Enunciado
Álgebra Linear e Geometria Analítica - Álgebra Linear - 3ª Edição - J. L. Boldrini- Ed: 3º - Capítulo 1.6 - Ex. 4
Numa cidade industrial, os dados sobre a qualidade do ar são classificados como satisfatório (S) e insatisfatório (I). Assuma que, se num dia é registrado S, a probabilidade de se ter S no dia seguinte é de e que, uma vez registrado I, tem-se de probabilidade de ocorrer S no dia seguinte.
- Qual é a probabilidade do quarto dia ser S, se o primeiro dia é I?
- O que se pode dizer a longo prazo sobre a probabilidade de termos dias S ou I?
Passo 1
- Vamos montar a matriz considerando que registrado S, a probabilidade de se ter S no dia seguinte é de :
- Aqui vamos aplicar o Teorema , que diz que se a matriz quadrada das probabilidades de transição é regular, ou seja, pois ela tem todos os elementos estritamente positivos, então é possível fazer que quaisquer que sejam as probabilidades iniciais, as probabilidades a longo prazo são dadas por:
Agora registrado I, tem-se de probabilidade de ocorrer S no dia seguinte:
Sabemos que , pois são eventos complementares, assim vamos completar a tabela:
Passo 2
Pronto, para determinar a probabilidade do dia basta fazer o cubo da matriz:
Para calcular a multiplicação de matrizes pegamos cada linha da primeira matriz com cada coluna da segunda e multiplicamos cada elemento com seu par e somamos.
Para ficar simples vamos fazer primeiro com as duas primeiras matrizes, vamos lá:
Agora vamos substituir e fazer a última multiplicação de matrizes, falta pouco, vamos lá:
O valor que queremos é o do elemento , que é .
Passo 3
Resolvendo a multiplicação vamos ter:
Agora vamos resolver o sistema:
Lembrando que , assim vamos ter:
Passo 2
Agora vamos resolver transformando em uma matriz na forma escalonada:
Primeiro fazemos :
Fazendo :
Vamos ficar com o sistema:
Agora tá simples,temos que:
A longo prazo, a probabilidade de termos dias satisfatórios é de e de termos dias insatisfatórios é de .
Resposta
- A probabilidade de termos dias satisfatórios é de e de termos dias insatisfatórios é de