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exercicios para ensino medio de probabilidade tendo em vista concursos militares
Tipologia: Exercícios
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A teoria das probabilidades ocupa-se dos métodos de análise que são comuns ao estudo dos fenômenos aleatórios seja qual for o campo a que pertençam (Murteira et al., 2002, p. 52). Justifica-se assim, a introdução da teoria da probabilidade como teoria matemática dos fenômenos aleatórios, isto e, dos fenômenos sujeitos ao acaso. Vamos estudar os fenômenos aleatórios fazendo apelo ao conceito empírico de "experiência" aleatória. Entendemos "experiência" como qualquer processo ou conjunto de circunstancias capaz de produzir resultados observáveis. Quando o processo está sob a influência de fatores casuais (ou seja de fatores que não podemos controlar) e conduz a resultados incertos fala-se em experiência aleatória.
I – ESPAÇO AMOSTRAL O conjunto de todos os resultados possíveis de um experimento aleatório é denominado espaço amostral e será indicado por Ω (lê-se: ômega). Indicaremos por n(Ω) o número de elementos do espaço amostral.
Exemplos:
Para facilitar, podemos apenas escrever os números que representam as faces. Assim, temos:
Observe que n(Ω) = 36.
É qualquer subconjunto do espaço amostral Ω. É muito comum indicarmos um evento por uma letra maiúscula, sendo assim, temos que n(A) significa o número de elementos de um subconjunto A do espaço amostral.
Exemplos:
Ω = {janeiro, fevereiro, março, abril, maio, junho, julho, agosto, setembro, outubro, novembro, dezembro}
Sejam os seguintes eventos: ➢ Evento A: os meses do primeiro trimestre A = {janeiro, fevereiro, março}
➢ Evento B: os meses do ano que tem 31 dias B = {janeiro, março, maio, julho, agosto, outubro, dezembro}
Sejam os seguintes eventos: ➢ Evento A: A soma dos números das faces voltadas para cima é menor que 5. A = {(1,1), (1,2), (1,3), (2,1), (2,2), (3,1)}
➢ Evento B: Os números das faces dos dois dados são iguais. B = {(1,1), (2,2), (3,3), (4,4), (5,5), (6,6)}
➢ Evento C: A soma dos números das faces voltadas para cima é primo menor que 10. C = {(1,1), (1,2), (1,4), (1,6), (2,1), (2,3), (2,5), (3,2), (3,4), (4,1), (4,3), (5,2), (6,1)}
Quando o evento coincide com o espaço amostral, ele recebe o nome de EVENTO CERTO. Quando o evento é o conjunto vazio, ele recebe o nome de EVENTO IMPOSSÍVEL.
Considere um evento A de um espaço amostral Ω finito e equiprovável, ou seja, um espaço amostral onde todos os resultados têm a mesma probabilidade de ocorrência. A probabilidade de ocorrência do evento A é dada pela razão entre o número de elementos de A pelo número de elementos do espaço amostral, ou seja:
P(A) n(A) n( )
Como o evento é um subconjunto do espaço amostral, temos que A n( ) n(A) n( ). Dividindo cada membro desta ultima igualdade por n( ) 0 , obtemos:
0 n( ) n(A) n( ) (^0) P(A) 1 n( ) n( ) n( )
Portanto, a probabilidade de um evento ocorrer é um valor que está entre 0 e 1, ou seja, entre 0% e 100%.
Observações ➢ A probabilidade do evento certo é de 100%. ➢ A probabilidade do evento impossível é de 0%.
R 1. (UFG GO/2011) Em uma loteria com letras, algumas bolas de bingo, cada uma marcada com uma letra, são colocadas em um globo para serem misturadas e sorteadas. No sorteio, as bolas são retiradas, uma a uma, até esvaziar o globo, formando uma sequência aleatória (um anagrama), que é o resultado do sorteio. Antes do sorteio, cada jogador dá seu palpite, que consiste em escolher uma classe gramatical de palavras em língua portuguesa. O jogador ganhará se o resultado do sorteio pertencer à classe gramatical de sua escolha. Considerando que, no momento de dar o palpite, estão no globo quatro bolas com as letras A , M , O e R , qual probabilidade de ganhar terá um jogador que escolheu a classe gramatical verbo? A) 1/ B) 1/ C) 7/ D) 1/ E) 4/
Alternativa correta: A Em primeiro lugar temos que estabelecer o conjunto de todas as possibilidades, ou seja o espaço amostral. Como são quatro letras distintas, temos que o total de anagramas da palavra AMOR é 4! = 24, ou seja, n(Ω) = 100. Perceba que nesse caso, descrever todas as possibilidades se torna desnecessário. O evento é o total de verbos que podem ser formados com a palavra AMOR, a saber:
Portanto, temos que n(A) = 4, logo, a probabilidade será dada por P(A) n(A)^4 n( ) 24 6
R 2. (FGV /2010) Num departamento de uma empresa há 5 funcionários: Alberto, Bernardo, César, Dolores e Eloísa. Dois funcionários são sorteados simultaneamente para formarem uma comissão. A probabilidade de que Eloísa seja sorteada, e César não, vale: A) 3/ B) 4/ C) 5/ D) 6/ E) 7/
Alternativa correta: A Muito cuidado ao contar o número de possibilidades do espaço amostral, pois temos que escolher dois funcionários, ou seja, teremos que usar a combinação dois a dois. Temos então que
n( ) 10 2 2!
