Math Problem Statement

A aplicação de fundo anticorrosivo em chapas de aço de 1 m² é feita mecanicamente e pode produzir defeitos (pequenas bolhas na pintura), de acordo com uma variável aleatória Poisson com taxa L = 2 por m2. Uma chapa é escolhida ao acaso. Qual é a probabilidade de encontrar no máximo 4 defeitos. (Responda em numeros decimais)

Solution

A variável aleatória XX que representa o número de defeitos segue uma distribuição de Poisson com taxa λ=2\lambda = 2 defeitos por metro quadrado.

A probabilidade de observar no máximo 4 defeitos (X4X \leq 4) é dada pela soma das probabilidades de observar 0, 1, 2, 3 e 4 defeitos:

P(X4)=P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)+P(X=4)P(X \leq 4) = P(X = 0) + P(X = 1) + P(X = 2) + P(X = 3) + P(X = 4)

A fórmula da probabilidade de Poisson é:

P(X=k)=eλλkk!P(X = k) = \frac{e^{-\lambda} \lambda^k}{k!}

Para cada valor de kk de 0 a 4, substituímos λ=2\lambda = 2:

P(X=0)=e2200!=e21=e2P(X = 0) = \frac{e^{-2} \cdot 2^0}{0!} = \frac{e^{-2}}{1} = e^{-2} P(X=1)=e2211!=2e21=2e2P(X = 1) = \frac{e^{-2} \cdot 2^1}{1!} = \frac{2e^{-2}}{1} = 2e^{-2} P(X=2)=e2222!=4e22=2e2P(X = 2) = \frac{e^{-2} \cdot 2^2}{2!} = \frac{4e^{-2}}{2} = 2e^{-2} P(X=3)=e2233!=8e26=4e23P(X = 3) = \frac{e^{-2} \cdot 2^3}{3!} = \frac{8e^{-2}}{6} = \frac{4e^{-2}}{3} P(X=4)=e2244!=16e224=2e23P(X = 4) = \frac{e^{-2} \cdot 2^4}{4!} = \frac{16e^{-2}}{24} = \frac{2e^{-2}}{3}

Somando todas as probabilidades:

P(X4)=e2(1+2+2+43+23)=e2(12+4+23)=e2183=6e2P(X \leq 4) = e^{-2} \left(1 + 2 + 2 + \frac{4}{3} + \frac{2}{3}\right) = e^{-2} \cdot \left(\frac{12 + 4 + 2}{3}\right) = e^{-2} \cdot \frac{18}{3} = 6e^{-2}

Finalmente, substituímos e2e^{-2} pelo seu valor aproximado:

e20.1353e^{-2} \approx 0.1353 P(X4)6×0.1353=0.8118P(X \leq 4) \approx 6 \times 0.1353 = 0.8118

A probabilidade de encontrar no máximo 4 defeitos é aproximadamente 0,8118.


Deseja mais detalhes ou tem alguma dúvida sobre a solução? Aqui estão 5 perguntas relacionadas ao tema:

  1. Como a distribuição de Poisson é aplicada em outros cenários industriais?
  2. Qual seria a probabilidade de encontrar exatamente 3 defeitos na chapa?
  3. Como se calcula a esperança matemática (valor esperado) em uma distribuição de Poisson?
  4. Qual a diferença entre a distribuição de Poisson e a distribuição binomial?
  5. Como a taxa λ\lambda afeta a forma da distribuição de Poisson?

Dica: A distribuição de Poisson é útil para modelar o número de eventos em intervalos fixos de tempo ou espaço quando esses eventos ocorrem de forma independente.

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Math Problem Analysis

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Probability
Poisson Distribution

Formulas

Poisson probability formula: P(X = k) = (e^-λ * λ^k) / k!

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