4ª LISTA DE EXERCÍCIOS - LOB1012. Variáveis Aleatórias Contínuas, Aproximações e TLC

Transcrição

1 4ª LISTA DE EXERCÍCIOS - LOB1012 Variáveis Aleatórias Contínuas, Aproximações e TLC Assunto: Função Densidade de Probabilidade Prof. Mariana Pereira de Melo 1. Suponha que f(x) = x/8 para 3<x<5. Determine as seguintes probabilidades: (a) P(X<4) (b) P(X>3,5) (c) P(4<X<5) (d) P(X<4,5) (e) P(X<3,5 ou X>4,5) Resp: (a) 0,4375 ; (b) 0,7969 ; (c) 0,5625 ; (d) 0,7031 ; (e) 0,5 2. Suponha que f(x) =1,5 x 2 para -1<x<1. Determine as seguintes probabilidades: (a) P(X>0) (b) P(X>0,5) (c) P(-0,5 X 0,5) (d) P(X<-2) (e) P(X<0 ou X>-0,5) (f) Determine x tal que P(X>x)=0,05. Resp: (a) 0,5 ; (b) 0,4375 ; (c) 0,125 ; (d) 0 ; (e) 1 ; (f) 0, A função densidade de probabilidade do peso líquido, em libras, de um pacote de herbicida químico é f(x)=2,0, para 49,75 < x < 50,25 libras. (a) Determine a probabilidade de um pacote pesar mais de 50 libras. (b) Quanto herbicida químico está contido em 90% de todos os pacotes? Resp: (a) 0,5 ; (b) 49,8. Assunto: Função Distribuição Acumulada 4. A função densidade de probabilidade do tempo (em minutos depois das 8h) em que os clientes chegam a um terminal é f(x) = e -x/10 /10 para x>0. Determine a probabilidade de (a) O primeiro cliente chegar as 9h (b) O primeiro cliente chegar entre 8h15 e 8h30. (c) Dois ou mais clientes chegarem antes das 8h40, entre os cincos que chegam ao terminal. Considere que as chegadas dos clientes sejam independentes. (d) Determine a função de distribuição acumulada e use-a para determinar a probabilidade de o primeiro cliente chegar entre 8h15 e 8h30.

2 5. Determine a função densidade de probabilidade para a seguinte função de distribuição acumulada F(x) = Assunto: Média e Variância 6. Suponha que f(x) = 0,25, para 0 < x < 4. Determine a média e a variância de X. Resp: E(X) = 2, Var(X) = 4/3. 7. A espessura, em micrômetros, de um revestimento condutivo tem uma função densidade de 600 x -2 para 100 μm < x < 120 μm. (a) Determine a média e a variância da espessura do revestimento. (b) Se o revestimento custar R$ 0,50 por micrômetro de espessura em cada peça, qual será o custo médio de revestimento por peça? Resp: (a) E(X) = 109,39 ; Var(X) = 33,19 ; (b) 54,70 8. A função densidade de probabilidadedo peso de pacotes entregues pelo correio é f(x) = 70/(69 x 2 ) para 1 < x < 70 libras. (a) Determine a média e a variância do peso. (b) Se o custo para despachar for de R$ 2,50 por libra, qual será o custo médio para despachar o pacote? (c) Determine a probabilidade de o peso de um pacote exceder 50 libras. Assunto: Distribuição Contínua Uniforme 9. Suponha que X tenha uma distribuição contínua uniforme no intervalo [-1,1]. (a) Determine a média, a variância e o desvio-padrão de X. (b) Determine o valor de x, tal que P(-x < X < x)=0,90. (c) Determine a função de distribuição acumulada. Resp: (a) E(X) = 0 ; Var(X) = 0,577 ; (b) 0, Uma mensagem de chegará em um tempo uniformemente distribuído entre 9h e 11h. Você verifica seu às 9h15 e a cada meia hora depois desse tempo. (a) Qual é o desvio-padrão do tempo de chegada (em minutos)? (b) Qual é a probabilidade de que a mensagem chegue menos de 10 minutos antes de você vê-la? Resp: DP(X) = 34,64 ; (b) 1/3 ; (c) 1/2.

