Simula 04.ppt [Modo de Compatibilidade] - pucrs.br · Lognormal Normal Pareto ... exponencial de...
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11
Prof. Lor Viali, [email protected]
http://www.pucrs.br/famat/viali/
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
Beta
Cauchy
Erlang
Exponencial
F (Snedekor)
Gama
Gumbel
Laplace
Logstica
Lognormal
Normal
Pareto
Qui-quadrado - 2
Student - t
Uniforme
Weibull
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
A distribuio Beta apresenta
normalmente duas expresses. Uma
denominada de frmula geral e outra de
forma padro. A forma padro definida
no em [0; 1] mais utilizada.
-
22
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A expresso geral da fdp Beta dada
por:
>
= ++
c.c. 0
0, e bx a se )ab(),(B
x)-(ba)-(x)x(f 1
1-1
=
1
0
1-1 dxx)-(1x),(B
Onde:
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A funo Beta foi
introduzida pela primeira
vez por Euler.
=
1
0
1-1 dxx)-(1x),(B
Leonhard
Euler(1707 - 1783)
),(B),(B = = /1)1,(B
)(
)()(),(B
+
=
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A funo densidade de probabilidade
da Beta padro dada por:
>
=
c.c. 0
0, e 1x 0 se ),(B
x)-(1x)x(f
1-1
)(
)().(dxx)-(1x),(B
1
0
1-1+
==
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Os parmetros de > 0 e > 0 so
os de forma. Os valores a e b
representam os extremos da
distribuio. No formato padro a = 0
e b = 1.
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Para a descrio de tempos para
completar tarefas no planejamento e
projeto de sistemas. Usada extensivamente
em PERT/CPM.
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0,00
0,30
0,60
0,90
1,20
1,50
1,80
2,10
2,40
2,70
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
B(0; 0)
B(1; 1)
B(2;2)
B(1; 2)
B(2: 1)
B(5; 2)
-
33
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0,00
0,30
0,60
0,90
1,20
1,50
1,80
2,10
2,40
2,70
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
B(0; 1)
B(1; 0)
B(0; 2)
B(2; 0)
B(3; 1)
B(1; 3)
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Determinar a representao grfica da
B(0,5; 0,5).
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No existe uma expresso
analtica para F(x) genrica. Se a e b
so inteiros, uma expanso Binomial
pode ser utilizada para obter F(x).
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)X(E +
==
A expectncia ou valor esperado da
Distribuio Beta dada por:
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A Varincia da Distribuio da Beta
dada por:
)()1(
V(X) 2
2
+++
==
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Considerando uma B(; ),
determinar:
(1) A moda;(2) A mediana;(3) A assimetria;(4) A curtose;(5) O coeficiente de variao.
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1 se modalA
1 e 1
1 e 1 1
1 e 1
1 e 1 0
1 e 1 se 1 e 0
1 e 1 se 2
1
o
o
o
o
==
=>
=
-
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A distribuio de Cauchy
tambm denominada de
Lorentziana a distribuio do
quociente de variveis normais
padro independentes.
Baron
Augustin Louis Cauchy
(1789 -1857)
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Entre os fsicos ela conhecida
como distribuio de Lorentz ou de
Breit-Wigner. Ela importante por que
a soluo de uma equao diferencial
que descreve a ressonncia forada.
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A expresso geral da distribuio de
Cauchy :
0 , x
1
1)x(f
2>
+
=
ou
0 , ])x([
)x(f22
>+
=
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Os parmetros so que de
localizao e que o de escala.
Se = 0 e = 1, ento tem-se a
distribuio de Cauchy Padro.
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A funo densidade de
probabilidade da Cauchy Padro
dada por:
R x para )e1(
1)x(f
x 2
+=
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-0,1
0,1
0,3
0,5
0,7
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
C(-1; 0,5)
C(0; 1)
C(1,5; 1)
C(2; 2)
-
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A FD da Cauchy :
0 R, x para -x
arctg 1
2
1)x(F >
+=
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0,0
0,5
1,0
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
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A distribuio de Cauchy no tem
valor esperado, i.e. mdia.
