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MACS 11.º · Matemática
Acaso e probabilidade · Probabilidade

Probabilidade condicionada

«Qual é a probabilidade de um sócio abandonar o ginásio?» não é a mesma pergunta que «qual é a probabilidade de o abandonar, sabendo que tem a mensalidade mensal?». Saber algo sobre a situação muda o espaço de resultados: já não contas com todos os casos, só com os que são compatíveis com o que sabes. É esta a ideia deste apartado, essencial para ler bem qualquer problema com dados cruzados.

O que é P(A|B)

Diagrama de Venn dos acontecimentos romance e banda desenhada: ao condicionar a B, o espaço de resultados reduz-se ao círculo B. espaço de resultados S R (romance) B (BD) R∩B ao condicionar a B, só conta o círculo B
Pratica★☆☆Por começar
Numa biblioteca municipal, sabe-se que a probabilidade de um sócio requisitar um romance é $P(N) = 0,6$ e a probabilidade de requisitar uma banda desenhada é…

Numa biblioteca municipal, sabe-se que a probabilidade de um sócio requisitar um romance é $P(N) = 0,6$ e a probabilidade de requisitar uma banda desenhada é $P(C) = 0,4$. Além disso, a probabilidade de requisitar ambos é $P(N \cap C) = 0,15$.

Calcule a probabilidade de um sócio requisitar uma banda desenhada, sabendo que já requisitou um romance.

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Pratica★☆☆Por começar
Realizou-se um estudo sobre os hábitos de leitura de um grupo de alunos. A probabilidade de um aluno ler jornal digital é $P(L) = 0,45$. A probabilidade de ler jornal…

Realizou-se um estudo sobre os hábitos de leitura de um grupo de alunos. A probabilidade de um aluno ler jornal digital é $P(L) = 0,45$. A probabilidade de ler jornal digital e também ouvir podcasts de notícias é $P(L \cap S) = 0,18$.

Determine a probabilidade de um aluno ouvir podcasts de notícias, sabendo que é leitor de jornal digital.

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Pratica★☆☆Por começar
Numa liga escolar de basquetebol, $40 \%$ dos participantes são jogadores experientes ($E$) e os restantes são iniciantes ($P$). Sabe-se que $80 \%$ dos experientes…

Numa liga escolar de basquetebol, $40 \%$ dos participantes são jogadores experientes ($E$) e os restantes são iniciantes ($P$). Sabe-se que $80 \%$ dos experientes chegam à final ($F$), enquanto apenas $20 \%$ dos iniciantes conseguem isso.

Se escolhermos um participante ao acaso e soubermos que é iniciante, qual é a probabilidade de que chegue à final? Exprime o resultado utilizando a notação de probabilidade condicionada.

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A regra do produto

Se passares o denominador da definição para o outro lado, obténs a fórmula que se usa para calcular interseções passo a passo, sobretudo em extrações sucessivas ou em processos com duas fases.

Árvore de probabilidades com duas etapas que ilustra a regra do produto P(A∩B) = P(A) · P(B|A). P(A) P(Ā) P(B|A) P(A∩B) = P(A)·P(B|A)
Pratica★☆☆Por começar
Num estojo há 5 marcadores fluorescentes: 3 são de cor amarela e 2 são de cor rosa. Retiramos dois marcadores de forma consecutiva e sem reposição (sem devolver o…

Num estojo há 5 marcadores fluorescentes: 3 são de cor amarela e 2 são de cor rosa. Retiramos dois marcadores de forma consecutiva e sem reposição (sem devolver o primeiro ao estojo).

Representa a situação através de um diagrama em árvore e calcula a probabilidade de que o segundo marcador retirado seja rosa, sabendo que o primeiro foi amarelo.

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Pratica★★☆Por começar
Um estudante do 2º ano do Ensino Médio preparou 18 dos 25 tópicos dos quais consta o exame final de História. O exame consiste em escolher ao acaso dois tópicos do total…

Um estudante do 2º ano do Ensino Médio preparou 18 dos 25 tópicos dos quais consta o exame final de História. O exame consiste em escolher ao acaso dois tópicos do total e desenvolver um deles.

