UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL ESCUELA DE ADMINISTRACIÓN PUBLICA Y GESTIÓN SOCIAL. ESTADISTICA “EJERCICIOS RE
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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL ESCUELA DE ADMINISTRACIÓN PUBLICA Y GESTIÓN SOCIAL.
ESTADISTICA “EJERCICIOS RESUELTOS DE PROBABILIDADES”
PROFESOR:
Dr . WILLY VICTOR MANDUJANO MIESES
LIMA – UNFV – Junio 2018
EJERCICIOS
RESUELTOS DE PROBABILIDADES
I.- ESPACIO MUESTRAL 1.
Construir siguientes
el
espacio
muestral
apropiado
para
los
experimentos aleatorios:
a) Elegir una carta de una baraja de 52 cartas. b) Inspeccionar
las
medidas
de
seguridad
contra
accidentes de una fábrica. c) Extraer una muestra de 5 bolas con reemplazamiento de una urna que contiene 12 bolas diferentes (esto es
las
bolas
se
devuelven
a
la
urna
antes
de
extraer una segunda vez). SOLUCIÓN A)
Si : C= Corazones, D = Diamantes, = Espada y T = trébol S = {C1, C2,....C13; D1, D2, ... D13; E1, E2,…E13; T1, T2,....T13}
B)
Hay n formas de inspeccionar las medidas de seguridad contra accidentes de una fábrica. S = {0,1,2,..........n}
C)
Si a1, a2, a3,........a12, son las diferentes bolas S={a1,a2,a3,......a12}5 producto cartesiano Dado que son con reemplazamiento.
2.
Un
inversionista
planea
oportunidades
de
Describa
espacio
el
escoger
inversión
que
muestral
dos le
de
han
que
las
cinco
recomendado.
representa
las
opciones posibles.
Solución Si {A,B,C,D,E} es el conjunto de 5 opciones La forma como debe escoger las 5 opciones de 2 e 2 esta dado por: S = {AB.AC,AD.AE,BC,BD,BE,CD,CE,DE} n(s)
3.
5! 5 x 4 x3 x 2 x1 10 2! (5 - 2)! 2 x1x3 x 2 x1
Durante el día una máquina produce tres artículos cuya calidad
individual,
defina
como
defectuoso
o
no
defectuoso, se determina al final del día. Describa el espacio muestral generado por la producción diaria. Solución Son 8 horas de trabajo (Supuesto) Sea B = Artículo Bueno D = Artículo Defectuoso. S = {BBB,BBD,BDB,DBB,BDD,DBD,DDB,DDD}
4.
Suponga
que
la
demanda
diaria
de
gasolina
en
una
estación de servicio está acotada por 1,000 gls., que se lleva a un registro diario de venta. Describa el espacio muestral.
Solución S = {Wi/0 Wi 1,000 gl}
Además Wi = 1………..1,000
suceso
venta del Galón 1
donde W = Suceso de cada momento 5.
El gerente general de una firma comercial, entrevisto a diez aspirantes a un puesto. Cada uno de los aspirantes es
calificado
como:
Deficiente,
Regular,
Bueno,
Excelente. a) Dar
el
espacio
muestral
adecuado
para
el
experimento. b) Describir los siguientes eventos: A: todos los aspirantes son calificados, deficientes o excelentes. B: sólo la última persona entrevistada es calificada como excelente. Solución S = {D,R,B,E}10 = [(X1,X2,X3,X4,……..X10)/Xj=D,R,B,E;j= 1,2,3, …..10]
II.- PROBABILIDAD DE EVENTOS EXCLUYENTES 6.
Las caras numeradas 1,2 y 3 de un dado son de color rojo; las cara s numeradas 4 y 5 son de color blanco, y la cara numerada 6 es azul. Al tirar este dado, cual es la probabilidad. a) Que aparezca una cara roja o el 5. b) Que aparezca una cara roja o número impar.