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A distribuio de Cauchy no
apresenta varincia.
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Considerando uma C(; ),
determinar:
(1) A moda;
(2) A mediana;
(3) A assimetria;
(4) A curtose;
(5) O coeficiente de variaoProf. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
== oo
Essa distribuio no apresenta
momentos finitos. A mdia e o desvio
padro podem ser assumidos como
sendo e respectivamente.
-
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Gerar 10000 valores de uma
C(1; 2). Representar os resultados
graficamente e calcular todas as
principais medidas.
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)]}5,0u([tg{) ;(C +
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+
+
=
+
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Expectncia ou Valor esperado
Varincia
2n ,2n
n)X(E >
=
)4 - )(n2 - m(n
)2 - n(m n2 = Var(X)2 +
m o grau deliberdade donumerador e n dodenominador
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 3 6 9 12 15
F(1, 3) - F(2, 5) - F(5, 10) - F(20, 20)
-
1010
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O que tabelado a percentil 95%
ou 99% - rea direita de cada curva
(uma para cada par de valores
numerador, denominador) igual a 5% e
1%, isto , x tal que P[F(m, n) x] = 5%
ou P[F(m, n) x] = 1%.
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Gerar 1000 valores de uma
F(3; 2). Apresentar os resultados de
forma tabular e grfica, calculando
todas as principais medidas.
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A gerao de uma F(m, n) feita
atravs da relao com a distribuio
Qui-Quadrado.
=
=
=
=2n
2m
2n
2m
n
1i
2i
m
1i
2i
m
n
n
m
Zn1
Zm
1
~)n,m(F
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dxex)n( x01n =
Para se definir a Distribuio
Gama necessrio definir inicialmente
a Funo Gama.
para n > 0
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Se n um inteiro positivo, ento:
(n) = (n - 1)(n - 1)
A funo Gama recursiva, isto :
G(n) = (n 1)!
-
1111
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1dxe)1( 0x ==
E uma vez que :
A funo gama uma
generalizao do Fatorial.
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2
1=
Verificar, ainda, que:
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c.c. 0
0 x se e)x()r(
)x(f x1r
=
>
=
Uma vez definida a Funo Gama,
pode-se definir, ento, a Distribuio
Gama:
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Onde os parmetros r > 0 e
> 0 so denominados de
parmetro de forma (r) e
parmetro de escala ().
Se r for inteiro ento a
distribuio Gama denominada
de distribuio de Erlang.
AgnerKrarupErlang(1878 1929)
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Existe uma relao bastante
prxima entre a Gama e a
Exponencial. Se r = 1, a
distribuio gama se reduz a uma
exponencial.
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Se uma varivel aleatria X a soma
de r variveis independentes e
exponencialmente distribudas cada uma
com parmetro , ento X tem uma
densidade Gama com parmetros r e .
-
1212
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0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
G(1; 1)
G(1; 2)
G(1; 3)
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0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
G(2; 1)
G(3; 1)
G(5; 1)
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A funo F(x) dada por:
0 x se 0
0 x sedu eu)( (r)
-1
)x(Fu-1-r
x
>=
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Se r um inteiro positivo a FDA pode
ser integrada por partes fornecendo:
0 x se /k!x)( e1)x(Fk1r
0k
x >=
=
que a soma dos termos de uma Poisson
com mdia x. Assim a FDA da Poisson
pode ser usada para avaliar a Gama.
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A vida de equipamento eletrnico dada
por Y = X1 + X2 + X3 + X4, a soma das vidas
de seus componentes. Os componentes so
independentes, cada um tendo tempo de falha
exponencial com mdia entre falhas de 4
horas. Qual a probabilidade de que o
sistema opere pelo menos 24 horas sem
falhas?