  1. a) Calcule a probabilidade de o aluno saber os dois tópicos sorteados.
  2. b) Calcule a probabilidade de o aluno ter aprovação no exame (ou seja, saber pelo menos um dos dois tópicos).
1.ª extração 2.ª extração Resultados 18/25 7/25 17/24 7/24 18/24 6/24 S₁ N₁ S₂ N₂ S₂ N₂ S₁ ∩ S₂ S₁ ∩ N₂ N₁ ∩ S₂ N₁ ∩ N₂ APROVADO APROVADO APROVADO CHUMBADO S: Sabe o tópico N: Não sabe o tópico Total: 25 tópicos (18 preparados / 7 não preparados)
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Pratica★★☆Por começar
Numa prova de atletismo de estafetas, a primeira atleta tem uma probabilidade de completar o seu percurso sem penalização de $0,8$. A segunda atleta, de forma…

Numa prova de atletismo de estafetas, a primeira atleta tem uma probabilidade de completar o seu percurso sem penalização de $0,8$. A segunda atleta, de forma independente da primeira, tem uma probabilidade de $0,7$.

  1. a) Qual é a probabilidade de ambas completarem o seu percurso sem penalização?
  2. b) Sabendo que pelo menos uma das duas completou o seu percurso sem penalização, qual é a probabilidade de a primeira o ter conseguido?
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Pratica★★★Por começar
Dispomos de duas urnas opacas. A urna $U_A$ contém 4 bolas brancas e 6 bolas pretas. A urna $U_B$ contém 5 bolas brancas e 3 pretas. A experiência consiste em extrair…

Dispomos de duas urnas opacas. A urna $U_A$ contém 4 bolas brancas e 6 bolas pretas. A urna $U_B$ contém 5 bolas brancas e 3 pretas. A experiência consiste em extrair uma bola da urna $U_A$ e, sem olhar para a sua cor, introduzi-la na urna $U_B$. Em seguida, extraem-se duas bolas simultaneamente da urna $U_B$.

Se as duas bolas extraídas da segunda urna forem brancas, qual é a probabilidade de a bola transferida da primeira urna ter sido preta? Apresente o resultado na forma de fração irredutível.

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Ler a condicionada numa tabela de contingência

Tabela de contingência de duas redes sociais: a probabilidade condicionada divide a célula da interseção pelo total da condição. Instagram Total TikTok 60 120 80 40 200 100 Sem TikTok Total Condição Instagram: divide-se pelo total de Instagram (100)
Pratica★☆☆Por começar
Em uma turma do 2º ano do Ensino Médio realizou-se uma pesquisa sobre o uso de óculos e o gênero dos estudantes. Os resultados são mostrados na seguinte tabela de…

Em uma turma do 2º ano do Ensino Médio realizou-se uma pesquisa sobre o uso de óculos e o gênero dos estudantes. Os resultados são mostrados na seguinte tabela de contingência:

Óculos Sem óculos Total Raparigas Rapazes Total 8 12 20 6 14 20 14 26 40

Se selecionarmos um aluno ao acaso, calcule:

  1. a) A probabilidade de ser um rapaz, sabendo que usa óculos.
  2. b) A probabilidade de usar óculos, sabendo que é uma rapariga.
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Pratica★★☆Por começar
Num inquérito realizado a 200 alunos de uma escola sobre a utilização de redes sociais, observou-se que 120 utilizam o TikTok, 100 utilizam o Instagram e 60 utilizam…

Num inquérito realizado a 200 alunos de uma escola sobre a utilização de redes sociais, observou-se que 120 utilizam o TikTok, 100 utilizam o Instagram e 60 utilizam ambas as plataformas. Se selecionarmos um aluno ao acaso, calcule:

  1. a) A probabilidade de utilizar o Instagram sabendo que utiliza o TikTok.
  2. b) A probabilidade de não utilizar o TikTok sabendo que utiliza o Instagram.
  3. c) Os acontecimentos "ser utilizador do TikTok" e "ser utilizador do Instagram" são independentes? Justifique a resposta matematicamente.
Universo (E) = 200 alunos TikTok (120) Instagram (100) 60 Apenas TikTok 60 Ambas 40 Apenas Inst. Nenhuma 40
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Pratica★★☆Por começar
Um centro de treino desportivo classifica os seus atletas de acordo com a dieta (Equilibrada ou Deficiente) e o rendimento no último trimestre (Alto ou Baixo). Os dados…

Um centro de treino desportivo classifica os seus atletas de acordo com a dieta (Equilibrada ou Deficiente) e o rendimento no último trimestre (Alto ou Baixo). Os dados estão reunidos na seguinte tabela de contingência:

Rendimento Alto ($R$) Rendimento Baixo ($\bar{R}$)
Dieta Equilibrada ($D$) 45 15
Dieta Deficiente ($\bar{D}$) 10 30

Calcule:

  1. a) $P(R | D)$
  2. b) $P(\bar{D} | \bar{R})$
  3. c) Determine se ter uma dieta equilibrada e ter um rendimento alto são acontecimentos independentes.
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Árvores e probabilidade total

Quando um problema dá percentagens por grupos («$60\%$ são da oficina $A$; destes, $5\%$ têm defeito»), organiza-o numa árvore de probabilidades. Os valores dos ramos da segunda etapa são probabilidades condicionadas.

Pratica★☆☆Por começar
Numa academia de línguas que prepara para a certificação oficial do nível B2 de inglês, $70\,\%$ dos alunos matriculados assistem regularmente a aulas presenciais ($C$),…

Numa academia de línguas que prepara para a certificação oficial do nível B2 de inglês, $70\,\%$ dos alunos matriculados assistem regularmente a aulas presenciais ($C$), enquanto os $30\,\%$ restantes se preparam de forma autodidata ($\overline{C}$). De acordo com o histórico de exames da academia, aprova no exame oficial $80\,\%$ dos que vão a aulas presenciais, mas apenas $40\,\%$ dos que estudam por conta própria.

  1. a) Antes de efetuar qualquer cálculo analítico, faz uma estimativa fundamentada: se soubermos que um estudante qualquer aprovou no exame ($A$), a probabilidade de pertencer ao grupo de frequência presencial, $P(C|A)$, deveria ser maior, menor ou igual aos $70\,\%$ iniciais? Justifica de forma intuitiva a tua estimativa.
  2. b) Modela a situação através do cálculo de probabilidades compostas para obteres formalmente o valor exato de $P(C|A)$. Em seguida, compara o resultado com a tua estimativa inicial e argumenta por que razão a informação a posteriori modifica a certeza que tínhamos sobre o acontecimento inicial.
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Pratica★★☆Por começar
Uma marca de roupa urbana fabrica as suas camisolas de capuz em duas oficinas diferentes. A oficina $A$ produz $60\%$ das peças e a oficina $B$ o restante. Sabe-se que…

Uma marca de roupa urbana fabrica as suas camisolas de capuz em duas oficinas diferentes. A oficina $A$ produz $60\%$ das peças e a oficina $B$ o restante. Sabe-se que $5\%$ das camisolas de capuz da oficina $A$ têm algum defeito de costura, enquanto na oficina $B$ a percentagem de defeitos é de $8\%$. Escolhe-se uma camisola de capuz ao acaso na loja e verifica-se que é defeituosa. Calcule a probabilidade de ter sido fabricada na oficina $A$.

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Pratica★★☆Por começar
Um teste de deteção de uma doença rara, que afeta $1\%$ da população, dá positivo em $96\%$ dos doentes (sensibilidade). No entanto, também dá um "falso positivo" em…

Um teste de deteção de uma doença rara, que afeta $1\%$ da população, dá positivo em $96\%$ dos doentes (sensibilidade). No entanto, também dá um "falso positivo" em $2\%$ das pessoas saudáveis.

  1. a) Calcule a probabilidade de uma pessoa escolhida ao acaso dar positivo no teste.
  2. b) Se o teste de uma pessoa deu positivo, qual é a probabilidade real de que esteja doente?
0,01 0,99 0,96 0,04 0,02 0,98 Doente (E) Saudável (S) Positivo (+) Negativo (-) Positivo (+) Negativo (-) 0,01 · 0,96 = 0,0096 0,01 · 0,04 = 0,0004 0,99 · 0,02 = 0,0198 0,99 · 0,98 = 0,9702
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Pratica★★★Por começar
No processo de seleção para um programa de intercâmbio escolar, um estudante deve superar duas fases consecutivas. A probabilidade de superar a primeira fase é de $0,7$.…

No processo de seleção para um programa de intercâmbio escolar, um estudante deve superar duas fases consecutivas. A probabilidade de superar a primeira fase é de $0,7$. Se superar a primeira, a probabilidade de superar a segunda é de $0,6$. Por outro lado, se não superar a primeira fase, tem uma oportunidade de repescagem em que a probabilidade de superar a segunda fase desce para $0,2$.