3 Assunto: Distribuição Exponencial 11. O tempo entre as chamadas para uma loja de suprimentos de encanamentos é distribuido exponencialmente, com um tempo médio de 15 minutos entre as chamadas. (a) Qual é a probabilidade de não haver chamadas dentro do intervalo de 30 minutos? (b) Qual é a probabilidade de que no mínimo uma chamada chegue dentro do intervalo de 10 minutos? (c) Qual é a probabilidade de que a primeira chamada chegue dentro de 5 e 10 minutos depois da loja aberta? (d) Determine o comprimento de um intervalo de tempo, tal que exista uma probabilidade igual a 0,90 de haver no mínimo uma chamada no intervalo. Resp: (a) 0,1353 ; (b) 0,4866 ; (c) 0,2031 ; (d) 34, Suponha que o tempo (em horas) de falha de ventiladores em um computador pessoal possa ser modelado por uma distribuição exponencial, com λ=1/0,0003. (a) Qual a proporção de ventiladores que durará no mínimo horas? (b) Qual a proporção de ventiladores que durará no máximo horas? Resp: (a) 0,0498 ; (b) 0, O tempo entre as chegadas de táxis em uma rua movimentada é distribuído exponencialmente, com uma média de 10 minutos. (a) Qual a probabilidade de você esperar mais de uma hora por um táxi? (b) Suponha que você já tivesse esperando uma hora por um táxi. Qual a probabilidade de que um táxi chegue dentro dos próximos 10 minutos? (c) Determine x tal que a probabilidade de você esperar mais de x minutos seja 0,10. (d) Determine x tal que a probabilidade de você esperar menos de x minutos seja 0,90. (e) Determine x tal que a probabilidade de você esperar menos de x minutos seja 0,50. Resp: (a) 0,0025 ; (b) 0,6321 ;(c) 23,03 ; (d) 23,03 ; (e) 6,93. Assunto: Distribuição Normal 14. Usando a Tabela Normal Padrão, calcule: (a) P(Z < 1,32) (b) P(Z < 3,0) (c) P(Z > 1,45) (d) P(Z > -2,15) (e) P(-2,34 < Z < 1,76)

4 15. Suponha que Z tenha uma distribuição Normal padrão. Usando a tabela, encontre os valores de z tal que: (a) P(Z < z) = 0,9 (b) P(Z < z) = 0,5 (c) P(Z > z) = 0,1 (d) P(Z > z) = 0,9 (e) P(-1,24 < Z < z) = 0,8 16. Suponha que X seja distribuida normalmente, com uma média de 5 e desvio-padrão de 4. Determine o seguinte: (a) P(X<11) (b) P(X>0) (c) P(3 < X < 7) (d) P(-2 < X < 9) (e) P(2 < X < 8) Resp: (a) 0,93319 ; (b) 0, ; (c) 0,38292 ; (d) 0,80128 ; (e) 0, Suponha que X seja distribuida normalmente, com uma média de 5 e desvio-padrão de 4. Determine o valor de x para cada item: (a) P(X > x) = 0,5 (b) P(X > x) = 0,95 (c) P(x < X < 9) = 0,2 (d) P(3 < X < x) = 0,95 (e) P(-x < X-5 < x) = 0, O tempo de recarga, sob condições normais, de uma bateria de um laptop é distribuído normalmente, com uma média de 260 minutos e um desvio-padrão de 50 minutos. (a) Qual é a probabilidade da bateria durar mais de 4 horas? (b) Quais são os quartis (os valores de 25% e 75%) da vida da bateria? (c) Qual é o valor da vida, em minutos, que é excedido por 95% de probabilidade? 19. Colesterol é uma substância gordurosa que é uma parte importante da ligação (membrana) externa das células do corpo de animais. Sua faixa normal para um adulto é de mg/dl. O Instituto de Alimentos e Nutrição das Filipinas encontrou que o nível de colesterol total para adultos filipinos tem uma média de 159,2 mg/dl e 84,1% de adultos têm um nível de colesterol abaixo de 200 mg/dl. Suponha que o nível de colesterol total seja distribuído normalmente. (a) Determine o desvio-padrão desta distribuição. (b) Quais são os quartis (os valores de 25% e 75%) dessa distribuição? (c) Qual é o valor do nível de colesterol que excede 90% da população? (d) Um adulto tem um nível moderado de risco, se o nível de colesterol é mais de um, porém, menos de dois desvios-padrão acima da média. Qual é a porcentagem da população que tem um risco moderado de acordo com esse critério?

