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Definição 1.1 Uma variável aleatória é uma função que associa um número real a cada elemento de Ω.

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Cap´ıtulo 2 - Vari´

aveis Aleat´

orias Discretas

1

Conceito de Vari´

avel Aleat´

oria

Defini¸c˜ao 1.1 Uma vari´avel aleat´oria ´e uma fun¸c˜ao que associa um n´umero real a cada elemento de Ω. X : Ω → R.

• Esse nome, vari´avel aleat´oria, foi usado pela primeira vez em 1914, e segue sendo usada at´e hoje. • O nome n˜ao ´e muito apropriado pois ´e uma fun¸c˜ao, e associamos a palavra ”vari´avel” a x, y e z, nos

C´alculos, na Geometria Anal´ıtica, na ´Algebra Linear, e na Matem´atica em geral.

• Ent˜ao, ´e importante que tomem muito cuidado pois Vari´avel Aleat´oria, no contexto da Probabi-lidade e Estat´ıstica, ´e uma fun¸c˜ao. Uma fun¸c˜ao que atua nos elementos de Ω, que ´e seu dom´ınio. Exemplo 1.1 Experimento Aleat´orio: uma moeda ´e lan¸cada cinco vezes. Seja X a vari´avel aleat´oria que associa a cada sequˆencia de lan¸camentos (cada sequˆencia ´e um elemento de Ω) o n´umero de caras que apareceram. Ent˜ao, X pode assumir os seguintes valores: 0, 1, 2, 3, 4, 5.

Digamos que vocˆe jogou 5 vezes a moeda e saiu o seguinte resultado: cara, cara, coroa, cara, co-roa. Se representarmos esse elemento de Ω por HHT HT , levando-se em conta a ordem, temos que X(HHT HT ) = 3.

´

E importante entender que X atua nos elementos de Ω, que ´e seu dom´ınio. Exemplo 1.2 Experimento Aleat´orio: Lan¸car duas vezes o mesmo dado.

• A soma de dois valores ap´os os lan¸camentos ´e uma vari´avel aleat´oria. Vamos cham´a-la de X. Por exemplo, X( (2, 5) ) = 7 e X( (2, 6) ) = 8. X atua nos pares ordenados, que representam os elementos de Ω. Quais s˜ao os valores que X assume?

• O n´umero de seis em cada lan¸camento tamb´em ´e uma vari´avel aleat´oria. Vamos cham´a-la de Y . Por exemplo, Y ( (2, 5) ) = 0 e Y ( (2, 6) ) = 1. Y tamb´em atua nos pares ordenados, que representam os elementos de Ω. Quais s˜ao os valores que Y assume?

• A fun¸c˜ao que leva cada par ordenado ao valor do segundo lan¸camento elevado `a quinta potˆencia, tamb´em ´e uma vari´avel aleat´oria. Vamos cham´a-la de Z. Por exemplo, Z( (2, 5) ) = 55 e

Z( (2, 6) ) = 65. Z tamb´em atua nos pares ordenados, que representam os elementos de Ω. Quais

s˜ao os valores que Z assume?

Uma vari´avel aleat´oria discreta ´e chamada de Discreta se assumir um n´umero finito de valores ou assumir valores em um Conjunto Infinito Enumer´avel, como ´e o caso, por exemplo, dos Naturais, dos Inteiros e dos Racionais. S´o para recordar, conjunto dos n´umeros reais ´e infinito n˜ao-enumer´avel.

(2)

2

Imagem Inversa de uma Fun¸

ao

No C´alculo I representamos a imagem inversa de uma fun¸c˜ao, f (x), no ponto x, por f−1(y), onde y ´e o valor que x assume, quando aplicamos a fun¸c˜ao f . Ou seja:

f (x) = y ⇒ x = f−1(y).

Mas isso s´o ´e v´alido quando a fun¸c˜ao for bijetora, ou seja, a cada x corresponde um ´unico y. Por exemplo, f (x) = x + 1.