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Como r = 4, ento a FDA da Gama
dada por:
0 x se /k!(x/4) e1)x(F k3
0k
4/x >==
que a soma dos termos de uma Poisson
com mdia x = 24/4 = 6.
-
1313
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%12,15
)/k!6 e(
)24(F1)24Y(P
k3
0k
6
=
==
==>
=
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0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
G(2; 1)
G(3; 1)
G(5; 1)
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rdx)x(f.x)X(E ===
+
A expectncia ou valor esperado de
uma Distribuio Gama dada por:
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A Varincia da Distribuio Gama
dada por:
r V(X) 2
2 ==
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Gerador
Para gerar valores de uma VAC
Gama, uma possibilidade utilizar o
seguinte algoritmo:
(i) Gerar r nmeros aleatrios:
u1, u2, ..., ur.
(ii) Calcular Li = -ln(1- ui) para i = 1,
2, ..., r.
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(iii) Somar todos os Li, isto , fazer S
= Soma dos Li;
(iv) Determinar S/ como um valor da
distribuio G(r, ).
Esse algoritmo vale para valores
de r inteiros e no muito eficiente
para r grande, mas o mais simples.
-
1414
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)ln(1
),(1
=
r
i
iUrE
Resumindo: uma maneira de gerar
valores de uma G(, r) dado por:
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A distribuio de Gumbel
tambm conhecida como
distribuio de Valores
Extremos, log-Weibull ou
Fisher-Tippet. Seu nome
uma homenagem a Emil J.
Gumbel.
Leonard
Henry Caleb Tippett
(1902 -1985)
Emil Julius
Gumbel(1891 - 1966)
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A distribuio tem duas formas.
Uma baseada no menor extremo e a
outra no maior. Elas so denominadas
de casos mnimo e mximo
respectivamente.
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A distribuio utilizada na
Indstria em aplicaes de Controle de
Qualidade. Nas cincias ambientais
utilizada para modelar valores extremos
associados com enchentes e
precipitaes pluviomtricas.
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A expresso da distribuio deGumbel (caso mnimo) :
0 e-exp-x
exp 1
)x(f-x
>
=
A expresso da distribuio deGumbel (caso mnimo) :
0 e-exp-x
exp 1
)x(f-x
>
=
-
1515
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Os parmetros so que de
localizao e que o de escala.
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Se = 0 e = 1 ento a distribuio
de Gumbel assume a forma:
==
-xy onde R y para ee)y(f e-y
y
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
G(-0,5; 0,5)
G(0; 1)
G(0,5; 1,5)
G(1: 2)
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-0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
G(-0,5; 0,5)
G(0; 1)
G(0,5; 1,5)
G(1: 2)
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A FD da Distribuio de Gumbel :
0 para eexp1)x(Fx
>
=
==
-x y onde e1)x(F e
y
ou
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0,00,10,20,3
0,40,50,6
0,70,80,91,0
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
G(-1; 01,)
G(-0,5; 0,5)
G(0; 1)
G(0,5; 1,5)
G(1; 2)
-
1616
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0,00,1
0,20,3
0,40,50,6
0,70,8
0,91,0
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
G(-1; 01,)
G(-0,5; 0,5)
G(0; 1)
G(0,5; 1,5)
G(1; 2)
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=+== )1( E(X) '
onde (1) a derivada de (n) quando
n = 1, isto , (1) = -0,577216 = =
constante de Euler.
A expectncia ou valor esperado da
distribuio de Gumbel dado por:
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A Varincia da Distribuio de
Gumbel dada por:
6)(
V(X) 2
2 ==
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Considerando uma G(; ),
determinar:
(1) A moda;
(2) A mediana;
(3) A assimetria;
(4) A curtose;
(5) O coeficiente de variao
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=+= 3665,0))]2[ln(ln(e
1395,1
6.
