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SEMANA 09 VARIÁVEIS ALEATÓRIAS CONTÍNUAS E DISTRIBUIÇÃO NORMAL Autor: Anibal Tavares de Azevedo ESTATÍSTICA PARA TODOS VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES Variável Aleatória Contínua Uma variável aleatória contínua pode assumir qualquer valor ao longo de um ou mais intervalos. Assim, a probabilidade de que uma variável aleatória contínua assuma um único valor é sempre igual a zero. Por isso, ao se construir a distribuição de frequência relativas de x, usam-se faixas de valores (classes). EXEMPLO 1: A tabela fornece a distribuição de frequências das estaturas (x) dos alunos de uma turma. Estatura em m (x) Frequência Frequência Relativa Probabilidade 1,50 1 0,01 0,01 VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES EXEMPLO 1: A partir da tabela um histograma e um polígono podem ser traçados. 0 20 40 GRÁFICOS 1 9 35 36 8 1 1,5 Fr e q u ê n ci a R e la ti va Classes 8 28 48 1,6 1,7 1,8 1,9 Aproximação da curva de distribuição de probabilidade da variável x Função densidade de probabilidade da variável x VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES Variável Aleatória Contínua A distribuição das probabilidade da variável aleatória contínua x possui 2 propriedades. x A probabilidade de que x assuma um valor em qualquer intervalo está entre 0 e 1. x=a x=b 1 P(ax b) = Área sob a curva de a até b x A probabilidade total de todos os intervalos em que x assume valor, mutuamente excludentes, é 1,0. 2 Área = 1,0 ou 100% VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES EXEMPLO 2: Calcular a partir do exemplo 1 o valor de P(1,6 x 1,8) e mostrar o gráfico. 0 20 40 GRÁFICOS 1 9 35 36 8 1 1,5 Fr e q u ê n ci a R e la ti va Classes 8 28 48 1,6 1,7 1,8 1,9 P(1,6 x 1,8) = P(1,6 x 1,7) + P(1,7 x 1,8) = 0,35 + 0,36 = 0,71 VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES DISTRIBUIÇÃO NORMAL É a mais importante e utilizada das distribuições de probabilidade, pois vários fenômenos do mundo real seguem exatamente ou aproximadamente uma normal. Exemplos: conjunto dos valores da estatura e peso de pessoas, notas em uma prova, pesos de embalagens de cereais e biscoitos, quantidade de leite em uma garrafa e vida útil de um equipamento como uma lâmpada ou uma TV. VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES DISTRIBUIÇÃO NORMAL Possui a forma de um sino e é definida pela média e desvio-padrão . Possui 3 propriedades. x Área = 1,0 ou 100% A área sob uma curva normal é 1,0 ou 100%. 1 x 50% dos valores tais que x É simétrica em torno da média . 2 As caudas de uma normal se estendem em ambas as direções assintoticamente, mas, em geral, p(x +3) é praticamente zero. 3 x +3 -3 p(x > +3) 0 p(x 2,32). Para tanto, encontrar a área à direita de z = 2,32. Área desejada + 0,4898 = 0,50 P(z > 2,32) = 0,50 - 0,4850 = 0,0102 0 1 2,32 z -2 -1 0,4898 dos valores tais que z 2,32) VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES EXEMPLO 6: Calcular a probabilidade P(-1,56 -0,75). P(-1,56 -0,75) = P(z > 0) + P(-0,75 0 0,2704 dos valores tais que -0,75com ma de 54 meses e d-p de 8 meses. A empresa garante que qualquer calculadora que comece a apresentar defeitos, dentro do período de 36 meses após a compra, será substituída por 1 nova. Qual a percentagem aproximada de calculadoras serão substituídas? VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES EXEMPLO 10: Seja x a vida útil da calculadora. Seja x normal com = 54 e = 8. Para se calcular o valor de P(x 5 e nq > 5. VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES EXEMPLO 12: Em uma estimativa, 50% das pessoas nos EUA possuem pelo menos 1 cartão de crédito. Caso uma amostra aleatória de 30 pessoas seja selecionada, qual a probabilidade de que pelo menos 19 pessoas tem pelo menos 1 cartão de crédito? Sejam: n – número de pessoas na amostra, p – probabilidade de 1 pessoa com cartão, x – número de pessoas com pelo menos 1 cartão. Seja n = 30, x = 19 e p = 0,50 e q = 1 – p = 0,50. Então: 0509,0)19( 1119 1930 qpCqpCxP xnx xn Observando-se que nq = np = 30 * 0,50 = 15, então, é possível realizar uma aproximação pela normal em 3 etapas. VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES EXEMPLO 12: Etapa 1: Calcule e da binomial. = np = 15 e = (npq)1/2 = (30*0,52)1/2 = 2,738612. Etapa 2: Converter a variável aleatória discreta em contínua. Para tanto, um fator de correção de continuidade deve ser aplicado, isto é, é somado e subtraído o valor 0,5 de x. 15 x P(18,5 x 19,5) 18,5 19,5 VARIÁVEIS ALEATÓRIAS E DISTRIBUIÇÕES EXEMPLO 12: Etapa 3: Calculando a P(x) desejada usando a normal padronizada. (i) Para x = 18,5: 28,1 73,2 155,18 x z (ii) Para x = 19,5 64,1 73,2 155,19 x z P(18,5