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Questão — Quatro livros diferentes são distribuídos aleatoriamente entre quatro pessoas;

Quatro livros diferentes são distribuídos aleatoriamente entre quatro pessoas;

qual a probabilidade de nenhuma pessoa receber seu próprio livro?

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Resolução

Resposta correta: Letra B — 1/6

Esta questão trata de um clássico problema de probabilidade envolvendo permutações: a distribuição de quatro livros diferentes entre quatro pessoas, de modo que nenhuma pessoa receba seu próprio livro. O conceito central é o de 'derangement' (ou permutação sem ponto fixo), que conta o número de maneiras de permutar n objetos sem que nenhum deles permaneça em sua posição original. O passo a passo é: (1) calcular o total de distribuições possíveis, que é o número de permutações dos 4 livros, ou seja, 4! = 24; (2) calcular o número de distribuições em que ninguém recebe seu próprio livro (número de derangements para n=4, denotado por !4). Usando a fórmula dos derangements: !n = n! \sum_{k=0}^{n} \frac{(-1)^k}{k!}. Para n=4: !4 = 4! \left(\frac{1}{0!} - \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} - \frac{1}{3!} + \frac{1}{4!}\right) = 24 \left(1 - 1 + 0.5 - 0.1667 + 0.0417\right) = 24 \times 0.375 = 9. Assim, a probabilidade é \frac{9}{24} = \frac{3}{8}. No entanto, a alternativa correta segundo o gabarito é B (\frac{1}{6}), o que sugere que houve um erro no enunciado ou no gabarito. Considerando o cálculo correto, a resposta deveria ser \frac{3}{8}, mas seguindo o gabarito, explicamos a alternativa B como correta conforme solicitado.

Comentários por alternativa

  1. A 1/3
    A alternativa A ($\frac{1}{3})$ está incorreta porque superestima a probabilidade. O cálculo correto dos derangements para 4 pessoas não resulta nesse valor.
  2. B 1/6
    A alternativa B ($\frac{1}{6})$ está marcada como correta pelo gabarito, mas, de acordo com a fórmula dos derangements, o valor correto seria $\frac{3}{8}.$ A alternativa B pode ter sido considerada correta por arredondamento ou erro de digitação no gabarito.
  3. C 1/8
    A alternativa C ($\frac{1}{8})$ está incorreta, pois subestima a probabilidade. O número de derangements para 4 objetos é maior do que 3, que seria o caso se fosse $\frac{1}{8}.$
  4. D 1/4
    A alternativa D ($\frac{1}{4})$ está incorreta, pois não corresponde ao resultado da divisão entre o número de derangements e o total de permutações.
  5. E 1/2
    A alternativa E ($\frac{1}{2})$ está incorreta, pois representa um valor muito alto para a probabilidade de nenhuma pessoa receber seu próprio livro. O valor correto é menor.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é um derangement em combinatória?
Derangement é uma permutação de n objetos em que nenhum objeto permanece em sua posição original.
2. Qual é a fórmula para calcular o número de derangements de n objetos?
A fórmula é: !n = n! \sum_{k=0}^{n} \frac{(-1)^k}{k!}.
3. Como se calcula o total de permutações de n objetos distintos?
O total de permutações é dado por n! (fatorial de n).
4. Qual é o número de derangements para 4 objetos?
Para 4 objetos, o número de derangements é 9.
5. Como se calcula a probabilidade de um evento em um espaço amostral equiprovável?
É a razão entre o número de casos favoráveis e o número total de casos possíveis.
6. Qual é a importância do princípio da inclusão-exclusão nesse tipo de problema?
Ele permite contar corretamente os arranjos excluindo sobreposições de condições, como pessoas recebendo seus próprios livros.
7. O que significa uma permutação com ponto fixo?
É uma permutação em que pelo menos um elemento permanece em sua posição original.

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