Solución a) Def. Evento A: Que aparezca una cara roja Def. Evento B: Que aparezca el número 5. P (A U B ) =
P(A) + P(B) ..............(1)
Es una probabilidad de
eventos mutuamente excluyentes
e independientes. Pero : P (A) =
n(A)/ n(S)
A = {1,2,3} n(A)= 3 S = {1,2,3,4,5,6} P (A) =
n(S)= 6
3 1 6 2
Tambien: P(B) =
n(B)/ n(S)
B = {5} n(B) = 1 S = {1,2,3,4,5,6} n(S) = 6 P (B) = 1/6 Reemplazando en (1) tenemos: P (A U B ) = (3/6)+ (1/6)
= 4/6
= 2/3=
0.75 = 75%
b) Def. P (A U B ) : Que aparezca una cara roja o un Número impar. Def. Def. Suceso
Suceso A: Que aparezca una cara roja (A
B):
Que aparezca una cara roja e número impar a la vez
Por el teorema: P (A U B )
= P(A) + P(B) - P(A
A = {1,2,3} n(A)= 3
B)
S = {1,2,3,4,5,6} n(S) = 6
P(A)= 3/6 B= {1,2,3} n(B2)= 3 P(B)= 3/6
S = {1,2,3,4,5,6} n(S)= 6
También: (A
B)=
B) = =
{1,3} n(A
2
Reemplazamos (1) tenemos: P(B3)= (3/6)+(3/6)- 2/6 = 4/6 = 2/3 = 0.75 = 75%
PROBABILIDAD DE EVENTOS INDEPENDIENTES 7.
Una
caja
contiene
tres
bolitas
rojas
y
8
bolitas
negras, todas ellas del mismo material y del
mismo
tamaño. Si se extrae dos bolitas en sucesión y sin reemplazo, cual es la probabilidad de que ambas sean rojas. EJERCICIO Nº 7
R
N
R
N
N
N
N
S =N
R RR NNNNN NNN
n(s) = 11
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 R
N
Def . Evento A1 Def.
N
: De que la primera bola sea roja.
Evento A2/A1: De que la segunda bola extraviada sea también roja dado A1.
Son
sucesos
dependientes
que
definen
una
probabilidad
condicional. P(A1)* P(A2/A1)
=
……………… (1)
A1; {1,2,3} n(A1) = 3 S = {RR,R,N,N.....N} n(S)= 11
P (A1)
=
3/11
P(A2/A1) =
n( A1 ) 1 3 1 2 1 n( S ) 1 11 1 10 5
Reemplazando en (1) tenemos: P(A1)* P(A2/A1)=
3 1 3 x 11 5 55
TEOREMA DE LA PROBABILIDAD DE EVENTOS EXCLUYENTES 8.
Entre los números 1,2, ......,50 se escoge un número par al azar. Cual es la probabilidad de que el número escogido sea divisible por 6 ó por 8.
SOLUCIÓN EJERCICIO Nº 8 Definimos el evento A = El # escogido sea divisible por 6 Definimos el evento B = El # escogido sea divisible por 8. El evento
(A
B) = El
#
escogido sea divisible por
6
y por 8 Por el teorema: P (A U B )
= P(A) + P(B) - P(A
B)
Excluyentes pero dependiente. P(A) = n(A)
_A = {6,12,18,24,30,36,42,48} n(A1)= 8 n(s) = {1,2,3,……………….,50} n(s) = 50
n(S) P(A) =
8 50
También: P(B) = n(B)/n(S) Pero
B ={8,16,24,32,40,48}n(B)= 6
P(B) = 6/50
También: P (A
Pero
(A
B)
B)=
n(A
= {24,48}
B) / n (S) n (A B
)= 2
Reemplazando en (1) tendremos: P (A U B ) =
8 6 2 12 6 50 50 50 50 25
PRINCIPIO MULTIPLICATIVO 9.
Diez fichas numeradas del al 10 se mezclan en una caja. Se sacan de la caja dos fichas numeradas (X,Y) una y otra vez sin sustitución. ¿Cuál es la probabilidad de que X+Y sea igual a 10?
SOLUCIÓN Definir: A: x + y = 10 P(A) = ?