Por´em, a fun¸c˜ao f (x) = x2, definida em todos os reais, n˜ao ´e bijetora. Por exemplo, x = −2 e x = 2

s˜ao levados em 4 pela f . E agora, ”o que”seria a imagem inversa de f ? Como representar f−1(4)? f−1(4) ”pode assumir”x = −2 e x = 2. A melhor forma de representar ´e por um conjunto, o conjunto imagem inversa de f . Ou seja, f−1(4) = {−2, 2}.

Por que estamos vendo esses conceitos?

Por que queremos calcular a probabilidade de uma vari´avel aleat´oria X assumir cada um dos seus valores, como veremos a seguir. ´E importante ressaltar que, no caso, de vari´aveis aleat´orias, o que chamamos de ”imagem inversa”, ´e sempre um evento (de Ω). O desenvolvimento desses conceitos est˜ao al´em do escopo deste curso, e podem ser estudados na disciplina Teoria da Medida e Integra¸c˜ao.

3

Distribui¸

ao de massa de probabilidade

Vamos considerar uma vari´avel aleat´oria discreta, X, e associar a ela uma distribui¸c˜ao de probabilidade que fornece a probabilidade dela assumir cada um de seus valores.

A distribui¸c˜ao de probabilidade ´e a principal maneira de caracterizarmos uma vari´avel aleat´oria. Em particular, se x for um valor que a vari´avel aleat´oria X pode assumir, a probabilidade de X assumir esse valor ´e igual `a probabilidade de ocorrer o evento {X = x} que consiste de todos os elementos de Ω que s˜ao levados por X ao valor num´erico x, ou seja:

{X = x} = {ω ∈ Ω : X(ω) = x}, e queremos calcular

P({X = x}).

Mas {X = x} corresponde ao conjunto Imagem Inversa de X: {X = x} = X−1(x), que ´e um subcon-junto de Ω. Lembram que s´o podemos calcular Probabilidade de Eventos de Ω? Esta ´e a liga¸c˜ao entre Probabilidade e Vari´avel Aleat´oria.

Um conceito que vai ser importante ´e o conjunto imagem de X que vamos denotar por IX. Esse

(3)

Exemplo 3.1 Vamos considerar o experimento aleat´orio que envolve o lan¸camento de dois dados com 4 faces. O espa¸co amostral nesse caso ´e

Ω = {(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4)}.

Podemos definir uma vari´avel aleat´oria, X, como sendo o valor m´aximo dentre os resultados do lan¸camento desses dois dados. Ou seja,

X(ω) = max( (i, j) ), para i = j = 1, 2, 3, 4. Por exemplo: Para ω = (1, 1) temos X((1, 1)) = 1.

Para ω = (1, 2) temos X((1, 2)) = 2. Para ω = (4, 2) temos X((4, 2)) = 4.

Quais s˜ao os valores que X assume? 1, 2, 3 e 4, ou seja: IX = {1, 2, 3, 4}.

Como calcular ”com que probabilidade a vari´avel aleat´oria X assume, por exemplo, o valor 2”? Essa pergunta pode ser representada matematicamente por:

P({X = 2}),

onde {X = 2} ´e o conjunto de todos os elementos de Ω que s˜ao levados pela vari´avel aleat´oria X ao valor num´erico 2. Temos assim que

{X = 2} = {ω ∈ Ω : X(ω) = 2} = {(1, 2), (2, 1), (2, 2)}. Se os eventos elementares forem equiprov´aveis, ent˜ao:

P({X = 2}) = P({(1, 2), (2, 1), (2, 2)}) (A3) = P({(1, 2)}) + P({(2, 1)}) + P({(2, 2)}) = 3/16, P({X = 3}) = P({(1, 3), (2, 3), (3, 3), (3, 2), (3, 1)}) (A3) = P({(1, 3)}) + P({(2, 3)}) + P({(3, 3)}) + P({(3, 2)}) + P({(3, 1)}) = 5/16. O s´ımbolo (A3), representa o uso do axioma 3 em determinada igualdade.

