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06/04/2014 1 06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades Estatística Aplicada I Prof. Dr. Jorge Teófilo de Barros Lopes Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia Campus de Belém Curso de Engenharia Mecânica 06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades Capítulo II Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia Teoria das Probabilidades Campus de Belém Curso de Engenharia Mecânica

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

Estatística Aplicada I

Prof. Dr. Jorge Teófilo de Barros Lopes

Universidade Federal do Pará

Instituto de Tecnologia

Campus de BelémCurso de Engenharia Mecânica

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

Capítulo II

Universidade Federal do Pará

Instituto de Tecnologia

Teoria das Probabilidades

Campus de BelémCurso de Engenharia Mecânica

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� Introdução

� Aleatoriedade

� Experimento aleatório

� Espaço amostral

� Evento

� Eventos mutuamente exclusivos

� Probabilidade

Teoria das Probabilidades - Sumário

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

� Teoremas fundamentais

� Probabilidades finitas dos espaços amostrais finitos

� Espaços amostrais finitos equiprováveis

� Probabilidade condicional

� Teorema do produto

� Independência estatística

� Teorema de Bayes

Teoria das Probabilidades - Sumário

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� Introdução

� Aleatoriedade

� Experimento aleatório

� Espaço amostral

� Evento

� Eventos mutuamente exclusivos

� Probabilidade

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2.1 Introdução

A estatística tem por objetivo obter, organizar e analisar dadosestatísticos, a fim de descrevê-los e explicá-los, além dedeterminar possíveis correlações e nexos causais.

A estatística se utiliza das teorias probabilísticas para explicar afrequência da ocorrência de eventos, tanto em estudosobservacionais quanto experimentais.

Em outras palavras, a estatística procura modelar a aleatoriedade

e a incerteza de forma a estimar ou possibilitar a previsão defenômenos futuros, conforme o caso.

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2.1 Introdução

� Estudo dos fenômenos de observação: deve-se distinguiro próprio fenômeno e o modelo matemático que melhor oexplique, se determinístico ou probabilístico.

� Modelo determinístico:

• Adotado para explicar fenômenos submissos às leissistemáticas.

• Baseia-se, portanto, num encadeamento em que arelação causa-efeito pressupõe nexos definidos emforma unívoca e imutável.

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2.1 Introdução

� Modelo probabilístico:

• Adotado para explicar os fenômenos aleatórios, quesão aqueles cujos resultados, mesmo em condiçõesnormais de experimentação, variam de umaobservação para outra, dificultando dessa maneira aprevisão de um resultado futuro.

• Portanto, esses fenômenos são insubmissos às leissistemáticas, pois são regidos ou influenciados peloacaso.

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2.1 Introdução

� A estatística estuda os fenômenos aleatórios e o modelomatemático será o cálculo das probabilidades.

� Diante de um acontecimento aleatório é possível, àsvezes, atribuir-lhe uma lei ou distribuição de

probabilidade.

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� Introdução

� Aleatoriedade

� Experimento aleatório

� Espaço amostral

� Evento

� Eventos mutuamente exclusivos

� Probabilidade

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2.2 Aleatoriedade

� Aleatoriedade ou acontecimento aleatório pode ser explicadoconsiderando-se as seguintes afirmações:

a- Se x + 8 = 3x – 4, então x = 6;b- A próxima carta retirada de um baralho será um ás.

• A afirmação a pode ser confirmada ou negada de formaconclusiva, utilizando-se elementos da matemática; éuma afirmação categórica (verdadeira ou falsa).

• Na afirmativa b, entretanto, somente pode ser afirmadoque o fato é possível, mas que é possível, também, asaída de qualquer uma das 52 cartas do baralho.

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2.2 Aleatoriedade

� No segundo caso somente a realização do experimentopermitirá estabelecer se a afirmação é falsa ou verdadeira;trata-se de um acontecimento aleatório

� Em geral, os acontecimentos aleatórios se caracterizam poradmitirem dois ou mais resultados possíveis, e não se temelementos de juízo suficientes para predizer qual delesocorrerá em um determinado experimento.