S = {(1,2); (1,3)}; ......... (10,1) 10
9
n(S) = 90 n1
n2
A = {(1,9); (2,8); (3,7); (4,6); Se obtiene de la tabla de doble entrada
n(A) = 4
Por lo tanto P(A)=
n(A) 4 2 n(S) 90 45
10. En la caja hay 6 cubos enumerados iguales. De una a la vez se extraen al azar todos los cubos de
la caja;
hallar la probabilidad de que los números de los cubos extraídos aparezcan en orden creciente. A : Obtener los cubos ...... en orden creciente (1,2,3,4,5,6) A = {(1,2,3,4,5,6) n(A) = 1 S(e)={(1,2,3,4,5,6);(1,3,4,6,2);(..); ......(6,5,4,3,2,1)} n(s)e = 8 n(S) =6! = 6x5x4x3x2x1 = 720 ..P(A)=
1 1 6! 720
PERMUTACIONES
Definición: Es un arreglo, orden de todos o parte de un conjunto de objetos. Ejemplo: A= {a,b,c}¿Cuántos arreglos (o posibles permutaciones) se pueden hacer? Las
posibles
permutaciones
son:
abc,acb,acb,bac,bca,cab,
cba; vemos que hay permutaciones posibles. De otro modo: =
3
x
2
x
1
6
Nomenclatura: Pnn n! n x (n - 1)(n - 2)(n - 3)..............1
COMBINACIONES: En algunos casos estamos interesados en el numero de formas de seleccionar r objetos en n, sin importar el orden. Estos seleccionados se llaman Combinaciones. Definición:
Un conjunto de r elementos de un conjunto que
tienen n elementos diferentes, se llama una combinación de los n elementos tomados de r a r. Denotación: Crn
Coeficiente
n! ( n r )!r!
Binomial
Propiedades:
a) n> r
Siempre
b)
Crn Cnn r
c)
C0n 1
d) C1n n
COMBINACIONES 11. En
una
caja
pintados.
hay
Un
15
piezas
mostrador
de
extrae
las al
cuales azar
10
dos
están
piezas.
Hallar la probabilidad de que las piezas extraídas sean pintadas. SOLUCIÓN ξ : Extraer 2 piezas A: 2P. Extraídas [de 25 donde 10 están pintadas] Sean Pintadas
12. Un dispositivo contiene 5 elementos de los cuales 2 están
desgastados,
dispositivo
se
al
poner
conectan
en
en
funcionamiento
forma
aleatoria
el dos
elementos. Hallar la probabilidad de que los elementos no desgastados resulten conectados. SOLUCIÓN # e D = 2 # e D = 3 # total e = 5 n(S) = C25
Todos los elementos
n(A) = C23
No desgastado
n(A) C23C02 3! 3! 2! 3! 3! 3x 2 6 3 P(A) 5 n(S) C2 !5! 5 x 4x3! 5 x 4 20 10 PRINCIPIO MULTIPLICATIVO
13. Con los dígitos 0,1,3,5,7 y 9
se forman aleatoriamente
números de tres cifras distintas mayores que 100. ¿Cuál es la probabilidad de que estos números sean divisibles por cinco? SOLUCION A : Los números formados sean mayores que 100 y divisibles por 5 S : Los números mayores que 100. n (S) :
5
5
Múltiplos de 5
4
Y no múltiplos de 5
=
100
Además los números son múltiplos de 5 terminan en 5 o en 0 Sea n1 :# de 3 cifras terminadas en 0
5
4
1
Sea n2 :# de 3 cifras terminadas en 5
4
4
1
No va el cero
Y
P (A) =
= 20 =
16
n(A)= 36
n1 n 2 36 n(S)
COMBINACIONES 14. En
una
habitación
10
personas
tienen
insignias
numeradas del 1 al 10. Se eligen tres personas al azar y se les pide que dejen la habitación inmediatamente y se anotan los números
de insignias:
a) ¿Cuál es la probabilidad de que el número menor de insignias sea 5? b) ¿Cuál es la probabilidad de que el numero mayor de insignias sea 5?
