terça-feira, 4 de dezembro de 2012

INTRODUCAO A PROBABILIDADES

INTRODUÇÃO  A PROBABILIDADES



Probabilidade é o ramo estatística que trata de fenomenos aleatorio.
 

Exemplo: Antes de aumentar o limite da velocidade em nossas estradas, devemos procurar estimar a probabilidade do aumento de acidentes fatais.

OBJECTIVOS:
    É aplicada em inúmeros fenomenos e utilizada para o desenvolvimento teórico da estatística.   

    Oferece base para inferências estatísticas clássica devido á sua afinidade com o teorema do limite central

 Ao lidarmos com problemas de probabilidade, vamos encontrar os seguintes conceitos: experimentos, eventos e a coleção de todos os resultados possíveis.

    DEFINIÇÕES
Um experimento - é qualquer processo que permite ao pesquisador fazer observações.

Um evento- é uma coleção de resultados de experimento

O espaço amostral de um experimento consiste em todos os eventos simples possíveis.

Ex: O lançamento de dado é um experimento. E o resultado 4 é um evento; e o espaço amostral consiste nesses eventos simples: 1,2,3,4,5,6.

?Qual é o espaço amostral no lançamento de uma moeda.

    DEFINIÇÃO CLÁSSICA DE PROBABILIDADE
    P(A)=no de resultados favoráveis a A/no resultados possíveis

P –denota-se probabilidade;
A,B,C denotam eventos específicos
P(A) denota a probabilidade de ocorrência do evento A.
Axiomas:
    Axioma 1: 0 ≤ P(A) ≤1Para qualquer evento
    Axioma 2: P(s)=1
   Axioma  3: Se dois acontecimentos A e B forem mutuamente exclusivos a sua interseção e igual ao conjunto vazio.
   
Eventos complementares                                              
    Definição: Complento de um evento A, denotado por   A, consiste em todos os resultados em que o evento A não ocorre.
    Operações Matemáticas das Probabilidades
Regra de Adição
1.UNIAO
    A+B (A ocorre ou B ocorre ou Ambos)


2. Intersecção
    A*B (Ocorre A e B ocorre)
3. Complementar
    P(A) = 1 - P(A) (não ocorre A)
Regra formal de Adição.
P(A ou B)= P(A) +P(B) - P(A e B)
Onde P(A e B) denota a probabilidade de ocorrência simultânea de A e B em mesmo experimento.

 Por exemplo, se a probabilidade de um indivíduo ser do grupo sanguíneo A é 0.43 e de ser do grupo B é 0.08 então a probabilidade de um indivíduo ser do grupo A ou B é 0.51.

P(gA) = 0.43   e    P(gB) = 0.08
 Adição
P(gA ou gB) = P(gA) + P(gB)
                    = 0.42 + 0.08
                    = 0.51



Exemplo da Intersecção.
Sejam os acontecimentos:
A= {Saida da face par} ={2,4,6}
B= {Saida de face múltipla de 3}
A e B ={ Saida da face par e múltipla de 3} = {6}

Acontecimento impossivel
E= { Saida de face10 no lançamento de um dado} =Ø





 Eventos Mutuamente Exclusivos-  dois eventos A e B são mutuamente exclusivos se eles não pode ocorrer simultaneamente, isto é A intersecção com  B é igual ao conjunto vazio.
    Exemplo:
E: jogar um dado e observar o resultado
S={ 1, 2, 3, 4, 5, 6}
Sejam os eventos: A= {ocorrer numero par} e
                   B= {ocorrer numero ímpar}.

Evento A={  2, 4, 6}
Evento B ={ 1, 3, 5,}
A e B =Ø {conjunto vazio}
         
Evento complementar
Ex: A Medimoc deseja testar um novo produto a ser usado na fabricação de luvas. Um grupo de teste consiste em 20 homens e 30 mulheres.
Escolhida aleatoriamente uma pessoa desse grupo de teste, determine a probabilidade de não ser homem?
    Solução: P( não escolher um homem)= 30/50= 0.6



Regra da Multiplicação
    Dois eventos A e B sao INDEPENDETES se a ocorrência de um deles na afecta a probabilidade de ocorrência do outro. Se A e B nao são independentes dizem-se DEPEDENTES
Exemplo:
P(A e B)= P(A) * (PB) se A e B são independentes
P(A e B)= P(A) * P(B/A) se A e B são Dependentes

Probabilidade Condicional
Definição: A probabilidade condicional de  B dado A é a probabilidade de ocorrência do evento B, sabido que o evento A ja ocorreu. Pode  ser determinada dividindo-se a probabilidade de ocorrência de ambos os eventos A e B pela probabilidade do evento A;

P(B/A)=P(A e B)/P(A)

N.B:Dois eventos A e B são independentes se:
           P(B/A) = P(B) ou P(A e B) = P(A) *P(B)

Ex: se P(B/A) =0.3 e P(B) =0.3, então P(B/A)=P(B) e concluimos que A e B são independentes. O evento B não afectado pelo evento A

Dois eventos A e B são dependentes se:
          P(B/A) ≠ P(B) ou P(A e B) ≠ P(A) *P(B)