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� Aleatoriedade

� Experimento aleatório

� Espaços amostral

� Evento

� Eventos mutuamente exclusivos

� Probabilidade

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2.3 Experimento Aleatório

� Características:

Para que um experimento seja considerado aleatório énecessário que apresente as seguintes características:

1. Cada experimento poderá ser repetido indefinidamentesob as mesmas condições;

2. Não se conhece, a priori, um particular valor doexperimento; entretanto, pode-se descrever todos ospossíveis resultados (as possibilidades);

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2.3 Experimento Aleatório

� Características:

3. Quando o experimento for repetido um grande númerode vezes, surgirá uma regularidade na apresentação dosresultados, ou seja, ocorrerá uma estabilização dafração freqüência relativa:

n

rf =

onde: n é o número de repetições, er é o número de sucessos de um particular

resultado estabelecido antes da realização doexperimento.

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2.3 Experimento Aleatório

� Exemplos:

• Jogar um dado e observar o número mostrado na face superior.

• Jogar uma moeda um certo número de vezes e observar o número de coroas obtidas.

• Contar o número de peças defeituosas da produção diária da máquina “A”.

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� Aleatoriedade

� Experimento aleatório

� Espaço amostral

� Evento

� Eventos mutuamente exclusivos

� Probabilidade

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2.4 Espaço Amostral

� Definição:

• Para cada experimento aleatório E, define-se espaçoamostral S como o conjunto de todos os possíveisresultados desse experimento (Fonseca e Martins, 1996).

- Exemplos:

a) E: jogar um dado e observar o número na face superior.S = {1, 2, 3, 4, 5, 6}

b) E: lançar duas moedas e observar o resultado.S = {(c, c), (c, k), (k, c), (k, k)}, onde c- cara e k- coroa.

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2.4 Espaço Amostral

- Exemplos:

c) E: Fabricar um lâmpada, colocá-la em um suporte,acendê-la e registrar o tempo de funcionamento atéfundir o filamento:S = {t : t ≥ 0}

d) E: Registrar a temperatura continuamente durante umperíodo de 24 horas em uma determinada localidade;as temperaturas mínima e máxima são registradas:S = {(x, y) : x ≤ y}, onde x é a temperatura mínima e y a

máxima

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2.4 Espaço Amostral

- Exemplos:

e) E: Admitir que a temperatura mínima nessa localidade não poderá ser menor que um certo valor (m) e a temperatura máxima não poderá ser superior a um certo valor (M).S = {(x, y) : m ≤ x ≤ y ≤M}

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� Introdução

� Aleatoriedade

� Experimento aleatório

� Espaço amostral

� Evento

� Eventos mutuamente exclusivos

� Probabilidade

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2.5 Evento

� Definição:

• É um conjunto de resultados do experimento.

• Em analogia com os conjuntos, é um subconjunto de S.

Observação: - Em particular, o espaço amostral, S, e o conjunto vazio,

, são eventos.- S é dito o evento certo e o evento impossível.

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2.5 Evento

- Exemplo 1:

E: lançar o dado e observar o número da face superior.S = {1, 2, 3, 4, 5, 6}

Eventos:A: ocorrer número par: A = {2, 4, 6}

B: ocorrer número impar: B = {1, 3, 5}

C: ocorrer número múltiplo de 2 e 3: C = {6}.

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2.5 Evento

- Exemplo 2:

E: jogar três moedas e observar o resultado.S = {(c, c, c), (c, c, k), (k, c, c), (c, k, c),

(k, k, k), (k, k, c), (c, k, k), (k, c, k)}

Eventos:A: ocorrer pelo menos duas caras:

A = {(c, c, k), (k, c, c), (c, k, c), (c, c, c)}

B: ocorrer somente coroa: B = {(k, k, k)}.

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2.5 Evento

• Observações:

- Sendo S um espaço amostral finito com n elementos, pode-se verificar que o número total de eventos extraídos de S é dado por 2n;

- No exemplo 1 (lançamento do dado), o número total de eventos é 26 = 64.

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2.5 Evento

• Observações:

- A partir do uso das operações com conjuntos, novos eventos podem ser formados:

a) é o evento que ocorre se A ocorre ou B ocorre ou ambos ocorrem;

b) é o evento que ocorre se A e B ocorrem simultaneamente;

c) é o evento que ocorre se A não ocorre.

BA ∩∩∩∩

BA ∪∪∪∪

A

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2.5 Evento

- Exemplo:

E: lançar um dado e observar o resultado.