SOLUCION S : Elegir 3 personas de 10 que tienen insignias numeradas. a) A : Al elegir 3 personas el # menor sea 5 P(A)= ?
{
5 , 6, 7, 8, 9, 10}
Elementos mayores
Considera fijo Elemento fijo n (a) =
Crnpp
donde:
n = 6 elementos mayores r = 3 elementos p = # de elementos fijos
5! 5 x 4 x3! 10 (5 2)!2! 3!2 x1
C3611 n(A) C52
10 10 Además del n(S) = C3 C7
P(A)
En consecuencia:
b)
B : Insignias
10 x9 x8 x7! 10 x9 x8 120 (10 7)!7! 3 x 2 x1
n(A) 10 1 n(S) 120 12
cuyo # sea 5
B = {1, 2, 3, 4, 5
} n (B)= 5 Fijo
Debemos tomarlos de 3en 3 o de r en r 4! C53--12C16 C24 1 (4 2)!2! P(B) 10 10 10! C3 C3 20 (10 3)!3!
15. De 20 personas que contrajeron cierta enfermedad
al
mismo tiempo y que fueron llevados a la misma sala de un hospital, 15
se recuperaron completamente en tres
días, al cabo del cual, se escogen aleatoriamente 5 personas para un chequeo ¿Cuál es la probabilidad de que los 5 sean dados de alta? ¿Cuál es la probabilidad
de que exactamente 4 sean dados de alta? ¿Cuál es la probabilidad de que ninguno de sea dado de alta? SOLUCION S : Escoger 5 personas de los 2 y darle de alta. n(S) C520
a)
A : Las personas sean dadas de alta (es decir todos los que están sanos)
n(A) C 15 5
(ya que 15 de los 20 están sanos)
Luego:
P(A)
b)
C15 1,001 3 20 C5 5,168
B: Exactamente 4 personas están sanas n(B) = C15 x C15 4 5 C15 4 C1 P(A) C520
c)
Sea C : “Ninguna Persona está sana” C
tiene C
5
5
De las 5 extraídas Las que están enfermas
(S) = 1 P(C) =
1 C520
POR DEFINICION DE PROBABILIDAD
16. Elige una carta aleatoriamente de una baraja de 52 cartas?Cuál es la probabilidad de que sea un palo negro (espadas o tréboles)? ¿Cuál es la probabilidad de que sea un 10? ¿Cuál de que sea una figura (rey, reyna o sota)? ¿Cuál es la probabilidad de que sea un 4 o menos?. SOLUCION S =
Elegir una carta de una baraja de 52 cartas.
N(S)= 52 a)
A : “Obtenemos un palo negro” A tiene 26 elementos (13 espadas + 13 tréboles)
n(A) = 26 P(A) = b)
n(A) 26 1 n(S) 52 2
B : “Obtener 1 diez”
n(B) = 4 (pues hay 4 diez/ ) c)
C: “Obtener una figura” (Rey, Reina, Sotas)
n(C) = 12 (4 reyes + 4 reinas + 4 sotas)Luego: P(C) = d)
12 3 52 13
D : “Obtener 4 o menos” n(D)= 16 (4 cuatros + 4 tres + 4 dos + 4 unos o ases) P(D) =
16 4 52 13
PERMUTACIONES 17. Un
experimento
aleatorio
consiste
en
disponer
los
dígitos 1,3,4,5,6,7,8,9. Uno a continuación del otro; calcular la probabilidad de: a)
Que el 3 aparece junto con el 4 y en ese orden
b)
E l número formado sea par.
c)
El numero formado sea múltiplo de 4.
d)
El número formado sea múltiplo de 3
e) SOLUCION a) n(S) = 8!
Elemento de 1,3,4,5,6,7,8,9
A: 3 aparece
junto al 4 y en ese orden
En las diferentes ordenaciones
aparecen juntas y
en ese orden, luego puede ordenarse como uno solo. Quedan
solamente 7 números por permutar.
n(A) = 7! De donde P(A) = b) B:
7! 1 8! 8
El # formado sea
par.