6
)(
404114,22
3
32
31 =
=
=
=
4632,36
=o
4,5
6)(
20
)(3
2 2
4
42
42 =
=
=
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Gerar 10000 valores de uma
G(-2; 2). Representar os resultados
graficamente e calcular todas as
principais medidas.
-
1717
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+
u1
1lnln);(G
Valores da distribuio de Gumbel
podem ser gerados atravs do mtodo
da inverso:
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A distribuio de Laplace
se origina da diferena entre
duas VA exponenciais IID.
um movimento Browniano
avaliado em um tempo
aleatrio exponencialmente
distribudo.
Pierre
Simon Marquis de Laplace
(1749 -1827)
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A distribuio conhecida tambm
pelo nome de Exponencial Dupla,
embora esse nome tambm seja
aplicado a distribuio de valores
extremos. conhecida ainda por
Exponencial de Dupla Cauda e
Exponencial Bilateral.
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A expresso da distribuio de
Laplace :
0 2
e
-xexp
21
)x(f
x
>
=
=
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Os parmetros so que de
localizao e que o de escala.
-
1818
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Se = 0 e = 1 ento a distribuio
de Laplace assume a forma
R x para 2
e)x(fx
=
Essa distribuio , s vezes,denominada de primeira lei do Erro dePoisson.
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
La(-1; 0,5)
La(0; 1)
La(1,5; 1)
La(2; 2)
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A FD da Distribuio de Laplace :
x se -x
exp 2
11
x se -x
exp 2
1
)x(F
>
=
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
La(-1; 0,5)
La(0; 1)
La(1,5; 1)
La(2; 2)
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E(X) ==
A Expectncia da distribuio de
Laplace dada por:
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
A varincia da distribuio de
Laplace dada por:
2 V(X) 22 ==
-
1919
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Considerando uma Lp(; ),
determinar:
(1) A moda;
(2) A mediana;
(3) A assimetria;
(4) A curtose;
(5) O coeficiente de variaoProf. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
oe ===
03 =
64 =
=
= 2
2 2
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Gerar 10000 valores de uma
La(-2; 2). Representar os resultados
graficamente e calcular todas as
principais medidas.
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
|)u|21ln()Usgn();(L
Onde U uma uniforme no
intervalo [-0,5; 0,5]
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A expresso da fdp da Log-Normal dada por:
( )0 0, x se
2
xlnexp
2x
1)x(f
2
2>
=
0 0, x se xln
2
1exp
x2
1)x(f
2
22>
=
Ou
-
2020
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O modelo apresenta um parmetro
de localizao e um de escala .
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-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8
LN(0; 1/8)
LN(0, 1/4)
LN(0; 1/2)
LN(0; 1)
LN(0; 3/2)
LN(0; 10)
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A FD de Distribuio Log-Normal :
0 0, x se )xln(
G)x(F >
=
Onde G a FD da N(; )
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0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
x 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
R(0,5)
R(1)
R(1,5)
R(2)
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)2/exp( E(X) 2+==
A expectncia ou valor esperada da
Distribuio da Log-Normal dada
por:
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A varincia da distribuio Log-
Normal dada por:
)2exp()22exp( V(X) 222 ++==
-
2121
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Considerando uma LN(, ),
determinar:
(1) A moda;
(2) A mediana;
(3) A assimetria;
(4) A curtose;
(5) O coeficiente de variaoProf. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
)1)exp()2exp( 221 +=
1)exp( 2 =
)exp( 2o =
3)2exp(3)3exp(2)4exp( 2222 =+=
)exp(e =
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Gerar 10000 valores de uma
LN(0, 1). Representar os resultados
graficamente e calcular todas as
principais medidas.
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A gerao de valores dessa
distribuio feito atravs do mtodo
da convoluo:
=6Uexp)exp(),(LN
12
1ii
2
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A distribuio Logstica apresenta
normalmente duas expresses. Uma
denominada de frmula geral e outra de
forma padro.
