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3ª série · Matemática
Acaso e probabilidade · Probabilidade

Propriedades da probabilidade

Na Mega-Sena, a probabilidade de acertar a sena é minúscula, mas nunca é negativa nem passa de 1. Por que essas regras valem para qualquer probabilidade? E se você só conhece algumas probabilidades de um problema (de um site, de uma rede de sensores, de uma turma), como descobrir as que faltam? Neste apartado você vai ver os axiomas de Kolmogorov e tudo o que se deduz deles, a base da probabilidade condicional que vem depois.

Os axiomas de Kolmogorov

Até aqui você calculava probabilidades contando casos equiprováveis (Laplace). Em muitos problemas, porém, não há o que contar: só são dadas probabilidades. Por isso usamos uma definição mais geral.

Esquema dos três axiomas de Kolmogorov: não negatividade, evento certo e aditividade. Axioma 1: P(A) ≥ 0 Axioma 2: P(E) = 1 Axioma 3: A∩B=∅ ⟹ P(A∪B)=P(A)+P(B)

O axioma 3 vale também para três ou mais eventos dois a dois mutuamente exclusivos: as probabilidades simplesmente se somam.

Pratica★☆☆Por começar
Em uma urna há bolas numeradas. Sejam os eventos $A$ = "retirar um número par" e $B$ = "retirar um número ímpar menor que 5". Se sabemos que $P(A) = 0,5$, $P(B) = 0,2$ e…

Em uma urna há bolas numeradas. Sejam os eventos $A$ = "retirar um número par" e $B$ = "retirar um número ímpar menor que 5". Se sabemos que $P(A) = 0,5$, $P(B) = 0,2$ e que os eventos são incompatíveis, calcule a probabilidade da união $P(A \cup B)$.

Resolver

Probabilidade do complementar e do evento impossível

Espaço amostral dividido em um evento A e seu complementar, cujas probabilidades somam 1. A Ā P(A) P(Ā) P(A) + P(Ā) = P(E) = 1

Isso é útil quando "pelo menos um" é difícil de calcular: calcule "nenhum" e subtraia de 1.

Para operar com complementares, use as Leis de De Morgan: $\overline{A\cup B}=\overline{A}\cap\overline{B}$ e $\overline{A\cap B}=\overline{A}\cup\overline{B}$.

Pratica★☆☆Por começar
Um estudo sobre hábitos digitais revela que a probabilidade de um adolescente usar uma rede social de microblogging é $P(S) = 0,72$. Calcule a probabilidade do evento…

Um estudo sobre hábitos digitais revela que a probabilidade de um adolescente usar uma rede social de microblogging é $P(S) = 0,72$.

Calcule a probabilidade do evento complementar, ou seja, a probabilidade de um adolescente escolhido ao acaso não utilizar essa rede social.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Utilizando as Leis de De Morgan, calcule a probabilidade de não ocorrer nem o evento $A$ nem o evento $B$ (ou seja, $P(\bar{A} \cap \bar{B})$), sabendo que a…

Utilizando as Leis de De Morgan, calcule a probabilidade de não ocorrer nem o evento $A$ nem o evento $B$ (ou seja, $P(\bar{A} \cap \bar{B})$), sabendo que a probabilidade da união é $P(A \cup B) = 0,84$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Dados dois eventos $A$ e $B$ de um experimento aleatório, são conhecidos os seguintes dados: $P(\bar{A}) = 0,6$ $P(B) = 0,3$ $P(A \cap B) = 0,1$ Encontre o valor da…

Dados dois eventos $A$ e $B$ de um experimento aleatório, são conhecidos os seguintes dados:

$P(\bar{A}) = 0,6$

$P(B) = 0,3$

$P(A \cap B) = 0,1$

Encontre o valor da probabilidade da união, $P(A \cup B)$. Sugestão: calcule primeiro $P(A)$.

Resolver

A probabilidade da união

Diagrama de Venn com três conjuntos sobrepostos e a interseção tripla no centro. A B C A∩B∩C Centro: A∩B∩C
Pratica★☆☆Por começar
Em uma plataforma de streaming, $65\ \%$ dos usuários jovens estão inscritos no Plano de Música ($M$) e $40\ \%$ estão inscritos no Plano de Vídeo ($V$). Sabe-se também…

Em uma plataforma de streaming, $65\ \%$ dos usuários jovens estão inscritos no Plano de Música ($M$) e $40\ \%$ estão inscritos no Plano de Vídeo ($V$). Sabe-se também que $25\ \%$ dos usuários usufruem de ambos os planos simultaneamente.