S = {1, 2, 3, 4, 5, 6}

A = ocorrer número múltiplo de 2: A = {2, 4, 6}

B = ocorrer número múltiplo de 3: B = {3, 6}

= {2, 3, 4, 6}

= {6}

= {1, 3, 5}

= {1, 2, 3, 4, 5}

BA ∪∪∪∪

BA ∩∩∩∩

A

BA ∩∩∩∩

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� Introdução

� Aleatoriedade

� Experimento aleatório

� Espaço amostral

� Evento

� Eventos mutuamente exclusivos

� Probabilidade

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2.6 Eventos Mutuamente exclusivos

� Dois eventos A e B são denominados mutuamenteexclusivos se os mesmos não puderem ocorrersimultaneamente, ou seja, φφφφ====∩∩∩∩ BA

• Exemplo: E: lançar um dado e observar o resultado.S = {1, 2, 3, 4, 5, 6}

A = ocorre número par – A = {2, 4, 6}

B = ocorrer número ímpar – B = {1, 3, 5}

;logo, A e B são mutuamente exclusivos, pois aocorrência de um número que seja par e ímpar nãopode ser verificada como decorrência do mesmo evento.

φφφφ====∩∩∩∩ BA

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� Introdução

� Aleatoriedade

� Experimento aleatório

� Espaço amostral

� Evento

� Eventos mutuamente exclusivos

� Probabilidade

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2.7 Probabilidade

� Definição:

- Dado um experimento aleatório E, sendo S o seu espaço amostral, a probabilidade de um evento A ocorrer, P(A), é uma função definida em S que associa a cada evento um número real, satisfazendo os seguintes axiomas:

(i) 0 ≤ P(A) ≤ 1;

(ii) P(S) = 1;

(iii) Se A e B forem eventos mutuamente exclusivos , então )B(P)A(P)BA(P ++++====∪∪∪∪φφφφ====∩∩∩∩ BA

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� Teoremas fundamentais

� Probabilidades finitas dos espaços amostrais finitos

� Espaços amostrais finitos equiprováveis

� Probabilidade condicional

� Teorema do produto

� Independência estatística

� Teorema de Bayes

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2.8 Teoremas Fundamentais

• T1: Se é o conjunto vazio, então .

• Demonstração:

- Seja A um evento qualquer, A e são disjuntos, pois ;

- De (iii), temos que ;

- Como , então ou

- Logo .

φφφφφφφφ ====∩∩∩∩A

)(P)A(P)A(P φφφφφφφφ ++++====∩∩∩∩

AA ====∪∪∪∪φφφφ )(P)A(P)A(P φφφφ++++====

0)(P ====φφφφ

0)(P ====φφφφ

φφφφ

φφφφ

)A(P)A(P)(P −−−−====φφφφ

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2.8 Teoremas Fundamentais

• T2: Se Ā é o complemento do evento A, então P(Ā) = 1 – P(A).

• Demonstração:

- Do diagrama, pode-se escrever .

- Como (são mutuamente exclusivos),

;

- De (ii) 1 = P(A) + P(Ā),

- Logo P(Ā) = 1 – P(A).

AAS ∪∪∪∪====

)A(P)A(P)AA(P ++++====∪∪∪∪

)A(P)A(P)S(P ++++====

S

φφφφ====∩∩∩∩ AA

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2.8 Teoremas Fundamentais

• T3: Se , então P(A) ≤ P(B).

• Demonstração:

- Do diagrama, pode-se escrever que .

- Como (são mutuamente exclusivos),,

e

P(B) – P(A) ≥ 0, (de i), tem-se que

P(A) ≤ P(B).

)BA(AB ∩∩∩∩∪∪∪∪====

)BA(P)A(P)B(P ∩∩∩∩++++====

)A(P)B(P)BA(P −−−−====∩∩∩∩

S

AB

φφφφ====∩∩∩∩∩∩∩∩ )BA(A

BA ⊂⊂⊂⊂

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• T4: (Teorema da soma) Se A e B são dois eventos quaisquer, então .