. Por outro
lado, para o evento, como Eloísa tem que ser sorteada, então sobra apenas uma vaga para os demais e, como César não será sorteado, temos apenas três opções, ou seja, n(A) = 3. Aplicando a definição de probabilidade, temos n(A) 3 P(A) n( ) 10
R 3. (ENEM-2015) Em uma central de atendimento, cem pessoas receberam senhas numeradas de 1 até 100. Uma das senhas é sorteada ao acaso. Qual a probabilidade de a senha sorteada ser um número de 1 a 20. A) 1/ B) 19/ C) 20/ D) 21/ E) 80/
Alternativa correta: C Como cem bolas receberam um número de 1 até 100, então nosso espaço amostral é Ω = {1, 2, 3, ..., 100}, ou seja, n(Ω) = 100. Temos que o evento é um número de 1 até 20, ou seja, A = {1, 2, 3, ..., 20}, logo n(A) = 20. Pela definição de probabilidade, temos queP(A) n(A)^20 n( ) 100
Da teoria dos conjuntos, sabemos que se A B, então A B =Be que se B A, temos que A B =A. Sejam dois conjuntos A e B, não vazios, tais que A B e B A e sejam n(A) e n(B), respectivamente, o número de elementos dos conjunto A e B. Temos duas possibilidades, a saber:
Temos, da teoria dos conjuntos, que:
n(A B) = n(A) + n(B) − n(A B)
Em que n(A B) é o número de elementos que pertencem a A ou B e n(A B)é o número de elementos que pertencem a A e B. Consideremos agora que n(A) e n(B) sejam eventos pertencentes à um mesmo espaço amostral Ω, temos então que n(A B)e n(A B)também pertencem à Ω. Seja n(Ω) o número de elementos do espaço amostral e dividamos a equação acima por n(Ω), vem:
n(A B) n(A) n(B) n(A B) n( ) n( ) n( ) n( )
Onde n(A B) n( )
é a probabilidade de acontecer A ou B;
n(A) n( ) é a probabilidade de acontecer A; n(B) n( ) é a
probabilidade de acontecer B e n(A B) n( )
é a probabilidade
de acontecer A e B.
Resumindo:
Ou seja:
P(A B) = P(A) + P(B) − P(A B)
Nesse caso, A e B são chamados de conjuntos disjuntos, ou seja, são conjuntos que não possuem elementos em comum.
Como A B= , temos que n(A B) = 0 , ou seja:
n(A B) = n(A) +n(B)
Como estamos interessados na probabilidade do acontecimento, temos que P(A B) = P(A) +P(B). Isto significa que os eventos não podem acontecer simultaneamente. Tomemos como exemplo o lançamento de uma moeda, ou temos cara ou coroa, mas jamais cara e coroa simultaneamente. Quando dois eventos não podem ocorrer ao mesmo tempo, eles são chamados de eventos mutualmente exclusivos. Como P(A B) = 1 (evento certo), então P(A) + P(B) = 1. Nesse caso, P(A) é chamada de probabilidade complementar de P(B) e vice-versa e representada simplesmente por
P(A) = 1 −P(A)
Em que A é o complemento de A.
