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Primeira Avaliação de Probabilidade e Estatística - UFRJ - CCMN - IM, Exercícios de Estatística Aplicada

Exercício respondidos de Estatística Aplicada

Tipologia: Exercícios

2022

Compartilhado em 24/03/2024

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jose-figueiredo-33 🇧🇷

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UFRJ - CCMN - IM - Departamento de Métodos Estatísticos
Primeira Avaliação de Probabilidade e Estatística 26-04-2018
Atenção: Não serão aceitas respostas sem justificativa.
Resolver as questões nos espaços apropriados.
1. Para estudar o comportamento do mercado de smartphones, as marcas foram divididas em três categorias: marca S,
marca I e marca L. Um estudo sobre os hábitos de mudança de marca por parte dos usuários mostrou que o seguinte
quadro de probabilidades condicionais prevalece em qualquer momento no qual um usuário típico adquire um novo
aparelho: Proprietário Mudança para
da marca S I L
S 0,55 0,25 0,20
I 0,20 0,60 0,20
L 0,35 0,30 0,35
Por exemplo: Para i=1,2,...; P(Si+1 |Si)=0,55; P(Li+1|Si)=0,20; P(Si+1|Li)=0,35.
A compra do primeiro smartphone é feita conforme as probabilidades a seguir: P(S1)=0,60; P(I1)=0,25 e P(L1)=0,15.
Calcule as probabilidades de um usuário:
(a) Comprar o seu segundo smartphone de cada uma das marcas: P(S2), P(I2) e P(L2);
(b) Comprar o seu terceiro smartphone da marca S, ou seja, P(S3);
(c) Ter comprado o seu primeiro smartphone da marca S, dado que o segundo também foi da marca S, ou seja,
P(S1|S2).
2. Seja Xuma variável aleatória discreta que corresponde à durabilidade de uma peça, em anos incompletos. A função
de distribuição acumulada de Xé dada por:
F(x) =
0se x < 0,
1/2se 0x < 1,
3/5se 1x < 2,
4/5se 2x < 3,
9/10 se 3x < 4,
1se x4
(a) Determine a função de probabilidade de X.
(b) A grandeza Y= 2X+ 3 é considerada uma característica de qualidade importante do processo de produção.
Calcule o valor esperado de Y.
(c) A durabilidade de uma peça similar produzida por meio de um novo processo de fabricação é W. Se W é uma
Poisson de parâmetro 2, independente de X, calcule a probabilidade de que uma peça produzida pelo novo processo
dure menos que uma peça produzida pelo processo original, ou seja, P(W < X ).
3. Numa linha de produção o número de peças defeituosas em 1 dia de operação da fábrica pode ser modelado por uma
distribuição de Poisson com taxa média de ocorrência de 6 peças defeituosas por dia.
(a) Seja T o intervalo de tempo, em dias, entre duas ocorrências sucessivas da fabricação de itens defeituosos. Forneça
a expressão matemática da função de densidade de T. Deduza através de integração a expressão matemática da
função de distribuição acumulada de T.
(b) Qual a probabilidade de que T esteja entre 8 e 12 horas?
(c) Determine a amplitude de um intervalo de tempo para que a probabilidade de nenhuma peça defeituosa ser
produzida ao longo dele seja de 90%.
4. Considere a distribuição conjunta de X e Y, parcialmente conhecida, dada pela tabela abaixo.
(a) Complete a tabela, considerando XeYindependentes.
(b) Calcule as médias e variâncias de XeY.
(c) Calcule P(X+Y= 1|XY = 0).
Boa Prova!
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UFRJ - CCMN - IM - Departamento de Métodos Estatísticos

Primeira Avaliação de Probabilidade e Estatística 26-04- Atenção: Não serão aceitas respostas sem justificativa. Resolver as questões nos espaços apropriados.