Calcule a probabilidade de um usuário escolhido ao acaso estar inscrito em algum dos dois planos (música ou vídeo).

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Sejam $A$ e $B$ dois eventos tais que $P(A) = 0,4$, $P(B) = 0,5$ e $P(A \cup B) = 0,7$. Determine se os eventos $A$ e $B$ são compatíveis ou incompatíveis justificando…

Sejam $A$ e $B$ dois eventos tais que $P(A) = 0,4$, $P(B) = 0,5$ e $P(A \cup B) = 0,7$. Determine se os eventos $A$ e $B$ são compatíveis ou incompatíveis justificando sua resposta mediante o cálculo de $P(A \cap B)$.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Em um estudo sobre o consumo de conteúdo digital em uma turma do 12º ano, sabe-se que a probabilidade de um aluno usar habitualmente o TikTok (evento $A$) é $0,65$, a…

Em um estudo sobre o consumo de conteúdo digital em uma turma do 12º ano, sabe-se que a probabilidade de um aluno usar habitualmente o TikTok (evento $A$) é $0,65$, a probabilidade de usar o Instagram (evento $B$) é $0,70$ e a probabilidade de não usar nenhuma das duas redes sociais é $0,15$.

Utilizando as propriedades da probabilidade, calcule:

  1. a) A probabilidade de um aluno, escolhido ao acaso, utilizar ambas as redes sociais.
  2. b) A probabilidade de utilizar apenas uma das duas.
  3. c) Os eventos $A$ e $B$ são independentes? Justifique sua resposta.
E A P(A)=0,65 TikTok B P(B)=0,70 Instagram ? P(Aᶜ ∩ Bᶜ) = 0,15
Resolver
Pratica★★☆Por começar
Dados dois eventos $A$ e $B$, sabe-se que $P(A) = 0,3$, $P(B) = 0,6$ e $P(A \cup B) = 0,72$. a) Calcule $P(A \cap B)$. b) Os eventos $A$ e $B$ são independentes?…

Dados dois eventos $A$ e $B$, sabe-se que $P(A) = 0,3$, $P(B) = 0,6$ e $P(A \cup B) = 0,72$.

  1. a) Calcule $P(A \cap B)$.
  2. b) Os eventos $A$ e $B$ são independentes? Justifique a resposta comparando $P(A \cap B)$ com o produto de suas probabilidades individuais.
  3. c) Calcule $P(\bar{A} / B)$.
Resolver

Diagramas de Venn com áreas proporcionais

Desenhar um diagrama em que cada região tem área proporcional à sua probabilidade é uma forma visual de conferir as contas: o espaço amostral $E$ inteiro tem área $1$, e não pode faltar nem sobrar probabilidade.

Diagrama de Venn dentro do espaço amostral, cujas regiões somam probabilidade 1. E (área total = 1) A B A∩B
Pratica★☆☆Por começar
Observe o seguinte diagrama de Venn que representa os eventos $A$ (estudantes que praticam basquete) e $B$ (estudantes que praticam natação) em um centro esportivo:…

Observe o seguinte diagrama de Venn que representa os eventos $A$ (estudantes que praticam basquete) e $B$ (estudantes que praticam natação) em um centro esportivo:

Ω A B 0,3 0,2 0,4 0,1

Sabendo que os números representam a probabilidade de cada região, utilize as propriedades da probabilidade para calcular:

  1. a) $P(A)$
  2. b) $P(A \cap B)$
  3. c) $P(\bar{A})$ (Probabilidade de não praticar basquete).
Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Numa competição de e-sports, a probabilidade de que a equipe "Alfa" ganhe a primeira partida é $P(A) = 0,6$. A probabilidade de que ganhe a segunda é $P(B) = 0,5$. Se a…

Numa competição de e-sports, a probabilidade de que a equipe "Alfa" ganhe a primeira partida é $P(A) = 0,6$. A probabilidade de que ganhe a segunda é $P(B) = 0,5$. Se a probabilidade de que ganhe ambas é $P(A \cap B) = 0,3$, calcule:

  1. a) A probabilidade de que ganhe a primeira partida mas não a segunda ($P(A \cap \bar{B})$).
  1. b) Ilustre a situação por meio de um esquema de áreas como o seguinte, em que o quadrado completo representa probabilidade 1 e cada região tem uma área igual à sua probabilidade. Complete a probabilidade das outras três regiões.
Esquema de áreas de um quadrado de probabilidade 1 dividido segundo os acontecimentos A e B; só se conhece a região A ∩ B com probabilidade 0,3 A ∩ B 0,3 A ∩ Bᶜ Aᶜ ∩ B Aᶜ ∩ Bᶜ P(A) = 0,6 P(B) = 0,5
Resolver
Pratica★★☆Por começar
Em um centro esportivo, $60\%$ dos inscritos pratica treino de força (evento $F$) e $45\%$ pratica ioga (evento $Y$). Sabe-se além disso que $20\%$ dos que praticam…

Em um centro esportivo, $60\%$ dos inscritos pratica treino de força (evento $F$) e $45\%$ pratica ioga (evento $Y$). Sabe-se além disso que $20\%$ dos que praticam força também estão inscritos em ioga.