Exemplo 3.2 Considere o lan¸camento de duas moedas honestas. Seja X a vari´avel aleat´oria que repre-senta o n´umero de caras obtidas nos lan¸camentos, X assume os valores 0, 1 ou 2, ou seja, IX = {0, 1, 2}.

Ent˜ao nesse caso, dizer quem ´e a distribui¸c˜ao de probabilidade de X ´e encontrar: P({X = 0}), P({X = 1}), P({X = 2}).

Temos que

Ω = {HH, HT, T H, T T }, onde H (Head) e T (Tail) denotam cara e coroa, respectivamente.

(4)

Primeiro passo ´e perguntar: Quem ´e o evento {X = 0} ?

{X = 0} = {ω ∈ Ω : X(ω) = 0} = {T T }. Em seguida fazer a mesma pergunta para {X = 1} e {X = 2}.

Segundo passo: Descobrir P({X = x}). Para moedas honestas:

P({HH}) = P({HT }) = P({T H}) = P({T T }) = 1/4. Ent˜ao:

P({X = 0}) = 1/4 P({X = 1}) = 1/2 P({X = 2}) = 1/4 Terceiro passo: Verificar se:

P({X = 0}) + P({X = 1}) + P({X = 2}) = 1. Quarto passo: Organizar as id´eias:

P({X = x}) =          1/4 se x = 0 ou x = 2 1/2 se x = 1

0 caso contr´ario.

Resumindo: Para determinarmos a distribui¸c˜ao de probabilidade da vari´avel aleat´oria X, temos que 1. Encontrar todos os valores que a vari´avel aleat´oria X assume.

2. Encontrar todos os eventos elementares contidos no evento {X = x}. 3. Somar suas probabilidades para obter pX(x).

E se desejamos calcular P(X > 0)? Inicialmente, vamos descobrir quem ´e o evento {X > 0}. {X > 0} = {ω ∈ Ω : X(ω) > 0} {X > 0} = {HT, T H, T T } = {HT } ∪ {T H} | {z } X=1 ∪ {T T | {z } X=2 }. Logo, P(X > 0) = P({X = 1} ∪ {X = 2}) = P(X = 1) + P(X = 2) = 1/2 + 1/4 = 3/4.

(5)

4

Vari´

aveis Aleat´

orias Discretas

4.1

Uniforme Discreta

Seja X uma vari´avel aleat´oria cujos valores poss´ıveis s˜ao representados por x1, x2, . . . , xn. Ent˜ao diz-se

que X segue o modelo uniforme discreto se sua distribui¸c˜ao de probabilidade for da forma:

P(X = xi) =

 

1/n, para i = 1,. . . ,n 0, caso contr´ario. para n ∈ N.

4.2

Bernoulli

Uma vari´avel aleat´oria X com distribui¸c˜ao de probabilidade de Bernoulli ´e usada para modelar situa¸c˜oes onde ocorrem fracassos e sucessos. Uma vari´avel aleat´oria de Bernoulli, tem como caracter´ıstica atribuir um valor a `a ocorrˆencia de fracasso e um valor b `a ocorrˆencia de sucesso, com probabilidades (1 − p) e p. Comumente atribu´ımos 0 `a ocorrˆencia de fracasso e 1 `a ocorrˆencia de sucesso.

Por exemplo, podemos considerar o lan¸camento de uma moeda, no qual sai cara com probabilidade p e sai coroa com probabilidade 1 − p. Ent˜ao podemos associar a esse problema, uma vari´avel aleat´oria X de Bernoulli: X ´e igual a 1 se sai cara e igual a 0 se sai coroa:

X =    1 se sai cara 0 se sai coroa.

Como ´e a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade dessa vari´avel aleat´oria?

Como IX = {1, 0}, temos que encontrar P(X = 1) e P(X = 0). Sendo Ω = {H, T }, ent˜ao:

{X = 1} = {ω ∈ Ω : X(ω) = 1} = {H}. {X = 0} = {ω ∈ Ω : X(ω) = 0} = {T }. Usaremos a seguinte nota¸c˜ao: P({X = x}) = P(X = x). Assim obtemos

P({X = 1}) = P(X = 1) = P({H}) = p.