Ex:
Relação  entre Criminoso e Vítima

A) se uma pessoa é seleccionada aleatoriamente, qual é a probabilidade de ela ter sido vítima de um estranho, dado que foi escolhida uma vítima de furto?
    Solução: Queremos P(estranho/furto). Se a pessoa seleccionada  foi vítima de furto  então teremos:
    P(estranho/ furto)=379/505= 0.750   ou

P(estranho/furto)=P(furto e estranho)/ P( furto)= (379/2000)/(505/2000)=0.750



INTRODUÇÃO A DISTRIBUIÇÃO NORMAL

A Distribuição Normal - é a distribuição de probabilidade mais importante na Estatística. É também conhecida como distribuição de Gauss ou Laplace-Gauss.

    Diz- se uma variável aleatória contínua tem distribuição normal se essa distribuição é simétrica e apresenta a forma de um sino.
   

Escreve-se simbolicamente:
Definem completamente uma curva normal-(X ~ N(μ,σ2),

     X= N(μ,σ2) lê-se “a variável aleatoria X tem distribuição normal com média μ e variância σ2

Distribuição Normal Padronizada

É uma distribuição de probabilidade que tem a média 0 e desvio-padrão 1.


 X= N(0;1) lê-se “a variável aleatoria Z tem distribuição normal com média 0 e variância 1. Ou simplesmente, distribuição normal padrão

Usando a fórmula de transformação qualquer variável  aleatória normal X é convertida em uma variável normal padronizada Z

Z=(X-µ)/ σ
Onde: σ é o desvio padrão
          µ é a média aritmética

Na distribuição normal padronizada, a variável Z possui média=0 e desvio padrão=1

Z é a variável contínua que representa o número de desvios da média.

    A área sob a curva corresponde á probabilidade de a variável aleatótia assumir qualquer valor real, deve ser um valor entre 0 e 1

                    Cálculo de probabilidades


Uso de Tabelas de Distribuicao Normal Padrao
    Há vários tipos de tabelas que oferecem áreas (probabilisticas) sob curva normal padrão.

O tipo mais frequente e a tabela da faixa central, esta nos dá a área sob a curva normal padrão entre Z=0 e qualquer valor positivo Z.

A semetria em torno de Z =0 permite obter a área entre quaisquer valores de Z (positivos e negativos)

Ex: A tabela oferece a área entre 0 e Z0 ou P(0 ≤ Z ≤ Zo)
 Exemplo:

a) P(0 ≤ Z ≤ 1)

b) P(-2,55< Z< 1.2)

c ) P( Z ≤ 1.93)



 Resolucao
Para se obter probabilidade, basta entrar com abscissa 1.0( na primeira coluna) e 0.00( na primeira linha) da tabela. Assim:

a) P(0 ≤ Z ≤ 1)=0.3413

b) P(-2,55< Z< 1.2)=0.3849+0.4946= 0.8795

c) P( Z>1.93)=0.5000 - 0.4732= 0.0268








exercicios:
As alturas dos estudantes de uma determinada escola sao normalmente distribuidas com media 1.60m e desvio padrao 0.30m. Encontre a probabilidade de um aluno medir:

a) entre 1.50 e 1.80m

Sabe-se que:
µ=1.60 e σ=0.30



Distribuicao normal


Faca X a variavel normal altura dos alunos. Entao
a)P(1.50 ≤ X ≤ 1.80);

Padronizando teremos:

Z1=(X-µ)/ σ =(1.50-1.60)/0.30=-0.33 e
Z2=( X-µ)/ σ =(1.80-1.60)/0.33 = 0.67

a) P(Z1 ≤ Z ≤ Z2);
P(-0.33 ≤ Z ≤ 0.67) = 0.1293+0.2486=0.3779= 37.79%


EXERCICIOS:

b) Mais de 1.75m
P( X> 1.75)
 Z1=(1.75-1.60)/0.30 = 0.5 ;
P(Z>Z1)
P(Z > 0.5)= 0.500-0.1915= 0.3085






C) menos de 1.48m

P( X< 1.48)

Z1=(1.48-1.60)/0.30 =-0.4 ;

P(Z<Z1) ;

P(Z < -0.4)= o.500-0.1554 = 0.3446


Calculando valores a partir da probabilidade
Para fazer este calculo deve-se:

1) Lembrar que percentagem ou probabilidade são  áreas do gráfico, e náo valores de Z


2) A leitura da tabela  e invertida


3)Aplicar a variação da fórmula de padronização                 X=µ+Z* σ












EXEMPLO:
d) Qual deve ser a medida minima para escolhermos 10% dos mais altos?

O problema é inverso dos anteriores pois neste caso tem-se a probabilidade e deseja-se a medida

Para se encontrar o valor de Z que deixa 0.10 a direita, deve-se entrar na tabela com 0.40, assim descobrimos que Z=1.28. Logo
Z=(X-µ)/ σ = 1.28
     (X-1.60)/0.30 ; Portanto X = 1,98m deve ser a medida para se encontar 10% dos mais altos.



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