• Demonstração: a) Se A e B são mutuamente exclusivos , recai-se no axioma (iii);

2.8 Teoremas Fundamentais

)BA( φφφφ====∩∩∩∩

)BA(P)B(P)A(P)BA(P ∩∩∩∩−−−−++++====∪∪∪∪

AB

BA ∩∩∩∩

S

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• Demonstração:

b) Se A e B não são mutuamente exclusivos , tem-se:

- Os eventos A e são mutuamente exclusivos; logo, pelo axioma (iii)

- Mas , B é a união dos eventos mutuamente exclusivose ;

- Logo,

2.8 Teoremas Fundamentais

)BA( φφφφ≠≠≠≠∩∩∩∩

)BA( ∩∩∩∩

)BA(P)A(P)BA(P)]BA(A[P ∩∩∩∩++++====∪∪∪∪====∩∩∩∩∪∪∪∪

)AB( ∩∩∩∩ )AB( ∩∩∩∩

).BA(P)BA(P)B(P ∩∩∩∩++++∩∩∩∩====A

BBA ∩∩∩∩

S

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• Demonstração:

- Substituindo o valor de na expressão anterior, tem-se:

- Analogamente, para três eventos tem-se:

2.8 Teoremas Fundamentais

)BA(P)B(P)A(P)BA(P ∩∩∩∩−−−−++++====∪∪∪∪

)BA(P)B(P)BA(P ∩∩∩∩−−−−====∩∩∩∩

)CBA(P

)CB(P)CA(P)BA(P

)C(P)B(P)A(P)CBA(P

∩∩∩∩∩∩∩∩++++

++++∩∩∩∩−−−−∩∩∩∩−−−−∩∩∩∩−−−−

−−−−++++++++====∪∪∪∪∪∪∪∪

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� Teoremas Fundamentais

� Probabilidades finitas dos espaços amostrais finitos

� Espaços amostrais finitos equiprováveis

� Probabilidade condicional

� Teorema do produto

� Independência estatística

� Teorema de Bayes

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Seja S um espaço amostral finito S = {a1, a2, ..., an}.

• Considere-se o evento formado por um resultado simples A = {ai}.

• A cada evento simples {ai} associa-se um número pi

denominado probabilidade de {ai}, que satisfaz as condições: a) pi ≥ 0, i = 1, 2, ..., n

b) p1 + p2 + ...+ pn = 1

• A probabilidade de cada evento composto (mais de um elemento) é definida, então, pela soma das probabilidades dos pontos de A.

2.9 Probabilidades Finitas dos S Finitos

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• Exemplo: Três cavalos A, B e C estão em uma corrida. Se Atem duas vezes mais probabilidades de ganhar de B, e B tem duas vezes mais probabilidade de ganhar de C, quais são as probabilidades de cada um dos cavalos ganhar? Qual seria a probabilidade de B ou C ganhar?

• Solução:P(C) = p ; P(B) = 2.P(C) = 2p ; P(A) = 2.P(B) = 4p

Como P(A) + P(B) + P(C) = 1, então4p + 2p + p = 1, de onde se obtém p = 1/7.

Logo: P(A) = 4/7; P(B) = 2/7 e P(C) = 1/7.

2.9 Probabilidades Finitas dos S Finitos

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• Solução (continuação):

- Qual a probabilidade de B ou C ganhar?

Do axioma (iii):

= 2/7 + 1/7 = 3/7.)C(P)B(P)CB(P ++++====∪∪∪∪

2.9 Probabilidades Finitas dos S Finitos

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� Probabilidades finitas dos espaços amostrais finitos

� Espaços amostrais finitos equiprováveis

� Probabilidade condicional

� Teorema do produto

� Independência estatística

� Teorema de Bayes

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• O espaço amostral chama-se equiprovável quando à cada ponto amostral desse espaço está associada a mesma probabilidade.

• Portanto, se S contém n pontos, então a probabilidade de cada ponto será igual a 1/n.

• Se um evento A contém r pontos, então:

2.10 Espaços Amostrais Finitos Equiprováveis

====

n

1.r)A(P

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23

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Frequentemente, este método de avaliar a probabilidade é enunciado da seguinte forma:

)casosdetotalºn(NTC

)favoráveiscasosdeºn(NCF)A(P

ou

ocorreSamostralespaçooqueemvezesdeºn

ocorrerpodeAeventooqueemvezesdeºn)A(P

====

====

2.10 Espaços Amostrais Finitos Equiprováveis

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Exemplo 1: Numa escolha aleatória de uma carta de baralho com 52 cartas, qual a probabilidade de sair um rei? e uma carta de copas?