P({X = 0}) = P(X = 0) = P({T }) = 1 − p.

Logo, a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade de uma vari´avel aleat´oria X de Bernoulli, que denotaremos por X ∼ Bernoulli(p), ´e definida pela seguinte express˜ao:

P(X = x) = px(1 − p)1−x,

(6)

4.3

Binomial

Uma moeda ´e lan¸cada n vezes. Em cada lan¸camento sai cara com probabilidade p e coroa com probabi-lidade (1 − p), independentemente do lan¸camento anterior. Seja X a v.a que indica o n´umero de caras nos n lan¸camentos. Nos referimos a X como sendo uma vari´avel aleat´oria Binomial com parˆametros n e p, onde n ´e o n´umero de ensaios e p a probabilidade de sucesso em cada ensaio. A vari´avel aleat´oria binomial ´e denotada por X ∼ B(n, p). O conjunto Ω nesse caso ´e:

Ω = {HH...H | {z } X=n , HH...HT | {z } X=n−1 , ..., T T...T | {z } X=0 }.

Quais s˜ao os valores que X ∼ B(n, p)? 0, 1, 2, ..., n, ou seja IX = {0, 1, 2, ..., n}.

Qual ´e a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade de uma vari´avel aleat´oria binomial? Temos que encontrar:

P(X = 0), P(X = 1), · · · , P(X = n). Vemos que,

{X = 0} = ”n˜ao sair nenhuma cara” = { T T...T | {z } n coroas } ⇒ P(X = 0) = (1 − p).(1 − p)...(1 − p) | {z } n = (1 − p)n

{X = 1} = ”sair apenas uma cara” = {H T...T | {z } n−1 , T H T...T | {z } n−2 , ..., T T...T | {z } n−1 H} P(X = 1) = P({H T T ...T | {z } n−1 , T H T T...T | {z } n−2 , ..., T T...T | {z } n−1 H}) P(X = 1) = P({HT T ...T } ∪ {T HT ...T }∪, ..., ∪{T T ...T H}) P(X = 1) = P({HT T ...T }) + P({T HT T ...T }) + ... + P({T T ...T H}) P(X = 1) = p(1 − p)n−1+ (1 − p)p(1 − p)n−2+ ... + (1 − p)n−1p P(X = 1) = p(1 − p)n−1+ p(1 − p)n−1+ ... + p(1 − p)n−1 P(X = 1) = np(1 − p)n−1.

Na ´ultima equa¸c˜ao podemos observar que p(1 − p)n−1´e multiplicado por n. Essa parcela ´e espec´ıfica para

o evento {X = 1}, assim para acharmos P(X = k) ´e necess´ario pensarmos em todas as combina¸c˜oes de lan¸camentos em que saem k caras.

Ent˜ao para obtermos P(X = k) devemos multiplicar pk· (1 − p)n−k pelo n´umero de lan¸camentos em

que saem k caras.

n! (n − k)! k!= n k  .

(7)

P(X = k) =n k 

pk(1 − p)n−k, 0 ≤ k ≤ n.

Uma maneira para testarmos se a distribui¸c˜ao de probabilidade acima foi definida corretamente, ´e verificar se o axioma (A2) ´e satisfeito, ou seja, verificar se a soma das probabilidades de X assumir n + 1

valores ´e igual a 1. Temos que Ω = {X = 0} ∪ {X = 1} ∪ {X = 2} ∪ ... ∪ {X = n} = n [ k=0 {X = k}. Ent˜ao P(Ω) = P( n [ k=0 {X = k}) = n X k=0 P(X = k) ⇒ n X k=0 n k  pk(1 − p)n−k= (p + 1 − p)n = 1,

onde foi usado o Binˆomio de Newton: (x + y)n=

n X r=0   n r  xryn−r, para x = p e y = 1 − p.

