Probabilidade
Universidade Federal de Minas Gerais
Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Estatística

Disciplina: Probabilidade I (EST-007) - Turma TB
Prof.: Frederico R. B. Cruz
Período: 2º Semestre de 2024
Sala: 4069 (ICEx-Pampulha)
Divulgação: 17/12/2024 Entrega: 14/01/2025 (em PDF via Moodle)

Lista de Exercícios 9

Cap. 8 - Variáveis Aleatórias Discretas (Meyer, 1984)
Cap. 9 - Algumas Variáveis Aleatórias Contínuas Importantes (Meyer, 1984)

Valendo como Lista 9, suba no Moodle um arquivo pdf com:
  • as saídas dos comandos testados,
  • os gráficos gerados e
  • seu comentários.

Esta lista pressupõe o uso do software estatístico Logo do R, que pode ser baixado diretamente da respectiva homepage. Material de referência pode ser encontrado na internet sem dificuldade (por exemplo, aqui).

1. aspectos gerais do R
  • baixe, instale e carregue o Logo do R;
  • suponha que você tenha medido o volume de gasolina (em litros) que você adicionou ao seu carro em 118 paradas para completar o tanque e suponha que esses dados estão em um arquivo texto chamado carro.txt; recupere-o e salve-o em em um diretório qualquer (p.e., na área do seu desktop);
  • inclua este diretório como diretório de trabalho, o que no Logo do R (no Windows®) pode ser feito via menu,
    Arquivo -> Muda dir
    ou via comando
    setwd("C:/Users/XXxxx/Desktop")
  • utilize o comando
    carro.gas <- scan(file="carro.txt")
    para criar o objeto (vetor) carro.gas;
  • utilize o comando
    carro.gas
    para ver o conteúdo do objeto carro.gas;
  • utilize o comando
    carro.gas[6]
    para ver o conteúdo do 6º elemento (observação) do objeto carro.gas;
  • utilize o comando
    length(carro.gas)
    para ver o número de elementos do objeto carro.gas;
  • utilize o comando
    mean(carro.gas)
    para calcular a média dos valores do objeto carro.gas;
  • utilize o comando
    var(carro.gas)
    para calcular a variância dos valores do objeto carro.gas;
2. distribuições de probabilidade e números aleatórios
  • O Logo do R tem muitas funções para realizar cálculos de probabilidade, incluindo geração de números aleatórios de determinadas distribuições de probabilidade. Essas funções têm a seguinte forma geral:
    • letranome(argumentos separados por vírgulas)
    em que letra indica a operação:
    • r, para geração de número aleatórios,
    • p, para calcular probabilidades acumuladas F(X ≤ x),
    • q, para calcular quantis da inversa de F(X ≤ x),
    • d, para calcular densidades de probabilidades, para variáveis aleatórias contínuas, e probabilidades, para variáveis aleatórias discretas,
    e nome indica a distribuição de probabilidade:
    • binom, para a binomial,
    • nbinom, para a binomial negativa,
    • pois, para a Poisson,
    • unif, para a uniforme,
    • exp, para a exponencial,
    • norm, para a normal, entre outras.
  • gere 1000 valores de uma distribuição Poisson(lambda=1), pelos comandos
    set.seed(13579)
    x=rpois(1000,lambda=1)

    Obs.: O comando set.seed(13579) serve para inicializar a semente do gerador de números pseudo-aleatórios; dessa forma o seguinte resultado deverá ser produzido:
    x
    [1] 0 2 0 2 1 ...

  • calcule P(X = 1), em que X ~ Poisson(1), pelo comando
    dpois(1,lambda=1)
  • compare essa probabilidade, com a frequência observada de valores X=1 na simulação anterior, pelo comando
    table(x)
  • gere 10 valores de uma Normal(média=25, desvio-padrão=5), pelo comando
    rnorm(10,25,5)
  • seja Z ~ Normal(0,1), calcule P(Z < -1.64), pelo comando
    pnorm(-1.64,0,1)
  • seja Z ~ Normal(0,1), calcule P(Z > 1.96), pelo comando
    1-pnorm(1.96,0,1)
  • seja Z ~ Normal(0,1), encontre k, tal que P(Z < k) = 0.05, pelo comando
    qnorm(0.05,0,1)
  • seja Z ~ Normal(0,1), encontre k, tal que P(Z > k)=0.025, pelo comando
    qnorm(1-0.025,0,1)
3. gráficos
  • utilize o comando
    hist(carro.gas,freq=F)
    para fazer um histograma de densidades dos valores do objeto carro.gas;
  • o histograma acima gerado é apropriado para verificação do ajuste de uma distribuição; verifique o ajuste de uma normal, com média e variância dos dados (este método de ajuste de modelos é denominado Método dos Momentos):
    x=seq(5,25,leng=100)
    y=dnorm(x,mean=mean(carro.gas),sd=sqrt(var(carro.gas)))
    lines(x,y)

  • gere uma série temporal composta por uma onda senoidal (padrão), contaminada por uma variável aleatória de distribuição normal (ruído gaussiano), com média μ = 0 e desvio-padrão σ = 0.1, pelo comando:
    st1=sin(seq(-pi,pi,len=100)) + rnorm(100,0,0.1)
  • divida sua tela gráfica em uma matriz de 3 linhas × 2 colunas, pelo comando
    par(mfrow=c(3,2))
  • grafe sua série temporal pelo comando:
    plot(ts(st1))
  • repita a geração de novas séries temporais, contaminadas por ruídos gaussianos, de desvios-padrões crescentes (σ = 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, ...), grafe-as, compare-as e responda: a partir de qual desvio-padrão sua onda senoidal fica irreconhecível? (Faça uma análise puramente qualitativa, visual.)
Bibliografia:
  • Meyer, P. L. Probabilidade: Aplicações à Estatística. 2a Ed., Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, 1984. (livro texto)
Endereços:
Atenção:
O material aqui contido deve ser tomado como um guia bastante confiável do conteúdo do curso. Entretanto, você não poderá reivindicar quaisquer direitos baseado neste material. Em particular, reservo-me a prerrogativa de alterar datas, programação ou critério de avaliação. Avisos oficiais serão sempre aqueles feitos em sala de aula.

Wednesday, 15-Jan-2025 12:39:29 -03
Last updated: September cw3004, 2024
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