• Solução: Seja A = {a carta é um rei} e B = {A carta é de copas}

4

1

52

13

cartasdetotalºn

copasdecartasdeºn)B(P

13

1

52

4

cartasdetotalºn

reisdeºn)A(P

============

============

2.10 Espaços Amostrais Finitos Equiprováveis

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Na maioria dos casos, utiliza-se os conhecimentos de análise combinatória (Teoria de Contagem) para se obter o número de casos favoráveis e o número total de casos.

• Exemplo 2: De um lote de doze peças onde quatro são defeituosas, retira-se duas peças. Calcular a probabilidade:a) de ambas serem defeituosas;b) de ambas não serem defeituosas;c) de pelo menos uma ser defeituosa.

2.10 Espaços Amostrais Finitos Equiprováveis

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Soluções:

a) A = {ambas são defeituosas}

11

1

66

6

NTC

NCF)A(P,Logo

vezes66!10.1.2

!10.11.12

)!212(!2

!12CocorrerpodeS

vezes6!2.1.2

!2.3.4

)!24(!2

!4CocorrerpodeA

2,12

2,4

===

==−

=

==−

=

2.10 Espaços Amostrais Finitos Equiprováveis

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Soluções:

b) B = {ambas não são defeituosas}

33

14

66

28

NTC

NCF)B(P,Logo

vezes66!10.1.2

!10.11.12

)!212(!2

!12CocorrerpodeS

vezes28!6.1.2

!6.7.8

)!28(!2

!8CocorrerpodeB

2,12

2,8

===

==−

=

==−

=

2.10 Espaços Amostrais Finitos Equiprováveis

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Soluções:

c) C = {pelo menos uma é defeituosa}

33

19

33

141)B(P1)C(P

BCouBdeocomplementoéC

=−=−=

=

2.10 Espaços Amostrais Finitos Equiprováveis

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

� Teoremas fundamentais

� Probabilidades finitas dos espaços amostrais finitos

� Espaços amostrais finitos equiprováveis

� Probabilidade condicional

� Teorema do produto

� Independência estatística

� Teorema de Bayes

Teoria das Probabilidades - Sumário

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Considere o experimento aleatório E: lançar um dado e observar o resultado, e o evento A = {sair o nº 3}. EntãoP(A) = 1/6.

• Considere agora o evento B = {sair um nº ímpar} = {1, 3,5}, então P(B) = 1/2.

• A probabilidade de ocorrer o evento A condicionada à ocorrência do evento B, representada por P(A/B), será P(A/B) = 1/3.

2.11 Probabilidade Condicional

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Com a informação da ocorrência do novo evento, reduz-se o espaço amostral. No exemplo dado, S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} foi reduzido para S* = {1, 3, 5}, e é neste espaço reduzido que a probabilidade do novo evento é avaliada.

• Definição: Se A e B são dois eventos, a probabilidade do evento A ocorrer quando o evento B tiver ocorrido é denominada probabilidade condicionada, P(A/B), dada por:

.ocorreujápois,0)B(P,)B(P

)BA(P)B/A(P ≠≠≠≠

∩∩∩∩====

2.11 Probabilidade Condicional

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Para o exemplo apresentado, tem-se:

3

1

21

61

)B(P

)BA(P)B/A(P ========

∩∩∩∩====

• No caso de aplicações mais complexas, é mais prático se utilizar a seguinte fórmula:

)B(NCF

)BA(NCF

NTC)B(NCF

NTC)BA(NCF

)B(P

)BA(P)B/A(P

∩∩∩∩====

∩∩∩∩

====∩∩∩∩

====

2.11 Probabilidade Condicional

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Exemplo: No experimento do lançamento de dois dados, considere os eventos: A = {(x1,x2)|(x1 + x2) = 10} e B = {(x1,x2)| x1 > x2}, onde x1 é o resultado do dado 1 e x2 o resultado do dado 2. Avalie P(A), P(B) e P(B/A).