Exemplo 4.1 Sabe-se que a ocorrˆencia de pe¸cas com algum tipo de imperfei¸c˜ao em uma linha de produ¸c˜ao ´e de 10%. Escolhem-se trˆes pe¸cas de uma urna em que h´a pe¸cas produzidas em um dia de trabalho. As pe¸cas s˜ao retiradas ao acaso e uma de cada vez, sem reposi¸c˜ao. Deseja-se estudar todos os resultados poss´ıveis desse experimento aleat´orio, e o n´umero de pe¸cas defeituosas. Vamos representar ”pe¸ca com defeito”por D e pe¸ca sem defeito por ¯D. Assim, o espa¸co amostral ´e dado por

Ω = {DDD, DD ¯D, D ¯DD, ¯DDD, D ¯D ¯D, ¯D ¯DD, ¯DD ¯D, ¯D ¯D ¯D}.

Seja X a vari´avel aleat´oria que assume o n´umero de pe¸cas defeituosas. Na tabela a seguir temos os valores que X assume e a probabilidade com que assume esses valores. Observe que, pelos dados do exerc´ıcio, a probabilidade de uma pe¸ca estar com ou sem defeito ´e, respectivamente, 0.1 e 0.9.

Elemento de Ω Valores que X assume P(X = . . . )

DDD X(DDD) = 3 (0.1)3 DD ¯D X(DD ¯D) = 2 (0.9)(0.1)2 D ¯DD X(D ¯DD) = 2 (0.9)(0.1)2 ¯ DDD X( ¯DDD) = 2 (0.9)(0.1)2 D ¯D ¯D X(D ¯D ¯D) = 1 (0.9)2(0.1) ¯ D ¯DD X( ¯D ¯DD) = 1 (0.9)2(0.1) ¯ DD ¯D X( ¯DD ¯D) = 1 (0.9)2(0.1) ¯ D ¯D ¯D X( ¯D ¯D ¯D) = 0 (0.1)3

(8)

Definimos a vari´avel aleat´oria X como sendo o n´umero de caras em vinte lan¸camentos, que tem distribui¸c˜ao binomial, com parˆametros n = 20 e p = 1/2.

Logo, a probabilidade de sair oito caras em vinte lan¸camentos, ´e:

P(X = 8) =20 8



(1/2)8(1/2)12.

Exemplo 4.3 Numa cria¸c˜ao de coelhos, 40% s˜ao machos. Ent˜ao qual ´e a probabilidade de nascer pelo menos dois coelhos machos, num dia em que nasceram vinte coelhos?

Definimos a vari´avel aleat´oria X como sendo o n´umero de coelhos machos nascidos neste dia. Sabemos que X assume 0, 1, 2, . . . , 20, e ´e uma vari´avel aleat´oria binomial, com parˆametros n = 20 e p = 0.4.

Ent˜ao a probabilidade de nascer pelo menos dois coelhos machos nesse dia ´e:

P(X ≥ 2) = 1 − P(X < 2) = 1 − [P(X = 0) + P(X = 1)] = 1 −20 0  (0.40)0(0.60)20−20 1  (0.40)1(0.60)19.

4.4

Vari´

aveis aleat´

orias com Distribui¸

ao Geom´

etrica de Probabilidade

Suponha que repitamos independentemente o lan¸camento de uma moeda cuja probabilidade de sair cara ´e p e sair coroa ´e (1 − p), 0 ≤ p ≤ 1. A vari´avel aleat´oria geom´etrica corresponde ao n´umero de lan¸camentos necess´arios at´e sair uma cara pela primeira vez. Usamos a nota¸c˜ao X ∼ Geo(p), para representar que X ´e uma vari´avel aleat´oria com distribui¸c˜ao geom´etrica. Neste caso:

• Podemos precisar de 1 lan¸camento apenas • Podemos precisar de 2 lan¸camentos apenas

.. .

• Podemos precisar de n lan¸camentos ..

.

