Uma caixa tem 8 lâmpadas, dos quais 3 encontram-se com defeito. É selecionada da caixa uma lâmpada e se testa. Se é extraído um defeituoso, se testa outra lâmpada, até que se selecione uma lâmpada não defeituosa. Encontre o número esperado de lâmpadas selecionadas.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma caixa com 8 lâmpadas, das quais 3 estão com defeito e 5 estão funcionando. A gente vai tirar uma lâmpada de cada vez e testar. Se a lâmpada tirada estiver com defeito, a gente tira outra, e assim vai, até encontrar uma que funcione. A pergunta é: qual é o número esperado de lâmpadas que a gente vai precisar testar para encontrar uma que funcione.
Para resolver isso, vamos usar o conceito de valor esperado na teoria das probabilidades, que basicamente nos diz o “média” que esperamos obter quando repetimos um experimento várias vezes.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as probabilidades envolvidas. Sabemos que:
- Número total de lâmpadas: 8
- Lâmpadas com defeito: 3
- Lâmpadas funcionando: 5
Queremos calcular a probabilidade de encontrar a primeira lâmpada que funciona na k-ésima tentativa, onde k pode ser 1, 2, 3 ou 4.
Passo 3
Vamos calcular a probabilidade para cada caso:
-
Encontrar na 1ª tentativa: A primeira lâmpada funciona.
- Probabilidade:
- Probabilidade:
-
Encontrar na 2ª tentativa: A primeira está defeituosa e a segunda funciona.
- Probabilidade:
- Probabilidade:
-
Encontrar na 3ª tentativa: As duas primeiras estão defeituosas e a terceira funciona.
- Probabilidade:
- Probabilidade:
-
Encontrar na 4ª tentativa: As três primeiras estão defeituosas e a quarta funciona.
- Probabilidade:
- Aqui, a quarta lâmpada necessariamente funciona porque já retiramos todas as defeituosas.
- Probabilidade:
Passo 4
Agora, vamos calcular cada uma dessas probabilidades:
-
1ª tentativa:
-
2ª tentativa:
-
3ª tentativa:
-
4ª tentativa:
Passo 5
Com essas probabilidades, podemos calcular o valor esperado
multiplicando cada resultado possível pela sua probabilidade e somando tudo:
Substituindo os valores:
Passo 6
Vamos fazer as contas:
Resposta
O número esperado de lâmpadas que serão selecionadas é aproximadamente 1,46.