• Soluções:S = {(1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (1,5), (1,6), A = {(6,4), (5,5), (4,6)}

(2,1), (2,2), (2,3), (2,4), (2,5), (2,6), B = {(2,1), (3,1), (4,1), (5,1),

(3,1), (3,2), (3,3), (3,4), (3,5), (3,6), (6,1), (3,2), (4,2), (5,2),

(4,1), (4,2), (4,3), (4,4), (4,5), (4,6), (6,2), (4,3), (5,3), (6,3),

(5,1), (5,2), (5,3). (5,4), (5,5), (5,6), (5,4), (6,4), (6,5)}

(6,1). (6,2), (6,3), (6,4), (6,5), (6,6)} A ∩ B = {(6,4)}

2.11 Probabilidade Condicional

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Soluções:

.3

1

)A(NCF

)BA(NCF)A/B(P

;15

1

)B(NCF

)BA(NCF)B/A(P

;12

5

36

15

NTC

)B(NCF)B(P

;12

1

36

3

NTC

)A(NCF)A(P

====∩∩∩∩

====

====∩∩∩∩

====

============

============

2.11 Probabilidade Condicional

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

� Teoremas fundamentais

� Probabilidades finitas dos espaços amostrais finitos

� Espaços amostrais finitos equiprováveis

� Probabilidade condicional

� Teorema do produto

� Independência estatística

� Teorema de Bayes

Teoria das Probabilidades - Sumário

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• O Teorema do Produto pode ser enunciado a partir da definição de probabilidade condicional, como:

“A probabilidade da ocorrência simultânea de dois eventos, A e B, do mesmo espaço amostral, é igual ao produto da probabilidade de um deles ocorrer pela probabilidade condicional do outro em relação ao primeiro”.

• Assim:

2.12 Teorema do Produto

)A/B(P).A(P)BA(P)A(P

)BA(P)A/B(P

)B/A(P).B(P)BA(P)B(P

)BA(P)B/A(P

====∩∩∩∩⇒⇒⇒⇒∩∩∩∩

====

====∩∩∩∩⇒⇒⇒⇒∩∩∩∩

====

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Exemplo: Em um lote de peças contendo doze unidades onde quatro são defeituosas, duas são retiradas, uma após a outra, sem reposição. Qual a probabilidade de que ambas não sejam defeituosas?

• Solução: A = { a primeira peça retirada é boa}

B = {a segunda peça retirada é boa}

33

14

11

7

12

8)B/A(P).B(P)BA(P ====⋅⋅⋅⋅========∩∩∩∩

2.12 Teorema do Produto

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

� Teoremas fundamentais

� Probabilidades finitas dos espaços amostrais finitos

� Espaços amostrais finitos equiprováveis

� Probabilidade condicional

� Teorema do produto

� Independência estatística

� Teorema de Bayes

Teoria das Probabilidades - Sumário

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Definição: Um evento A é considerado independente de um outro evento, B, se a probabilidade de A é igual a probabilidade de A condicionada a B, ou

2.13 Independência Estatística

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

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

Se A é independente de B, então B é independente de A; logo:

- Do teorema do produto, pode-se afirmar que, se A e B são independentes, então:

)B(P).A(P)BA(P ====∩∩∩∩

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

- Dados n eventos A1, A2, ..., An, diz-se que eles são independentes se o forem 2 a 2; 3 a 3, ..., n a n, isto é:

)A(P).A(P...).A(P).A(P).A(P)A...AA(P

)A(P).A(P).A(P)AAA(P

...;);A(P).A(P).A(P)AAA(P

)A(P).A(P)AA(P...;);A(P).A(P)AA(P

n1n321n21

n1n2nn1n2n

321321

n1nn1n2121

−−−−

−−−−−−−−−−−−−−−−

−−−−−−−−

====∩∩∩∩∩∩∩∩

====∩∩∩∩∩∩∩∩

====∩∩∩∩∩∩∩∩

====∩∩∩∩====∩∩∩∩

2.13 Independência Estatística

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Exemplo 1: Uma caixa contém doze peças, sendo quatro defeituosas; retira-se duas peças, uma após a outra, com reposição. Calcular a probabilidade de ambas não possuírem defeitos?

