Distribuições binomial e de Bernoulli no Excel: eventos de sim ou não e contagens em n tentativas
Resumindo: a distribuição de Bernoulli responde “acontece?” com 1 ou 0; a binomial responde “quantos entre n?”.
A distribuição de Bernoulli é um único evento de sim ou não: um risco que ocorre (1), com probabilidade p, ou não ocorre (0), sorteado no Excel com =IF(RAND() < p, 1, 0). A distribuição binomial conta os “sim” entre n tentativas independentes com a mesma probabilidade, sorteada com =BINOM.INV(n, p, RAND()). Em um lote de 50 unidades com taxa de defeitos de 4%, 2 são defeituosas em média, um lote sem defeito tem 13,0% de chance e um com 5 ou mais, 4,9%.
Bernoulli: acontece ou não?
Muitas incertezas de um modelo são eventos, e não valores: um alvará atrasa ou não, um fornecedor falha ou não, um risco do registro ocorre ou não. Uma distribuição de Bernoulli dá 1 com probabilidade p e 0 no caso contrário. Multiplique pelo impacto e você tem o custo do risco em cada iteração: =IF(RAND() < 0.3, 1, 0) * 500 vale 500 em cerca de 30% das iterações e 0 nas demais.
| Célula | Fórmula | Valor |
|---|---|---|
| Número aleatório u (I14) | =RAND() | |
| Sorteio (J14) | =IF(I14<D14, | |
| Sorteio em uma célula | =IF(RAND()<D14, | |
| Média (K14) | =D14 | 0,3 |
| P10 (L14) | =BINOM.INV(1, | 0 |
| P90 (M14) | =BINOM.INV(1, | 1 |
A média é p, então o custo esperado desse risco é 0,3 × 500 = 150. Mas nenhuma iteração custa 150: cada uma custa 0 ou 500. Usar probabilidade × impacto como número fixo no modelo esconde justamente isso, e por isso um registro desses riscos precisa de simulação para dimensionar a contingência (veja o exemplo de registro de riscos). Nos 10.000 sorteios do xellstorm para essa linha, o risco ocorreu em 30,0% iterações.
Binomial: quantos em n?
Repita n vezes, de forma independente, a mesma chance de sim ou não e conte os “sim”: essa contagem é binomial. Unidades defeituosas em um lote, clientes que aceitam uma oferta em um grupo de 200, dias de chuva em 20. A média é n × p e o desvio padrão, √(n × p × (1 − p)): 2 e 1,39 para um lote de 50 com p = 0,04. Uma Bernoulli é uma binomial com n = 1.
Como ler o gráfico: cada barra é a proporção dos 10.000 lotes simulados com aquele número de unidades defeituosas, e cada ponto é a probabilidade exata.
| Célula | Fórmula | Valor |
|---|---|---|
| Número aleatório u (I15) | =RAND() | |
| Sorteio (J15) | =BINOM.INV(D15, | |
| Sorteio em uma célula | =BINOM.INV(D15, | |
| Média (K15) | =D15*F15 | 2 |
| P10 (L15) | =BINOM.INV(D15, | 0 |
| P90 (M15) | =BINOM.INV(D15, | 4 |
Conferir os números: valores exatos contra 10.000 sorteios do Excel e do xellstorm
| Exato | Excel, RAND() | xellstorm | |
|---|---|---|---|
| Média | 2 | 2,01 | 2,00 |
| Desvio padrão | 1,39 | 1,40 | 1,39 |
| P10 | 0 | 0 | 0 |
| P50 (mediana) | 2 | 2 | 2 |
| P90 | 4 | 4 | 4 |
O Excel sorteia com RAND(), totalmente ao acaso; o xellstorm distribui os sorteios de modo uniforme pela faixa (amostragem por Hipercubo Latino), por isso as estatísticas dele ficam mais perto dos valores exatos.