Construa uma tabela de contingência ou um diagrama de Venn para responder às seguintes questões:

  1. a) Probabilidade de um sócio escolhido ao acaso não praticar nem força nem ioga.
  1. b) Se sabemos que um sócio pratica ioga, qual é a probabilidade de ele não praticar força?
  1. c) Os eventos "praticar força" e "praticar ioga" são independentes?

Você pode fazer isso no papel e enviar uma foto com a sua resposta.

Resolver

Cotas de uma interseção desconhecida

Segmento na reta numérica de 0 a 1 mostrando as cotas mínima e máxima da probabilidade de uma interseção. P(A∩B) fica aqui dentro 01 mínimo máx(0, P(A)+P(B)−1) máximo mín(P(A), P(B))

De volta ao início: na Mega-Sena, como em qualquer situação, toda probabilidade está entre $0$ e $1$ porque $0\le P(A)\le P(E)=1$, pelos axiomas 1 e 2 e pela monotonia.

Pratica★★☆Por começar
Duas equipes de e-sports, "Titãs" e "Fênix", participam de um torneio. A probabilidade de os Titãs ganharem sua partida é $P(T) = 0,8$ e a de os Fênix ganharem a sua é…

Duas equipes de e-sports, "Titãs" e "Fênix", participam de um torneio. A probabilidade de os Titãs ganharem sua partida é $P(T) = 0,8$ e a de os Fênix ganharem a sua é $P(F) = 0,7$. Supondo que os resultados de ambas as equipes são independentes, calcule por meio da álgebra de eventos as seguintes probabilidades:

  1. a) Que ambas as equipes ganhem suas respectivas partidas.
  2. b) Que pelo menos uma das duas ganhe.
  3. c) Que apenas a equipe dos Titãs ganhe.
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Pratica★☆☆Por começar
Na eleição de representantes estudantis de uma escola, seja $A$ o evento «a pessoa eleita frequenta a área de Ciências» com $P(A) = 0,65$, e seja $B$ o evento «a pessoa…

Na eleição de representantes estudantis de uma escola, seja $A$ o evento «a pessoa eleita frequenta a área de Ciências» com $P(A) = 0,65$, e seja $B$ o evento «a pessoa eleita participa do clube de debate» com $P(B) = 0,45$.\na) Estime, antes de efetuar qualquer cálculo algébrico, se é possível que ambas as características sejam incompatíveis ($A \cap B = \emptyset$). Justifique a sua intuição a partir da soma das suas probabilidades em relação ao espaço amostral total.\nb) Verifique a sua estimativa calculando formalmente as cotas de Fréchet para a interseção; isto é, o intervalo $[p_{\min}, p_{\max}]$ no qual $P(A \cap B)$ deve necessariamente se encontrar.\nc) Avalie criticamente se uma estimativa prévia que propusesse $P(A \cap B) = 0,50$ seria admissível ou se contradiz a propriedade de monotonia da probabilidade ($A \cap B \subseteq B$).

Resolver
Pratica★★★Por começar
Considere dois eventos $A$ e $B$ de um experimento aleatório. Sabe-se que $P(A) = 0,6$ e $P(B) = 0,7$. Com base nos axiomas de Kolmogorov, demonstre que: 1. O valor…

Considere dois eventos $A$ e $B$ de um experimento aleatório. Sabe-se que $P(A) = 0,6$ e $P(B) = 0,7$.

Com base nos axiomas de Kolmogorov, demonstre que:

  1. O valor mínimo possível para $P(A \cap B)$ é $0,3$.

  2. O valor máximo possível para $P(A \cap B)$ é $0,6$.

  3. Se for adicionado um terceiro evento $C$ tal que $P(C) = 0,8$, qual é o valor mínimo da probabilidade de ocorrerem os três eventos ao mesmo tempo, $P(A \cap B \cap C)$? Justifique sua resposta utilizando a desigualdade de Bonferroni: $P(A \cap B) \geq P(A) + P(B) - 1$.

Resolver

Resumo

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