  1. Para estudar o comportamento do mercado de smartphones, as marcas foram divididas em três categorias: marca S, marca I e marca L. Um estudo sobre os hábitos de mudança de marca por parte dos usuários mostrou que o seguinte quadro de probabilidades condicionais prevalece em qualquer momento no qual um usuário típico adquire um novo aparelho: (^) Proprietário Mudança para da marca S I L S 0,55 0,25 0, I 0,20 0,60 0, L 0,35 0,30 0, Por exemplo: Para i=1,2,...; P(Si+1|Si)=0,55; P(Li+1|Si)=0,20; P(Si+1|Li)=0,35. A compra do primeiro smartphone é feita conforme as probabilidades a seguir: P(S 1 )=0,60; P(I 1 )=0,25 e P(L 1 )=0,15. Calcule as probabilidades de um usuário: (a) Comprar o seu segundo smartphone de cada uma das marcas: P(S 2 ), P(I 2 ) e P(L 2 ); (b) Comprar o seu terceiro smartphone da marca S, ou seja, P(S 3 ); (c) Ter comprado o seu primeiro smartphone da marca S, dado que o segundo também foi da marca S, ou seja, P(S 1 |S 2 ).
  2. Seja X uma variável aleatória discreta que corresponde à durabilidade de uma peça, em anos incompletos. A função de distribuição acumulada de X é dada por:

F (x) =

0 se x < 0 , 1 / 2 se 0 ≤ x < 1 , 3 / 5 se 1 ≤ x < 2 , 4 / 5 se 2 ≤ x < 3 , 9 / 10 se 3 ≤ x < 4 , (a) Determine a função de probabilidade de X.^1 se^ x^ ≥^4 (b) A grandeza Y = 2

X + 3 é considerada uma característica de qualidade importante do processo de produção. Calcule o valor esperado de Y. (c) A durabilidade de uma peça similar produzida por meio de um novo processo de fabricação é W. Se W é uma Poisson de parâmetro 2, independente de X, calcule a probabilidade de que uma peça produzida pelo novo processo dure menos que uma peça produzida pelo processo original, ou seja, P (W < X).

  1. Numa linha de produção o número de peças defeituosas em 1 dia de operação da fábrica pode ser modelado por uma distribuição de Poisson com taxa média de ocorrência de 6 peças defeituosas por dia.

(a) Seja T o intervalo de tempo, em dias, entre duas ocorrências sucessivas da fabricação de itens defeituosos. Forneça a expressão matemática da função de densidade de T. Deduza através de integração a expressão matemática da função de distribuição acumulada de T. (b) Qual a probabilidade de que T esteja entre 8 e 12 horas? (c) Determine a amplitude de um intervalo de tempo para que a probabilidade de nenhuma peça defeituosa ser produzida ao longo dele seja de 90%.

  1. Considere a distribuição conjunta de X e Y, parcialmente conhecida, dada pela tabela abaixo. (a) Complete a tabela, considerando X e Y independentes. (b) Calcule as médias e variâncias de X e Y. (c) Calcule P (X + Y = 1|XY = 0).

Boa Prova!

Solução

  1. P(S 1 )=0,60; P(I 1 )=0,25 e P(L 1 )=0,

(a) P (S 2 ) = P (S 2 |S 1 )P (S 1 ) + P (S 2 |I 1 )P (I 1 ) + P (S 2 |L 1 )P(L1) = (0, 55)(0, 60) + (0, 20)(0, 25) + (0, 35)(0, 15) = 0, 433 P (I 2 ) = P (I 2 |S 1 )P (S 1 ) + P (I 2 |I 1 )P (I 1 ) + P (I 2 |L 1 )P (L 1 ) = (0, 25)(0, 60) + (0, 60)(0, 25) + (0, 30)(0, 15) = 0, 345 P (L 2 ) = P (L 2 |S 1 )P (S 1 )+P (L 2 |I 1 )P (I 1 )+P (L 2 |L 1 )P (L 1 ) = (0, 20)(0, 60)+(0, 20)(0, 25)+(0, 35)(0, 15) = 0, 223 (b) P (S 3 ) = P (S 3 |S 2 )P (S 2 ) + P (S 3 |I 2 )P (I 2 ) + P (S 3 |L 2 )P (L 2 ) Logo, P (S 3 ) = (0, 55)(0, 433) + (0, 20)(0, 345 + (0, 35)(0, 233) = 0, 385 (c) Como, P (S 1 |S 2 ) = P^ (S^2 | PS 1 (S)× 2 )P (S^1 )= (0,55)(0 0 , 433 , 60)≈ 0 , 763

  1. (a) k 0 1 2 3 4 P(X=k) 0.5 0.1 0.2 0.1 0.

