Uma cadeia de hipermercados vende, por semana, uma quantidade de peixe (em toneladas) que admitimos ser uma v. a. com a seguinte função densidade de probabilidade:
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma função densidade de probabilidade que descreve a quantidade de peixe vendida por semana em toneladas numa cadeia de hipermercados. Nosso objetivo é analisar essa função, desenhar gráficos, calcular probabilidades, quartis, a média e a variância dessa distribuição. Para isso, vamos precisar entender conceitos de funções densidade, função de distribuição acumulada, propriedades de distribuição contínua, e como calcular expectativa e variância.
Passo 2
(a) Representar graficamente a função de densidade de probabilidade.
Primeiro, vamos entender o que é uma função densidade de probabilidade (f.d.p.). Ela nos mostra a probabilidade relativa de uma variável contínua assumir determinados valores. Para que seja uma f.d.p. válida, a função deve ser não negativa em todo lugar e a integral dela no intervalo inteiro deve ser igual a 1.
No nosso caso, a função é:
Isso significa que a quantidade de peixe vendida por semana está uniformemente distribuída entre 0 e 3 toneladas, com uma densidade constante de nesse intervalo.
Para desenhar o gráfico:
No eixo x, colocamos os valores de x (quantidade de peixe).
No eixo y, a função f(x), que é entre 0 e 3.
Fora desse intervalo, a função é 0.
Assim, teremos um retângulo com altura de x = 0 a x = 3.
Passo 3
(b) Descrever a função de distribuição de e representá-la graficamente.
A função de distribuição acumulada (f.d.a.), denotada por , nos dá a probabilidade de que a variável aleatória seja menor ou igual a um valor específico . Matematicamente:
No nosso caso, como para , vamos integrar essa função em diferentes intervalos:
Para :
(já que não há vendas negativas).
Para :
Para :
(toda a probabilidade acumulada).
Para o gráfico:
De , .
De 0 a 3, aumenta linearmente de 0 a 1.
Para , .
Então, o gráfico é uma linha reta crescente de (0,0) a (3,1) e depois se mantém constante em 1.
Queremos a probabilidade de que a quantidade de peixe vendida seja no máximo 2 toneladas.
Usando a função de distribuição acumulada que encontramos:
Então, a probabilidade é , ou aproximadamente 66,67%.
Passo 5
(d) Encontrar os quartis.
Os quartis dividem a distribuição em quatro partes iguais. O primeiro quartil () corresponde a 25%, o segundo quartil () é a mediana (50%) e o terceiro quartil () é 75%.
Vamos usar a função de distribuição acumulada para encontrar os valores de x que correspondem a essas probabilidades.
Primeiro Quartil ():
Encontramos tal que :
Segundo Quartil () - Mediana:
Encontramos tal que :
Terceiro Quartil ():
Encontramos tal que :
Portanto, os quartis são:
toneladas
toneladas
toneladas
Passo 6
(e) Calcular e .
Para uma distribuição contínua, a expectativa e a variância são calculadas da seguinte forma:
Primeiro, vamos calcular :
Dado que para :
Agora, calculamos :
Então, a variância:
Resposta
(a) O gráfico da função densidade de probabilidade é um retângulo com altura entre e .
(b) A função de distribuição acumulada de é:
O gráfico é uma linha reta crescente de 0 a 1 entre 0 e 3, e constante fora desse intervalo.