Eventos independentes

Quando um evento não altera outro

A e B são independentes quando a ocorrência de um não muda a probabilidade do outro.

Definição algébrica

A e B são independentes quando:

P(A∩B)=P(A)P(B)

Essa é a definição principal e continua válida quando algum evento tem probabilidade zero. Dizer que um evento “não altera a probabilidade do outro” é sua interpretação.

Equivalências condicionais

Se P(B)>0: P(A|B)=P(A)
Se P(A)>0: P(B|A)=P(B)

As condições de probabilidade positiva são indispensáveis porque a probabilidade condicional divide por P(B) ou P(A). Para testar independência sem essas condições, use diretamente a definição pelo produto.

Independência não é incompatibilidade

Mutuamente exclusivos: P(A∩B)=0
Independentes: P(A∩B)=P(A)P(B)

Se P(A)>0 e P(B)>0, eventos mutuamente exclusivos não são independentes, pois P(A)P(B)>0. Eventos independentes podem ocorrer simultaneamente.

Um evento de probabilidade zero é independente de qualquer B porque P(A∩B)=0=P(A)P(B). Se P(A)=1, então B⊆A salvo resultados de probabilidade zero no modelo elementar, e P(A∩B)=P(B)=P(A)P(B).

Mesmo experimento e união

No lançamento de um dado, A={2,4,6} e B={3,6}. Então P(A)=1/2, P(B)=1/3 e P(A∩B)=1/6=(1/2)(1/3). Portanto, podem ser independentes dentro do mesmo experimento.

P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)
Se independentes: P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A)P(B)

Complementares e repetição

Se A e B são independentes, também são independentes Aᶜ e B, A e Bᶜ, Aᶜ e Bᶜ. Por exemplo:

P(Aᶜ∩B)=P(B)−P(A∩B)=[1−P(A)]P(B)
P(Aᶜ∩Bᶜ)=P(Aᶜ)P(Bᶜ)

Lançamentos separados, testes repetidos nas mesmas condições e retiradas com reposição costumam preservar as probabilidades. Sem reposição, elas geralmente mudam e os eventos tornam-se dependentes. Uma sequência específica de resultados independentes usa o produto.

Três ou mais eventos

Para A, B e C serem mutuamente independentes, não basta testar os pares. É necessário:

P(A∩B)=P(A)P(B), P(A∩C)=P(A)P(C), P(B∩C)=P(B)P(C)
e P(A∩B∩C)=P(A)P(B)P(C)

As três primeiras igualdades dão independência dois a dois; a última verifica a independência conjunta.

Sistemas em série e paralelo

Sob independência, um sistema em série funciona somente se todos os componentes funcionarem:

Rsérie=∏pᵢ

Em paralelo, basta um funcionar. Use o complementar de todos falharem:

Rparalelo=1−∏(1−pᵢ)
Dois componentes: 1−(1−p₁)(1−p₂)

Essas fórmulas exigem independência entre as falhas ou funcionamentos considerados.

Roteiro de resolução

  1. Defina os eventos.
  2. Calcule P(A), P(B) e P(A∩B).
  3. Teste a igualdade do produto.
  4. Não conclua apenas pelo contexto.
  5. Verifique se há reposição.
  6. Separe independência de incompatibilidade.
  7. Use a forma condicional somente com denominador positivo.
  8. Em “pelo menos um”, considere o complementar.
  9. Com três eventos, teste também a interseção tripla.

Pegadinhas

  • Confundir independentes com disjuntos.
  • Presumir independência porque os eventos parecem diferentes ou envolvem dois objetos.
  • Presumir dependência porque pertencem ao mesmo experimento.
  • Usar probabilidade condicional com denominador zero.
  • Multiplicar probabilidades de eventos dependentes.
  • Esquecer a interseção na união.
  • Confundir independência dois a dois com mútua.
  • Tratar retirada sem reposição como independente.
  • Usar a regra de série em sistema paralelo.

Questões resolvidas

1. Teste direto

P(A)=0,4, P(B)=0,5 e P(A∩B)=0,2.

P(A)P(B)=0,4·0,5=0,2.

Conclusão: são independentes.

2. Um mesmo dado

A: resultado par; B: múltiplo de 3.

P(A)=1/2, P(B)=1/3 e A∩B={6}, logo P(A∩B)=1/6.