-
2222
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A distribuio Logstica
derivada do trabalho de Verhulst,
Professor de Anlise na
Faculdade Militar Belga. Ele a
utilizou para modelar o
crescimento da populao na
Blgica no incio de 1800.
Pierre
Franois Verhulst(1804 - 1849)
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A expresso geral da fdp Logstica
dada por:
0 R, x para ]e1[
e)x(f/)x( 2
/)x(1
>+
=
=
+
=
xy R, x para
]e1[
e)/1()y(fy 2
y
ou
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Os parmetros so que de
localizao e que o de escala.
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A funo densidade de probabilidade
da Logstica padro dada por:
R x para ]e1[
e)x(fx 2
x
+=
R x para ]e1[
1)x(f
x 2
+=
Ou
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
L(0;1)
L(-1; 2)
L(-1; 0,5)
L(2; 2)
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Suponha que X tem uma
distribuio de Pareto com
= 1. Mostre que
Y = ln(X - 1) tem uma distribuio
Logstica Padro.
-
2323
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A FD da Logstica :
0 R, x para e1
e)x(F)/-(x
)/-(x>
+=
0 R, x para e1
1)x(F
)/-(x->
+=
ou
-x
y R, y para e1
1)y(F
y-
=
+=
ou ainda:
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0,0
0,5
1,0
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
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)X(E ==
A expectncia ou valor esperado da
Distribuio Logstica dada por:
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
A Varincia da Distribuio
Logstica dada por:
3
V(X) 2
22 ==
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Considerando uma L(; ),
determinar:
(1) A moda;
(2) A mediana;
(3) A assimetria;
(4) A curtose;
(5) O coeficiente de variaoProf. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
oe ===
03 =
2,45/64 ==
=
=3
3
22
-
2424
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Gerar 10000 valores de uma
L(-2; 5). Representar os resultados
graficamente e calcular todas as
principais medidas.
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+
u1
uln);(L
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A distribuio foi
introduzida por De Moivre em
um artigo em 1733. O seu
resultado foi estendido por
Laplace no seu livro Teoria
Analtica das Probabilidades de
1812.
Abraham DE MOIVRE
(1667 - 1754)
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Laplace utilizou a
normal na anlise de erros
de experimentos. O
mtodo dos mnimos
quadrados foi introduzido
por Legendre em 1805.
Pierre-Simon, Marquis de LAPLACE(1749 - 1827)
Adrien Marie LEGENDRE(1752 - 1833)
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Ele foi justificado porGauss, supondo umadistribuio normal doserros, em 1809 que alegouque j utilizava o mtododesde 1794. Hoje ela tambm conhecida comodistribuio de Gauss-Moivre-Laplace.
Carl Friedrich GAUSS
(1777 - 1855)
-
2525
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=
x,e..2
1)x(f
2x.
2
1
Uma varivel aleatria X tem uma
distribuio normal se sua fdp for do
tipo:
0 e - com >
-
2626
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=
z ,e.2
1)z(
.2
z2
A fdp da varivel Z dada por:
uma vez que = 0 e = 1.
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0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
-4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0
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O que tabelado a FDA da
varivel Z, isto :
)z( due.2
1
du)u()zZ(P
z-
.2
u2
z-
=
=
==
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0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
-4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0
z
)z(
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== )X(E
A expectncia ou valor esperado da
Distribuio Beta dada por:
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A Varincia da Distribuio Normal
dada por:
= 2 V(X)
-
2727
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Considerando uma N(; ),
determinar:
(1) A moda;(2) A mediana;(3) A assimetria;(4) A curtose;(5) O coeficiente de variao.
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== eo
01 =
0ou 32 =
=
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Gerar 10000 valores de uma
N(10, 2). Representar os resultados
graficamente e calcular todas as
principais medidas.