O espa¸co amostral para esse experimento ´e o conjunto:

Ω = {H, T H, T T H, T T T H...}.

X assume o n´umero de lan¸camentos necess´arios at´e sair a primeira cara. Ent˜ao X pode assumir 1, 2, 3, · · · .

Qual ´e a distribui¸c˜ao de probabilidade de X?

{X = 1} = {H} ⇒ P(X = 1) = p {X = 2} = {T H} ⇒ P(X = 2) = p(1 − p)

(9)

.. . {X = k} = {T T...T | {z } n−1 H} ⇒ P(X = k) = (1 − p)k−1· p,

uma vez que (1 − p)k−1· p, ´e a probabilidade de sair uma sequˆencia de lan¸camentos com k − 1 sucessivas coroas seguidas por uma cara.

Simplificando, diz-se que uma vari´avel aleat´oria tem distribui¸c˜ao geom´etrica, se possui a seguinte distribui¸c˜ao de probabilidade:

P(X = k) = (1 − p)k−1· p, k = 1, 2, . . .

Note que, no caso binomial, o n´umero de repeti¸c˜oes ´e pr´e determinado e aqui este n´umero ´e uma vari´avel aleat´oria. Na interpreta¸c˜ao do modelo geom´etrico, pode-se dizer que a vari´avel aleat´oria X, com distri-bui¸c˜ao geom´etrica, corresponde ao n´umero de ensaios de Bernoulli que precedem o primeiro sucesso.

Agora para verificar se a distribui¸c˜ao de probabilidade foi corretamente definida, vamos provar que a probabilidade de X assumir todos os seus valores ´e igual a 1:

Temos que Ω = {X = 1} ∪ {X = 2} ∪ ... = ∞ [ k=1 {X = k}, k ∈ N. Ent˜ao P(Ω) = P( ∞ [ k=1 {X = k}) = ∞ X k=1 P(X = k) ⇒ ∞ X k=1 p(1 − p)k−1= p 1 1 − (1 − p) = p p= 1.

A ´ultima igualdade ´e consequˆencia da soma dos infinitos termos, de uma progress˜ao geom´etrica, de raz˜ao (1 − p).

5

Exerc´ıcios

1. Considere o espa¸co amostral Ω = {1, 2, 3, 4, 5, 6}, e considere os eventos elementares equiprov´aveis. Seja X uma vari´avel aleat´oria tal que

X(1) = X(2) = X(3) = X(5) = −1 X(4) = X(6) = 1.

Determine a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade de X.

2. Seja Ω = {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Considere os eventos elementares equiprov´aveis. Defina a seguinte vari´avel aleat´oria

(10)

X(1) = X(3) = X(9) = −1. Encontre a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade de X.

3. Seja Ω = {ω1, ω2, ω3, ω4, ω5, ω6, ω7, ω8, ω9, ω10}. Considere que todos os eventos elementatares s˜ao

equiprov´aveis. Definamos em Ω a seguinte vari´avel aleat´oria:

X(ω1) = X(ω2) = X(ω3) = X(ω5) = 5

X(ω4) = X(ω8) = 10

X(ω6) = X(ω7) = X(ω9) = 20

X(ω10) = 30

(a) Determine a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade de X. (b) Calcule a probabilidade de X ser maior ou igual a 10.

4. Experimento Aleat´orio: Uma moeda honesta ´e lan¸cada duas vezes. Seja X o n´umero de ocorrˆencias de caras. Encontre a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade de X.

5. Nas 3 situa¸c˜oes seguintes, calcule explicitamente a probabilidade pedida.

(a) Uma moeda honesta ´e lan¸cada 3 vezes. Qual a probabilidade de serem obtidas 2 caras? Dica: Neste caso a vari´avel aleat´oria X ´e o n´umero de caras em 3 lan¸camentos. Ent˜ao X tem distribui¸c˜ao binomial de parˆametros n = 3 e p = 1/2.

(b) Um dado honesto ´e lan¸cado cinco vezes. Qual ´e a probabilidade de se obter face 5 no m´aximo 3 vezes?