Em muitos problemas de probabilidade o artifício da probabilidade do evento complementar facilita a resolução. Tomemos como exemplo o lançamento de 3 dados distintos, não viciados e numerados de 1 a 6 e tentemos achar a probabilidade de saírem números diferentes nos três dados. Nesse caso, conferir todas as possibilidades da ocorrência de números diferentes apresenta diversas dificuldades como tempo de contagem e espaço, porém sabemos que os eventos “números iguais” e “números diferentes” nas faces voltadas para cima nos três dados são mutuamente exclusivos. Seja P(D) a probabilidade dos números das faces de cima do dado serem diferentes e P(D) probabilidade dos números das faces de cima do dado não serem diferentes (ou seja, iguais), temos que P(D) + P(D) = 1. Como P(D) 1 216
temos que
R1. (UEL PR/2008) De um total de 500 estudantes da área de exatas, 200 estudam Cálculo Diferencial e 180 estudam Álgebra Linear. Esses dados incluem 130 estudantes que estudam ambas as disciplinas. Qual é a probabilidade de que um estudante escolhido aleatoriamente esteja estudando Cálculo Diferencial ou Álgebra Linear? A) 0, B) 0, C) 0, D) 0, E) 0,
Alternativa correta: B Sejam C e A, respectivamente, os eventos “estudar Cálculo Diferencial” e “estudar Álgebra Linear”. Temos que
P(C) n(C) n( )
, donde n(Ω) representa o espaço amostral, é
a probabilidade de um aluno, sorteado ao acaso, estudar
Cálculo Diferencial e, da mesma forma, n(A) P(A) n( )
representa a probabilidade de um aluno estudar Álgebra Linear. Temos ainda a probabilidade de estudar as duas
disciplinas juntas, representada por P(C A) n(C^ A) n( )
Substituindo os valores, vem:
P(C) n(C)^200 n( ) 500
n(C A) 130 P(C A) n( ) 500
Substituindo na equaçãoP(C A) = P(C) + P(A) − P(C A) , fica:
R2. (ENEM) Um município de 628km^2 é atendido por duas emissoras de rádio cujas antenas A e B alcançam um raio de 10km do município, conforme mostra a figura:
Para orçar um contrato publicitário, uma agência precisa avaliar a probabilidade que um morador tem de, circulando livremente pelo município, encontrar-se na área de alcance de pelo menos uma das emissoras. Essa probabilidade é de, aproximadamente, A) 20%. B) 25%. C) 30%. D) 35%. E) 40%.
Alternativa correta: B A palavra “pelo menos” pode nos dar a falsa ideia de que existe a possibilidade de um morador estar ao alcance de duas emissoras ao mesmo tempo, porém percebemos que os conjuntos são disjuntos, ou seja, ou um morador está ao alcance da emissora A ou da emissora B. Temos então que a probabilidade pedida é a soma das probabilidades. SejaP(A) n(A) n( )
a probabilidade de um morador
estar ao alcance da emissora A e n(B) P(B) n( )
a
probabilidade de um morador estar ao alcance da emissora B, temos que, onde n(A) representa a área de alcance da emissora A e n(B) representa a área de alcance da emissora B. Sabemos que a probabilidade pedida é P(A) +P(B) , ou seja n(A) n(B) n(A) n(B) n( ) n( ) n( )
. Como
a figura acima representa um trapézio, temos que a soma dos ângulos dos vértices A e B é um ângulo de meia-volta, ou seja, equivale a área de um semicírculo, portanto .r^2 n(A) n(B) 2
.10^2 n(A) n(B) 50 km 2
o valor de e lembrando que n( =) 628 km^2 temos, para probabilidade pedida P n(A)^ n(B)^ 50.3,14^ .100 50. 314 n( ) 628
Para explicar o conceito de probabilidade condicional, vamos conhecer como funciona o baralho de 52 cartas.
Um baralho é composto por 52 cartas que tem 4 símbolos (♣ Espadas, ♥ Copas, ♦ Ouros e ♠ Paus) diferentes. Cada um desses símbolos representa um naipe. Cada naipe possui 13 cartas, das quais 3 tem figuras (Valete, Rainha e Rei) São alguns exemplos de cartas
▪ A♣ = Ás de Espadas. ▪ 5 ♦ = cinco de Ouros. ▪ Q♥ = Rainha de Copas. ▪ 10 ♠ = dez de Paus. ▪ K♣ = Rei de Espadas. ▪ J♦ = Valete de Ouros.
Vejamos alguns exemplos de probabilidade para a retirada de uma carta.