(b) E[

X] = 0 × 0 .5 + 1 × 0 .1 +

2 × 0 .2 +

3 × 0 .1 + 2 × 0 .1 = 0, 7560

E(Y ) = 2 × E[

X] + 3 = 4, 512

(c) P (Y < X) = P (Y = 0)P (1 ≤ X ≤ 4) + P (Y = 1)P (2 ≤ X ≤ 4) + P (Y = 2)P (3 ≤ X ≤ 4) + P (Y = 3)P (X = 4) P (Y < X) = e−^2 × 0 , 5 + 2e−^2 × 0 , 4 + 2e−^2 × 0 , 2 + 43 e−^2 × 0 .1 = 1, 8333 × e−^2 = 0, 2481

  1. (a) A v.a.T ∼ Exp(λ = 6). Então, f(t)=λe−λt, t ≥ 0

F (t) = P (T ≤ t) =

∫ (^) t 0 λe

−λxdx = ∫^ λt 0 e

−udu = [−e−u]λt 0 = 1^ −^ e −λt, t ≥ 0.

(b) Como a unidade é dia, 8h=8/24 = 1/3 dias e 12h = 1/2 dias. P (1/ 3 ≤ T ≤ 1 /2) = F (1/2) − F (1/3) = e−^2 − e−^3 ≈ 0 , 135 − 0 , 050 = 0, 085 (c) P (T > t 0 ) = 0, 9 = e−^6 t^0. Assim, t 0 = −log(0 6 ,90)≈ 0 , 0176 dias ≈ 0 , 42 horas ≈ 25 min.

  1. (a) Como X e Y são independentes,

P (X = − 1 , Y = 0) = P (X = −1)P (Y = 0) = (1/3)P (X = −1),

onde na segunda igualdade usamos que P (Y = 0) = 1/ 3. Desso modo, podemos determinar o valor de P (X = −1) como segue:

P (X = −1) = P (X = − 1 , Y = −1) + P (X = − 1 , Y = 0) + P (X = − 1 , Y = 1) = 1 /12 + (1/3)P (X = −1) + 1/ 4 = 1 /3 + (1/3)P (X = −1),

e daí segue que P (X = −1) = 1/ 2 , implicando que P (X = − 1 , Y = 0) = 1/ 6. Além disso, usando que P (X = 1) = 1 − P (X = −1) segue que P (X = 1) = 1/ 2 , de modo que P (X = 1, Y = 0) = (1/2)(1/3) = 1/ 6. De maneira similar, podemos concluir também que P (X = 1, Y = −1) = 1/ 12 , P (Y = 1) = 1/ 2 e P (Y = −1) = 1/ 6. Em resumo, assumindo independência de X e Y, os valores da tabela seriam os seguintes:

(b) Da tabela acima, temos   

 

E(X) = (−1)P (X = −1) + (1)P (X = 1) = 0,

Var(X) = E(X^2 ) = (−1)^2 P (X = −1) + (1)^2 P (X = 1) = 1, E(Y ) = (−1)P (Y = −1) + (1)P (Y = 1) = − 1 /6 + 1/2 = 1/ 3 , Var(Y ) = E(Y 2 ) − (EY )^2 = 2/ 3 − (1/3)^2 = 5/ 9.

(c) Da tabela segue que P (X + Y = 1|XY = 0) = P^ (X P =1(Y =0),Y^ =0) =^11 //^63 =^12.