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Um dos possveis mtodos de
gerao de valores da normal pela
convoluo:
12
k
2
kU
)1,0(N
k
1ii
=Fazendo
k = 12,
tem-se:
6U)1,0(N12
1ii
=
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A Distribuio de
Pareto tambm conhecidacomo Exponencial Dupla,Hiperblica ou Lei do Poder. usada para modelar tempode CPU e tamanho dearquivos na Internet.
Vilfredo
Federigo Samaso PARETO
(1848 - 1923)
-
2828
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Distribuies scio-econmicas
com grandes caudas direita. Tamanho
de populaes, ocorrncia de fenmenos
naturais, preos de aes, renda pessoal,
etc.
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A funo densidade de probabilidade
de Pareto dada por:
>
=+
c.c. 0
0, , x se x)x(f1)(-
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Os parmetros de locao, > 0
representa o menor valor possvel da
varivel. O parmetro > 0
representa a forma da distribuio.
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0
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Suponha que a renda de uma
determinada populao tenha uma
distribuio de Pareto com parmetro de
forma igual a 3 e parmetro de escala igual a
1000. Determine o percentual da populao
que tem renda entre 2000 e 4000.
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%94,1064
7
64
1
8
1
4
1
2
1
2000
10001
4000
10001
)2000(F)4000(F)4000X2000(P
3333
===
=
=
=
==
-
2929
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A funo F(x) dada pela seguinte
expresso relativamente simples:
x se 0
x se x
-1)x(F
==
A expectncia ou valor esperado de
uma distribuio de Pareto dada por:
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A varincia da distribuio de
Pareto dada por:
2 se )1()2(
V(X) 2
22 >
==
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Gerar 1000 valores de uma
P(2; 0,1). Fazer um diagrama dos
resultados e calcular as seguintes
medidas: mdia, desvio padro, moda,
mediana, assimetria e curtose.
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
Considerando uma P(; ),
determinar:
(1) A moda;
(2) A mediana;
(3) A assimetria;
(4) A curtose.
-
3030
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mo =
me =
3 se 2
3
)1(23 >
+=
4 se )4)(3(
)2)(23(3 24 >
++=
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u)u1(
x
x
/1/1
xx
u1 1F(x)
==
==
Um gerador para obter valores de
uma varivel de Pareto dado por:
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
Uma varivel aleatria X tem uma
distribuio Qui-Quadrado se sua fdp
for do tipo:
0 x se 0
0 x se
22
ex
)x(f 2
2
x1
2
>
=
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
Determinar a representao grfica, em
um mesmo diagrama, das seguintes
distribuies:
2524
23
22
21 e , , ,
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
0,00
0,20
0,40
0,60
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Q(1)
Q(2)
Q(3)
Q(4)
Q(5)
-
3131
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O que tabelado a funo inversa
(percentis), em relao a rea direita
(unilateral) de cada curva (uma para cada
linha), ou a soma das caudas (bilateral),
isto , a tabela retorna um valor t tal que
P( t)))) ==== ((((unilateral)))) ou P(|T| t)))) ==== ....
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
No existe uma expresso
analtica para F(x) genrica. Ela
avaliada numericamente.
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A expectncia ou valor esperado da
Distribuio Qui-Quadrado dado por:
=)X(E
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A Varincia da Distribuio da Qui-
Quadrado dada por:
2 = Var(X)
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
O que tabelado a funo
inversa, em relao a rea direita de
cada curva (uma para cada linha),
isto , dado um valor de rea na cauda
direita (), a tabela retorna um valor x tal
que P(2 x)))) ==== Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
Considerando uma 2(),
determinar:
(1) A moda;(2) A mediana;(3) A assimetria;(4) A curtose;(5) O coeficiente de variao.
-
3232
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
=
81
=
2
2 se 2o >=
3/2e =
=
122
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Gerar 10000 valores de uma
. Apresentar os resultados de forma
tabular e grfica, calculando todas as
principais medidas.