A distribuição binomial no Excel
BINOM.DIST(k, n, p, FALSE)(DIST.BINOM.N no Excel em português) é a chance de exatamente k: duas unidades defeituosas no lote têm 27,6% de chance. ComTRUE, é a chance de k ou menos, então=1-BINOM.DIST(4, 50, 0.04, TRUE)dá 4,9%, a chance de 5 ou mais.BINOM.INV(n, p, probability)(INV.BINOM no Excel em português) responde à pergunta oposta: a menor contagem que o resultado não ultrapassa com pelo menos a probabilidade indicada, ou seja, um percentil. ComRAND(), sorteia uma contagem aleatória:=BINOM.INV(D15,F15,RAND()). Atenção à ordem: a probabilidade vem por último, ao contrário doNORM.INV. O nome antigo éCRITBINOM.
Com muitas tentativas e uma probabilidade pequena, a binomial fica próxima de uma distribuição de Poisson com a mesma média: um lote sem defeitos tem 13,0% de chance pela binomial e 13,5% por uma Poisson com média 2.
Como usar as distribuições de Bernoulli e binomial no xellstorm
- Transforme a célula em entrada e, na etapa Distribuições, escolha Bernoulli e informe p, ou Binomial e informe n e p.
- Para um evento de risco, deixe o impacto em uma célula própria (um número fixo ou outra entrada, como uma PERT) e multiplique na planilha: assim a ocorrência e o tamanho do risco ficam separados, e a análise de sensibilidade mostra qual dos dois determina o resultado.
- Com resultados 0/1 passados, “A partir de dados” no painel lateral ajusta uma Bernoulli; com contagens passadas em um n conhecido, informe n em “Binomial: número de tentativas conhecido” e ajuste de novo.
“Importar da planilha” converte =IF(RAND() < p, 1, 0) em uma entrada Bernoulli e =BINOM.INV(n, p, RAND()) em uma binomial; modelos de suplementos são convertidos a partir de RiskBernoulli, VoseBernoulli, PsiBernoulli, RiskBinomial, VoseBinomial e PsiBinomial.
Perguntas
Como simular se um risco ocorre no Excel?
Use =IF(RAND() < p, 1, 0), que devolve 1 com probabilidade p, e multiplique pelo impacto do risco. Ao longo de muitos recálculos, a proporção de 1 se aproxima de p. Use um RAND() separado para cada risco, para que os riscos ocorram de forma independente.
Qual é a diferença entre as distribuições de Bernoulli e binomial?
A Bernoulli é uma única tentativa: o resultado é 0 ou 1. A binomial são n tentativas independentes com a mesma probabilidade, e o resultado é quantas deram 1, de 0 a n. A Bernoulli é a binomial com n = 1.
Como gerar números aleatórios binomiais no Excel?
Use =BINOM.INV(n, p, RAND()): para um lote de 50 com taxa de defeitos de 4%, =BINOM.INV(50, 0.04, RAND()). Cada recálculo dá um novo número inteiro de 0 a n; a média deles se aproxima de n × p = 2.
Binomial ou Poisson?
Binomial quando há um número fixo de chances, n, cada uma com a mesma probabilidade: a contagem não pode passar de n. Poisson quando os eventos podem acontecer qualquer número de vezes em um período, a uma taxa média. Quando n é grande e p pequeno, as duas dão quase a mesma resposta.
Veja também
- Guia
Qual distribuição de probabilidade usar? Guia para modelos de Monte Carlo
Encontre a distribuição de probabilidade certa em duas perguntas: PERT, triangular, normal, lognormal, Weibull, Poisson, binomial, beta e outras, com a finalidade de cada uma e a fórmula dela no Excel. - Registro de riscos
Quanta contingência um registro de riscos precisa?
Probabilidade × impacto mais provável soma 291; a perda média simulada é 359 e a média dos 5% piores é 1.436 (milhares de US$). Dimensione a contingência pelos piores resultados. - Guia
Distribuição de Poisson no Excel: contagem de eventos e quando usar a binomial negativa
A distribuição de Poisson conta eventos em um período a uma taxa média conhecida. POISSON.DIST, contagens aleatórias de Poisson no Excel sem função inversa e a binomial negativa para contagens que variam mais.
O xellstorm é uma ferramenta de simulação de Monte Carlo para modelos do Excel, que roda no navegador: sem suplemento, e o arquivo nunca sai do seu computador.