Q♥), temosP 13 52
total de 12 figuras, logo
Para explicar o conceito de probabilidade condicional, vamos admitir que as 52 cartas de um baralho sejam colocadas viradas sobre uma mesa. A probabilidade que uma pessoa retire uma carta e, sem olhar, acerte qual carta ele tem em suas mãos é de^1 52
Admitamos agora que ao se colocar as 52 cartas sobre a mesa, por descuido, a pessoa que vai retirar a carta acaba vendo que a carta que acabara de retirar tem uma figura. O que ocorre a partir de agora é que temos uma redução do espaço amostral, pois se a pessoa que retirou a carta viu uma figura, obviamente ela, ao ser perguntada sobre qual carta tem em suas mãos, escolherá apenas Rei, Valete ou Rainha de algum dos Naipes, ou seja, houve um aumento em suas chances de adivinhar, pois ao invés de ter uma chance em 52 (total de cartas), ele agora tem uma chance em 12 (cartas com figura). A situação acima é um bom exemplo de probabilidade condicionada em que a pessoa, sabendo que de um baralho de 52 cartas apenas 12 tem alguma figura, imediatamente tem seu conjunto universo reduzido de 52 para apenas 12. À essa redução no espaço amostral damos o nome de probabilidade condicional ou condicionada, cuja definição formal daremos a seguir:
Sejam A e B eventos (com probabilidades não nulas) de um espaço amostral Ω. Denominamos de probabilidade condicional de A em relação à B e indicamos por P(A|B) a probabilidade de ocorrer o evento A, já tendo ocorrido o evento B.
P(A | B) n(A^ B) n(B)
R1. Em uma pesquisa realizada com 10 000 consumidores sobre a preferência da marca de sabão em pó, verificou- se que: 6 500 utilizam a marca A; 5 500 utilizam a marca B; 2 000 utilizam as duas marcas. Foi sorteada uma pessoa desse grupo e verificou-se que ela utiliza a marca A. Qual a probabilidade dessa pessoa ser também usuária da marca B?
Como já foi estabelecido que a pessoa utiliza a marca A, temos uma redução do espaço amostral (probabilidade condicional), portanto, a probabilidade procurada é
R2. (IBMEC SP/2012) Um grupo de pesquisadores estudou a relação entre a presença de um gene A em um indivíduo e a chance desse indivíduo desenvolver uma doença X, que tem tratamento mas não apresenta cura. Os dados do estudo mostraram que 8% da população é portadora do gene A e 10% da população sofre da doença X. Além disso, 88% da população não é portadora do gene A nem sofre da doença X. De acordo com esses dados, se uma pessoa sofre da doença X, então a probabilidade de que seja portadora do gene A é igual a A) 90%. B) 80%. C) 75%. D) 66%. E) 60%.
Alternativa correta: E
A A X 6% 4% X^ 2%^ 88% Soma 8% 100%
Em que X representa a porcentagem das pessoas que sofrem da doença X e X é o evento complementar. De forma análoga, A representa a população portadora do gene A e Aé o evento complementar. De acordo com o texto, temos que encontrar P(A | X) , ou seja, encontrar a probabilidade de uma pessoa ser portadora do gene A, dado que ela tem a doença X. Portanto:
O administrador do blog irá sortear um livro entre os visitantes que opinaram na postagem “Contos de Halloween”. Sabendo que nenhum visitante votou mais de uma vez, a probabilidade de uma pessoa escolhida ao acaso entre as que opinaram ter assinalado que o conto “Contos de Halloween” é “Chato” é mais aproximada por A) 0,09. B) 0,12. C) 0,14. D) 0,15. E) 0,18.
Em situações em que os eventos A e B de um mesmo espaço amostral são independentes , ou seja, a ocorrência de um deles não influencia na ocorrência do outro, temos que P(A | B) =P(A) e P(B | A) =P(B), sendo assim, temos:
P(A B) =P(A). P(B)
Que é conhecida como a multiplicação de probabilidades.
Se for sorteada, ao acaso, uma pessoa da cidade, a probabilidade de esta pessoa ter curso superior (completo ou incompleto) é A) 6,12% B) 7,27% C) 8,45% D) 9,57% E) 10,23%
de vencer uma partida. Em quatro jogos, a probabilidade de esse time vencer, exatamente dois deles, é A)^4 27
A B C D E A 0,6 0,1 0,2 0,1 0, B 0,3 0,5 0,0 0,1 0, C 0,2 0,2 0,4 0,1 0, D 0,3 0,2 0,2 0,3 0, E 0,2 0,3 0,1 0,2 0,
A probabilidade de um proprietário de um carro da marca B comprar um novo carro da marca C, após duas compras, é: A) 0,25. B) 0,24. C) 0,20. D) 0,09. E) 0,00.
Separa-se novamente os 27 cubos. Aleatoriamente e de uma única vez, 2 desses cubos são sorteados. Com os cubos sorteados, deseja-se formar um paralelepípedo de 2 cm^3 com cinco faces brancas e apenas uma preta, da forma indicada na figura 2.
A probabilidade de que esse paralelepípedo possa ser formado com os cubos sorteados é igual a A) 2/ B) 17/ C) 29/ D) 2/ E) 5/