23
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A gerao de valores de uma Qui-
Quadrado com gl divido em dois
casos: par (primeiro algoritmo) e
mpar (segundo algoritmo)
/2r ),Uln(2~r
1ii
2 ==
/2)1(r ,Z)Uln(2~ 2r
1ii
2 =+=
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A distribuio de
Rayleigh pode ser obtida
atravs de duas componentes
ortogonais normalmente IID.
O valor absoluto (p. e.
velocidade do vento) ter uma
distribuio de Rayleigh.
John William Strutt (Lord) RAYLEIGH(1842 - 1919)
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Se for tomado um nmero complexo
ao acaso com as componentes real e
imaginria normalmente IID o valor
absoluto ter uma distribuio de
Rayleigh.
-
3333
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Se = 1, ento R(1)2 ~ ;
A 2 uma generalizao da
Rayleigh;
A Weibull , tambm, uma
generalizao da Rayleigh.
22
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A expresso da distribuio deRayleigh :
0 0, x se b
x
2
1exp
x)x(f
2
2>
=
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O modelo apresenta um parmetro
de escala .
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
R(0,5)
R(1)
R(1,5)
R(2)
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A FD da Distribuio de Rayleigh :
0 0, x se x
2
1exp1)x(F
2
>
=
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0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
R(0,5)
R(1)
R(1,5)
R(2)
-
3434
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2 E(X)
==
A expectncia ou valor esperada da
Distribuio de Gumbel dado por:
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
A Varincia da Distribuio de
Rayleigh dada por:
2
)4(
22 V(X)
222 =
==
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
Considerando uma R(),
determinar:
(1) A moda;
(2) A mediana;
(3) A assimetria;
(4) A curtose;
(5) O coeficiente de variaoProf. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
6311,0
22
2)3(
2/332
31 =
=
=
5227,04
2
222
=
=
=
=o
2451,0
)4(
162462
2
2
=
=
+=
== 3863,1)5,0ln(2e
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Gerar 10000 valores de uma
R(2). Representar os resultados
graficamente e calcular todas as
principais medidas.
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
A gerao de valores dessa
distribuio feita atravs de uma qui-
quadrado.
])uln(2[U =
-
3535
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A origem da distribuio t
foi um artigo publicado em
1908 por Gosset, qumico da
cervejaria Guinness de Dublin.
Ele no pode publicar o artigo com o
seu verdadeiro nome da o pseudnimo.
William
Sealey Gosset
(1876 - 1937)
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A distribuio t, e
principalmente o teste t, setornaram bem conhecidos atravsdo trabalho de Fisher, que foiquem a batizou de distribuio deStudent. Ela surge em quase todotrabalho estatstico sempre que setenha que estimar o desvio padroa partir de dados amostrais.
Sir Ronald AylmerFisher (1890 -1962)
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0
x12
.
2
1
)x(f
2
12
>
+
+
=+
Uma varivel aleatria X tem uma
distribuio t ou de Student se sua
fdp for do tipo:
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Determinar a representao grfica, em
um mesmo diagrama, das seguintes
distribuies: t(1), t(3), t(10), t(25) e Z.
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0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
t(1)
t(3)
t(10)
t(25)
N(0: 1)
-
3636
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O que tabelado a funo inversa
(percentis), em relao a rea direita
(unilateral) de cada curva (uma para
cada linha), ou a soma das caudas
(bilateral), isto , a tabela retorna um valor
t tal que P( t)))) ==== ((((unilateral)))) ou
P(|T| t)))) ==== ....
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No existe uma expresso
analtica para F(x) genrica. Ela
avaliada numericamente.
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A expectncia ou valor esperado da
Distribuio t dado por:
0)X(E ==
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A Varincia da Distribuio da t
dada por:
2-
= Var(X)
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Considerando uma t(), determinar:
(1) A moda;(2) A mediana;(3) A assimetria;(4) A curtose;(5) O coeficiente de variao.
