Enunciado

Suponha que um equipamento possua N válvulas, todas necessárias para o seu funcionamento. A fim de localizar uma válvula com mau funcionamento, faz-se a substituição de cada válvula, sucessivamente, por uma válvula nova. Calcule a probabilidade de que seja necessário trocar N válvulas, se a probabilidade de uma válvula estar desarranjada for p .

Passo 1

O problema é o seguinte: imagine que o equipamento possua um defeito e a gente queira saber qual é a válvula defeituosa. Para isso, vamos trocando válvula a válvula individualmente.

Primeiro vamos trocar a primeira válvula: se o equipamento funcionar perfeitamente significa que essa era a válvula defeituosa e o resto funcionava perfeitamente. Se seguir sem funcionar significa que o problema está em outro válvula e daí prosseguimos para a segunda válvula e assim por diante.

Para que seja necessário trocar as N válvulas, após trocar as N - 1 primeiras válvulas o equipamento deve continuar com defeito. Isso significa que as N - 1 primeiras válvulas não tinham defeito (probabilidade 1 - p ) e a última era defeituosa (probabilidade p ).

Passo 2

Aplicando a regra do produto, temos:

P = P 1 ª   s e m   d e f e i t o P 2 ª   s e m   d e f e i t o ⋅ … ⋅ P N - 1   s e m   d e f e i t o P ( N   c o m   d e f e i t o )

Logo,

P = 1 - p ⋅ 1 - p ⋅ … ⋅ 1 - p ⋅ p

Ou ainda,

P = 1 - p N - 1   p

Resposta

P = 1 - p N - 1   p

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