  1. Calcule a probabilidade de o estudante superar a segunda fase.

  2. Sabendo que o estudante superou a segunda fase, qual é a probabilidade de NÃO ter superado a primeira fase originalmente?

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Deduzir probabilidades combinando dados

Os problemas raramente dão $P(A\mid B)$ diretamente: costumam dar $P(A)$, $P(B)$ e a união ou o complementar, e pedir o resto. Aqui usam-se os diagramas de Venn e a probabilidade da união.

Diagrama de Venn com dois acontecimentos sobrepostos: a união, a interseção e a região exterior. AB A∩B fora dos dois círculos: 1 − P(A∪B)
Pratica★☆☆Por começar
Sejam $A$ e $B$ dois acontecimentos de uma experiência aleatória tais que a probabilidade de $A$ é $P(A) = 0,5$, a de $B$ é $P(B) = 0,3$ e a probabilidade da sua união é…

Sejam $A$ e $B$ dois acontecimentos de uma experiência aleatória tais que a probabilidade de $A$ é $P(A) = 0,5$, a de $B$ é $P(B) = 0,3$ e a probabilidade da sua união é $P(A \cup B) = 0,65$.

A partir do seguinte diagrama de Venn, identifique a região sombreada e calcule $P(A|B)$.

E A B
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Pratica★☆☆Por começar
Numa loja de artigos de desporto, $60 \%$ das vendas são ténis de corrida ($Z$) e $40 \%$ são ténis de basquetebol ($B$). $20 \%$ dos compradores de ténis de corrida…

Numa loja de artigos de desporto, $60 \%$ das vendas são ténis de corrida ($Z$) e $40 \%$ são ténis de basquetebol ($B$). $20 \%$ dos compradores de ténis de corrida também adquire meias técnicas ($C$).

Se um cliente comprou ténis de corrida, qual é a probabilidade de não ter comprado meias técnicas? (Lembra-te da propriedade do acontecimento contrário na probabilidade condicionada).

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Pratica★★☆Por começar
Num clube de leitura, $70\%$ dos sócios leem romances de mistério e $45\%$ lê ensaios. Além disso, sabe-se que $30\%$ dos sócios leem ambos os tipos de livros. Se…

Num clube de leitura, $70\%$ dos sócios leem romances de mistério e $45\%$ lê ensaios. Além disso, sabe-se que $30\%$ dos sócios leem ambos os tipos de livros. Se selecionarmos um sócio que sabemos que não lê ensaios, qual é a probabilidade de que leia romances de mistério?

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Pratica★★☆Por começar
Sejam $A$ e $B$ dois acontecimentos de uma experiência aleatória tais que $P(A) = 0,4$, $P(B) = 0,6$ e $P(A \cup B) = 0,8$. a) Calcule $P(A | B)$. b) Calcule…

Sejam $A$ e $B$ dois acontecimentos de uma experiência aleatória tais que $P(A) = 0,4$, $P(B) = 0,6$ e $P(A \cup B) = 0,8$.

  1. a) Calcule $P(A | B)$.
  2. b) Calcule $P(B | \bar{A})$.
  3. c) $A$ e $B$ são acontecimentos incompatíveis? São independentes?
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Pratica★★★Por começar
Sejam $A$ e $B$ dois acontecimentos de um espaço de resultados tais que conhecemos $P(A \cup B) = 0,9$, $P(B|A) = 0,4$ e $P(A|\overline{B}) = 0,8$, onde $\overline{B}$…

Sejam $A$ e $B$ dois acontecimentos de um espaço de resultados tais que conhecemos $P(A \cup B) = 0,9$, $P(B|A) = 0,4$ e $P(A|\overline{B}) = 0,8$, onde $\overline{B}$ representa o acontecimento complementar de $B$.

Utilizando as propriedades da álgebra de acontecimentos e a definição de probabilidade condicionada, calcule:

  1. $P(A \cap B)$

  2. $P(A)$

  3. $P(B)$

Sugestão: Estabeleça um sistema de equações utilizando as definições de probabilidade condicionada.

Resolver

Voltando ao início: a probabilidade geral de abandonar o ginásio, $P(D)$, calcula-se sobre todos os sócios; se soubermos que o sócio tem a mensalidade mensal ($M$), passa a ser $P(D\mid M)=\frac{P(D\cap M)}{P(M)}$, com o espaço de resultados reduzido aos sócios dessa modalidade.

Em resumo

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