Prof. Lor Viali, Dr. Faculdade de Matemtica - Departamento de Estatstica - PUCRS
01 =
4 4
632 >
=
== eo 0
-
3737
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Gerar 10000 valores de uma
t(3). Apresentar os resultados de forma
tabular e grfica, calculando todas as
principais medidas.
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A gerao dos valores de uma
distribuio t feito atravs do
quociente de uma normal e uma Qui-
Quadrado.
n
Z~t
2n
n
Onde Z a
normal padro.
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c.c. 0
b x a se ab
1)x(f
=
Uma VAC X uniforme no intervalo
[a; b] se assume todos os valores com
igual probabilidade. Isto , se f(x) for:
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Seja X uma VAC com distribuio
uniforme no intervalo [2; 6], isto ,
X ~ U(2; 6). Ento a fdp dada por:
c. c.
x se 4
1
2-6
1
)x(f
=
=
0
62
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0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0 2 4 6 8 10
Fdp da U(2; 6)
-
3838
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A funo F(x) dada por:
b > x se 1
b x a se ab
ax
a < x se 0
)x(F
=
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Seja X uma uniforme no intervalo
[2; 6], ento a FDA de X dada por:
6 > x se
6 x 2 se x
2 < x se
)x(F
=
1
4
2
0
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0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8
FDA da U(2; 6)
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22
22
1 222
ba)ab(
)ab).(ab(
)ab(abx
ab
dxab
xdx)x(f.x)X(E
b
a
ba
+=
+=
=
=
=
=
==+
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2 = V(X) = E(X2) E(X)2
=
=
=
=
==+
)ab(abx
ab
dxab
xdx)x(f.x)X(E
b
a
ba
331 33
222
3
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A varincia ser ento:
12
4
2
3
23
2
2233
233
22
)ab(
abba)ab(
ab
ba
)ab(ab
)X(E)X(E)X(V 2
=
=+
=
=
+
=
===
-
3939
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Gerador
u)ab(axab
axu
ab
ax)x(F
+=
=
=
Para gerar uma VAC Uniforme em
um intervalo [a, b], basta fazer:
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A Distribuio de Weibull
(1951) aplicvel a uma srie de
fenmenos, sendo uma das
principais reas os tempos de
falha de componentes eltricos e
mecnicos.
Ernest
Hjalmar Waloddi WEIBULL
(1887 - 1979)
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A funo densidade de
probabilidade de Weibull dada por:
=
c.c. 0
x se
xexp
x
)x(f
1
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Os parmetros so (- < < ) o de
locao, > 0 o de escala e > 0 o de
forma.
Quando = 0 e = 1, a Weibull se
reduz a uma exponencial de parmetro
= 1/.
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0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0
W(0,1,1)
W(0,2,1)
W(0,3,1)
W(0,4,1)
-
4040
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A vida de equipamento eletrnico dada
por Y = X1 + X2 + X3 + X4, a soma das vidas
de seus componentes. Os componentes so
independentes, cada um tendo tempo de falha
exponencial com mdia entre falhas de 4
horas. Qual a probabilidade de que o
sistema opere pelo menos 24 horas sem
falhas?
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%12,15
)/k!6 e(
)24(F1)24Y(P
k3
0k
6
=
==
==>
=
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A funo F(x) dada pela seguinte
expresso relativamente simples:
x se 0
x se
-x-exp-1
)x(F
-
4141
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++==
11)X(E
A expectncia ou valor esperado de
uma Distribuio de Weibull dada por:
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A Varincia da Distribuio de Weibull
dada por:
+
+==
11
21 V(X)
222
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Gerador
Para gerar valores de uma VAC
Weibull, uma possibilidade utilizar o
seguinte algoritmo:
u -exp-1
-x
=
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xx
-x
-x
)u1ln(u1 -exp
)]uln([)]u1ln([
)]u1ln([)]u1ln([
-x
-x
/1/1
/1/1
+=+=
==
==