Uma moeda é selecionada ao 5 acaso na caixa e deu resultado cara. Qual a probabilidade de que a 3ª moeda tenha sido selecionada? 5.5.13) Considere a tabela abaixo: A 32 26 58 C D Total B 63 38 101 Total 95 64 159 A) Calcule a probabilidade de ocorrer A, B, C e D. 58 159 95 P C 159 P A 101 159 64 P D 159 P B B) Calcule a probabilidade de ocorrer C ou D. P C D P C P D P C P C D D 95 64 95 64 0,7595 159 159 159 159 24 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015 PROBABILIDADES | Fernando Mori C) Calcular a probabilidade de ocorrer A e B. P A B P A. P B 58 101 . 0, 2317 159 159 25 UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 2015