Conclusão: são independentes.

3. Forma condicional

A e B independentes, P(A)=0,4 e P(B)>0. Calcule P(A|B).

Independência implica P(A|B)=P(A).

Resposta: 0,4.

4. União

Independentes com P(A)=0,6 e P(B)=0,5.

P(A∪B)=0,6+0,5−0,6·0,5.

Resposta: 0,8.

5. Complementares

P(A)=0,3 e P(B)=0,4, com independência. Calcule P(Aᶜ∩B).

P(Aᶜ)=0,7 e Aᶜ é independente de B.

Resposta: 0,7·0,4=0,28.

6. Com e sem reposição

Urna com 3 vermelhas e 2 azuis; duas retiradas vermelhas.

Com reposição: (3/5)²=9/25. Sem reposição: (3/5)(2/4)=3/10.

Sem reposição, a primeira retirada altera a segunda probabilidade.

7. Sistema em série

Componentes independentes com confiabilidades 0,9 e 0,8.

Ambos precisam funcionar: 0,9·0,8=0,72.

8. Sistema em paralelo

Os mesmos componentes em paralelo.

Falhas simultâneas: 0,1·0,2=0,02.

Resposta: 1−0,02=0,98.

Exercícios

Fácil

1. Se P(A)=0,3 e P(B)=0,4 são independentes, P(A∩B) é:

A) 0,70B) 0,12C) 0,10D) 0,35
Fácil

2. Qual afirmação caracteriza independência?

A) P(A∩B)=0B) P(A)=P(B)C) P(A∩B)=P(A)P(B)D) A e B não podem ocorrer juntos
Médio

3. Independentes com P(A)=0,3 e P(B)=0,4. P(A∪B) é:

A) 0,58B) 0,70C) 0,12D) 0,82
Médio

4. A e B são independentes, P(A)=0,6 e P(B)>0. P(A|B) é:

A) 0,24B) 0,40C) 1D) 0,60
Médio

5. Independentes com P(A)=0,2 e P(B)=0,5. P(Aᶜ∩Bᶜ) é:

A) 0,10B) 0,30C) 0,40D) 0,70
Médio

6. Urna com 4 vermelhas e 6 azuis. Com reposição, a probabilidade de duas vermelhas é:

A) 0,24B) 0,16C) 2/15D) 0,40
Médio

7. Na mesma urna, sem reposição, a probabilidade de duas vermelhas é:

A) 2/15B) 4/25C) 1/5D) 3/20
Médio

8. Três componentes independentes em série funcionam com probabilidade 0,9 cada. A confiabilidade é:

A) 0,999B) 0,810C) 0,271D) 0,729
Difícil

9. A está em série com um bloco paralelo formado por B e C. As confiabilidades independentes são 0,9, 0,8 e 0,7. A confiabilidade do sistema é:

A) 0,504B) 0,720C) 0,846D) 0,954
Difícil

10. Em dois lançamentos de moeda, A: primeira cara; B: segunda cara; C: faces iguais. Esses eventos são:

A) mutuamente independentesB) independentes dois a dois, mas não mutuamenteC) mutuamente exclusivosD) dependentes em todos os pares

Gabarito comentado:

1-B: 0,3·0,4=0,12.

2-C: a definição é a igualdade entre interseção e produto.

3-A: 0,3+0,4−0,12=0,58.

4-D: com P(B)>0, independência dá P(A|B)=P(A)=0,6.

5-C: P(Aᶜ)P(Bᶜ)=0,8·0,5=0,4.

6-B: (4/10)²=0,16.

7-A: (4/10)(3/9)=12/90=2/15; sem reposição há dependência.

8-D: 0,9³=0,729.

9-C: o bloco paralelo vale 1−0,2·0,3=0,94; em série com A: 0,9·0,94=0,846.

10-B: cada par tem interseção 1/4, igual ao produto 1/2·1/2. Porém P(A∩B∩C)=1/4, diferente de 1/8.

Resumo final

  • Independência é definida por P(A∩B)=P(A)P(B).
  • Eventos disjuntos de probabilidades positivas não são independentes.
  • Com reposição tende a preservar probabilidades; sem reposição geralmente cria dependência.
  • Série multiplica funcionamentos; paralelo usa o complementar das falhas.