• Solução: A = {a primeira peça não possui defeito}

B = {a segunda peça não possui defeito}

- Como a primeira peça foi reposta, B não é condicionado por A, ou seja, A e B são independentes; logo:

9

4

12

8

12

8)B(P).A(P)BA(P ====⋅⋅⋅⋅========∩∩∩∩

2.13 Independência Estatística

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Exemplo 2: Sendo S = {1, 2, 3, 4} um espaço amostral equiprovável, e A = {1, 2}, B = {1, 3} e C = {1, 4} eventos de S, verificar se estes eventos são independentes.

• Solução: S = {1, 2, 3, 4};

A = {1, 2}; B = {1, 3}; C = {1, 4};

}1{CBA

};1{CB};1{CA};1{BA

====∩∩∩∩∩∩∩∩

====∩∩∩∩====∩∩∩∩====∩∩∩∩

2.13 Independência Estatística

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Solução (continuação):

4

1)C(P).A(P)CA(P

:olog;4

1)CA(P;

2

1

4

2)C(P;

2

1)A(P:CeAPara

4

1)B(P).A(P)BA(P

:olog;4

1)BA(P;

2

1

4

2)B(P;

2

1

4

2)A(P:BeAPara

========∩∩∩∩

====∩∩∩∩============

========∩∩∩∩

====∩∩∩∩================

2.13 Independência Estatística

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Solução (continuação):

8

1)C(P).B(P).A(P

4

1)CBA(P

:olog

;4

1)CBA(P;

2

1)C(P;

2

1)B(P;

2

1)A(P:CeB,APara

4

1)C(P).B(P)CB(P

:olog;4

1)CB(P;

2

1)C(P;

2

1)B(P:CeBPara

====≠≠≠≠====∩∩∩∩∩∩∩∩

====∩∩∩∩∩∩∩∩============

========∩∩∩∩

====∩∩∩∩========

- Portanto, os eventos A, B e C não são independentes.

2.13 Independência Estatística

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34

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

� Teoremas fundamentais

� Probabilidades finitas dos espaços amostrais finitos

� Espaços amostrais finitos equiprováveis

� Probabilidade condicional

� Teorema do produto

� Independência estatística

� Teorema de Bayes

Teoria das Probabilidades - Sumário

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Sejam A1, A2, A3, ..., An, n eventos mutuamente exclusivos, tais que .Sejam (Ai) as probabilidades conhecidas dos vários eventos, e B um evento qualquer de S, tal que são conhecidas todas as probabilidades condicionais P(B/Ai).

Então, para cada i, tem-se:

que é o Teorema de Bayes.

SA...AAA n321 ====∪∪∪∪∪∪∪∪∪∪∪∪∪∪∪∪

)A/B(P).A(P...)A/B(P).A(P)A/B(P).A(P

)A/B(P).A(P)B/A(P

nn2211

iii

++++++++++++====

2.14 Teorema de Bayes

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Exemplo: Tem-se três urnas (u1, u2, u3), cada uma contendo bolas pretas, brancas e vermelhas, nas quantidades mostradas no quadro abaixo. De uma urna escolhida ao acaso retira-se uma bola também ao acaso, verificando-se que a mesma é branca. Qual a probabilidade da bola escolhida ter vindo da urna 2? e da urna 3?

Cores / Urnas u1 u2 u3

P (preta)

B (branca)

V (vermelha)

3

1

5

4

3

2

2

3

3

2.14 Teorema de Bayes

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

Solução:

;8

3)u/B(P;

3

1

9

3)u/B(P;

9

1)u/B(P

;3

1)u(P;

3

1)u(P;

3

1)u(P

321

321

================

============

Cores / Urnas u1 u2 u3

P (preta)

B (branca)

V (vermelha)

3

1

5

4

3

2

2

3

3

2.14 Teorema de Bayes

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06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

• Solução (continuação):

59

8)B/u(P1)B/u(P)B/u(P)B/u(P

59

27)B/u(P

59

24

8

3

3

1

3

1

3

1

9

1

3

13

1

3

1

)u/B(P).u(P)u/B(P).u(P)u/B(P).u(P

)u/B(P).u(P)B/u(P

1321

3

332211

222

====∴∴∴∴====++++++++

====

====

⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

====

====++++++++

====

2.14 Teorema de Bayes

06/04/2014 08:24 ESTATÍSTICA APLICADA I - Teoria das Probabilidades

Teoria das Probabilidades

FIM