5 (e) Um adulto tem alto risco se seu nível de colesterol é mais de dois desvios-padrão acima da média. Qual é a porcentagem da população que tem alto risco? (f) Um adulto tem baixo risco se seu nível de colesterol é um desvio-padrão, ou mais, abaixo da média. Qual a porcentagem da população que tem baixo risco? 20. A largura de uma linha para a fabricação de semicondutores tem supostamente uma distribuição normal, com uma média de 0,5 micrômetro e um desvio padrão de 0,05 micrometro. (a) Qual é a probabilidade de a largura da linha ser maior que 0,62 micrometro? (b) Qual é a probabilidade de a largura da linha estar entre 0,47 e 0,63 micrometro? (c) Abaixo de qual valor está a largura da linha de 90% das amostras? Resp: (a) 0,0082 ; (b) 0,72109 ; (c) 0, Em um centro acelerador, um experimento necessita de um cilindro de alumínio, com 1,41 cm de espessura. Suponha que a espessura de um cilindro tenha uma distribuição normal, com média igualc a 1,41 cm e um desvio-padrão igual a 0,01 cm. (a) Qual é a probabilidade de a espessura ser maior do que 1,42 cm? (b) Que espessura é excedida por 95% das amostras? (c) Se as especificações requerem que a espessura esteja entre 1,39 e 1,43 cm, que proporção das amostras satisfaz as especificações? Resp: (a) 0,1587 ; (b) 1,3936 ; (c) 0, A vida de um semicondutor a laser, a uma potência constante, é normalmente distribuída, com uma média de horas e desvio-padrão de 600 horas. (a) Qual é a probabilidade de o laser falhar antes de horas? (b) Qual é o tempo de vida em horas que 95% dos lasers excedem? (c) Se três lasers forem usados em um produto e se eles falharem independentemente, qual a probabilidade de todos os três estarem ainda operando depois de horas? Assunto: Aproximação das distribuições Binomial e Poisson pela distribuição Normal. 23. Suponha que X seja uma v.a. Binomial, com n = 200 e p=0,4. (a) Aproxime a probabilidade de X ser menor ou igual a 70. (b) Aproxime a probabilidade de X ser maior que 70 e menor que 90. (c) Aproxime a probabilidade de X= Suponha que X seja uma v.a. de Poisson, com uma média igual a 64. Aproxime as seguintes probabilidades: (a) P(X > 72) (b) P(X<64) (c) P(60 < X 68)

6 25. A Agua de Fenix é fornecida para aproximadamente 1,4 milhão de pessoas, que são servidas por meio de mais de contas. Todas as contas são medidas e cobradas mensalmente. A probabilidade de uma conta conter um erro em um mês é 0,001, e contas podem ser consideradas independentes. (a) Quais são a média e o desvio-padrão do número de contas com erro a cada mês? (b) Aproxime a probabilidade de menos de 350 contas com erro em um mês. (c) Aproxime um valor de modo que a probabilidade de o número de contas exceder esse valor seja 0,05. (d) Aproxime a probabilidade de mais de 400 contas com erros por mês nos próximos 2 meses. Considere que os resultados entre os meses sejam independentes. 26. Uma impressora de alta capacidade imprime páginas com pequenos erros de qualidade de impressão, em um teste de páginas de texto, de acordo com uma distribuição de Poisson, com média de 0,4 por página. (a) Qual é o número médio de páginas com erros (um ou mais)? (b) Aproxime a probabilidade de mais de 350 páginas conterem erros (um ou mais); 27. Golpes em sites de internet, com alta consulta, seguem supostamente uma distribuição de Poisson, com uma média de por dia. Aproxime cada opção seguinte: (a) A probabilidade de mais de golpes em um dia. (b) A probabilidade de menos de golpes em um dia. (c) O valor tal que a probabilidade de o número de golpes em um dia exceder esse valor seja igual a 0,01. (d) Aproxime o numero esperado de dias em um ano (365 dias) que exceder golpes. (e) Aproxime a probabilidade de que, ao longo de um ano (365 dias), mais de 15 dias tenham mais de golpes por dia. Assunto: Teorema do Limite Central 28. Um tubo de PVC é fabricado com um diâmetro médio de 1,01 polegada e um desviopadrão de 0,003 polegada. Encontre a probabilidade de uma amostra aleatória de n=9 seções do tubo ter um diâmetro médio amostral maior que 1,009 polegada e menor que 1,012 polegada. Resp: 0, Uma fibra sintética, usada na fabricação de carpete, tem uma resistência à tração que é normalmente distribuída, com média de 75,5 psi e desvio-padrão de 3,5 psi. Encontre a probabilidade de uma amostra aleatória de n=6 corpos de prova de fibra ter uma resistência média amostral à tração que exceda 75,75 psi. Resp: 0,4306

7 30. A resistência do concreto à compressão é normalmente distribuída com μ=2500 psi e σ=50 psi. Encontre a probabilidade de uma amostra aleatória de n=5 corpos de prova ter um diâmetro médio amostral que caia no intervalo de psi para psi. Resp: 0, Suponha que X tenha uma distribuição discreta uniforme f(x) = Uma a.a. de n=36 é selecionada dessa população. Encontre a probabilidade de a média amostral ser maior que 2,1 porém, menor que 2,5. Resp: 0, A quantidade de tempo que um consumidor gasta esperando no bqalcão de check-in de um aeroporto é uma variável aleatória, com média de 8,2 minutos e desvio-padrão de 1,5 minuto. Suponha que uma a.a. de n=49 consumidores seja observada. Encontre a probabilidade que o tempo médio de espera na fila para esses consumidores seja (a) Menor que 10 minutos (b) Entre 5 e 10 minutos (c) Menor que 6 minutos