Dica: Neste caso a vari´avel aleat´oria X ´e o n´umero de vezes que aparece face 5 em 5 lan¸camentos. Ent˜ao X tem distribui¸c˜ao binomial de parˆametros n = 5 e p = 1/6. E a probabilidade que se quer calcular ´e P(X ≤ 3).

(c) Dez pe¸cas s˜ao extra´ıdas, ao acaso, com reposi¸c˜ao, de um lote contendo 500 pe¸cas. Qual ´e a probabilidade de que todas sejam defeituosas, sabendo-se que 10% das pe¸cas do lote s˜ao defeituosas.

Dica: Neste caso a vari´avel aleat´oria X ´e o n´umero de pe¸cas defeituosas num lote de 10 pe¸cas. Ent˜ao X tem distribui¸c˜ao binomial de parˆametros n = 10 e p = 0, 1. E a probabilidade que se quer calcular ´e P(X = 10).

6. Acredita-se que 20% dos moradores das proximidades de uma grande ind´ustria sider´urgica tem alergia aos poluentes lan¸cados ao ar. Admitindo que este percentual de al´ergicos ´e real (correto), calcule a probabilidade de que pelo menos 4 moradores tenham alergia entre 13 selecionados ao acaso.

(11)

7. Suponha um jogo infantil onde h´a a representa¸c˜ao de uma estrada de 100km que liga a cidade B `a cidade A. A estrada ´e tortuosa e est´a dividida em 100 quadradinhos de 1km. O jogo come¸ca com todos os jogadores na cidade B. ´E escolhida uma ordem entre os jogadores, e cada um lan¸ca um dado honesto duas vezes, e de maneira independente. A soma dos resultados corresponde `a distˆancia que cada jogador percorrer´a em cada rodada. Ganha aquele que chegar primeiro na cidade A.

(a) Encontre Ω.

Vocˆe concorda que os jogadores est˜ao mais interessados na soma dos ressultados do lan¸camento do que com os elementos de Ω? Por isso, ´e interessante definir a vari´avel aleat´oria S que associa a cada elemento de Ω a soma dos resultados dos lan¸camentos.

(b) Encontre {S = 8}, {S = 12}.

(c) Se o dado tivesse apenas 3 faces, como seria a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade de S? 8. Considere que vocˆe esteja numa situa¸c˜ao dif´ıcil. Vocˆe vai assistir a aula de uma disciplina e descobre

que o professor preparou uma prova surpresa. Agora vocˆe est´a diante de uma prova teste com 10 quest˜oes, cada uma com 4 alternativas equiprov´aveis, e somente uma correta, e est´a totalmente despreparada. Vocˆe sequer apareceu nas ´ultimas aulas. Vocˆe n˜ao foi muito bem na primeira prova do curso, e sabe que se tirar 6 nessa prova vocˆe passa, caso contr´ario vocˆe vai ter que fazer a recupera¸c˜ao. Vocˆe decide responder `as quest˜oes de maneira aleat´oria e de forma que a resposta de uma n˜ao influencie nas outras e vice-versa, ou seja de maneira independente.

(a) Considere a seguinte var´ıavel aleat´oria: Ri= 1 se a i-´esima resposta for correta, e Ri= 0 se a

i-´esima resposta n˜ao for correta. Encontre a distribui¸c˜ao de massa de probabilidade de Ri.

(b) Qual ´e a probabilidade de vocˆe passar na disciplina?

9. Trˆes em cada quatro alunos de uma universidade fizeram cursinho antes de prestar vestibular. Se 16 alunos s˜ao selecionados ao acaso, qual ´e a probabilidade de que:

(a) Pelo menos 12 tenham feito cursinho? (b) No m´aximo 13 tenham feito cursinho? (c) Exatamente 12 tenham feito cursinho?

10. Num teste tipo certo/errado, com 50 quest˜oes, qual a probabilidade de que um aluno acerte 80% das quest˜oes, supondo que ele as responda ao acaso?

Referências

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