S: Formado por # pares . Para que el # formado sea par, debe terminar en 2,4,6,8 las cuales pueden
escogerse de
4 formas y para c/u de
estas si empiezan con el mismo # habrá 7! De ordenar los dígitos restantes. n(B) 4 x 7!
De donde P(B) =
4 x 7! 1 8! 2
c) C: “El número formado sea múltiplo de 4” 5 múltiplos de 4
cuando las 2 últimas cifras también
lo son y ese conjunto es: 32
24
36
28
52
64
56
48
72
84
76
68
92
96
es decir hay 14 posibles permutaciones y para c/u de ellos hay 6.
n(C) = 14 x 6! P(C) = d) D:
14 x6! 1 8! 4
El # formado sea múltiplo de tres
La suma de sus cifras es múltiplo de 3 Pero 2+3+4+5+6+7+8+9 = 44 no es múltiplo de 3 n(D) = 0 0 0 8!
P(C)=
DEFINICIÓN DE PROBABILIDAD 18. Una muestra aleatoria de 10 fábricas emplea un total de 10,000
personas,
demostró
que
ocurrieron
500
accidentes de trabajo durante un periodo reciente de dos meses. Hallar la probabilidad de un accidente de trabajo en una industria determinada. Solución: Sea el evento A: “un accidente de trabajo en la industria”, determinada entonces: P(A)= 500 = 0.05 por definición de frecuencias ya
que
esté
valor
de
la
probabilidad
se
relativos
basa
en
una
muestra, por lo tanto es una estimación del valor real desconocido, observe aquí no se supone implícitamente que las
normas
de
seguridad
no
han
cambiado
desde
que
se
realizó el muestreo.
19. La distribución de los miembros de los partidos polí ticos es: Partido A Número Total de Militantes 105 Militantes Mujeres 15
B 100 20
C 70 5
D 45 10
E 40 3
F 15 2
¿Cuál es la probabilidad que un miembro seleccionado aleatoriamente: a) ¿Sea una mujer?
b) ¿Pertenezca al partido b? c) ¿Sea un miembro del partido c? W. VICTOR MANDUJANO MIESES
ESTADÍSTICA TEOREMA DE BAYES II.
SEGUNDA PARTE DE EJERCICIOS DE PROBABILIDADES
22.
Tres máquinas A, B, C producen respectivamente el 60%, 30% y 10% del número total de artículos de una fábrica. Los porcentajes de desperfectos de producción de estas máquinas son respectivamente 2%, 3% y 4% seleccionado un artículo al Azar resultó defectuoso. Hallar la probabilidad de que el artículo hubiera sido producido por la máquina C. P(A) = 60% P(B) = 30% P(C) = 10%
D/A = 2% D/B = 3% D/C = 4%
Sea D = Artículos defectuosos
P C P D C A .P D P B .P D P C .P D A B C
D P
PC
0.10 0.04 4 0.60 0.02 0.3 0.03 0.10 0.04 25 D/A ND/AA B
D/B ND/B D/C
C
ND/C
23.
En cierta facultad, 4% de los hombres y 1% de las mujeres tienen más de 6 pies de estatura. Además, 60% de los estudiantes son mujeres. Ahora bien si se selecciona al azar un estudiante y es más alto que 6 pies. ¿Cuál es la probabilidad que el estudiante sea mujer.
6 pies H
> 6 pies
M P(> 6 pies/H) = 0.04 P(> 6 pies/M = 0.01 P M
6 pies
P(H) = 0.4 P(M) = 0.6
P( M ) P
P( H ) P
6 pies
H
0.6 0.01 0.4 0.04 0.6 0.01
6 pies
M
P( M ) P
6 pies
M
3 11
> 6 pies/H
< 6 pies/H > 6 pies/M M
24.
< 6 pies/M
Un artículo que es manufacturado por 3 fábricas, se conoce que la primera fábrica produce el doble de número de artículos que la segunda y que la otra tercera fábrica produce el mismo número de artículos que la segunda, todo esto dentro de un período de producción determinado. Se sabe también que las fábricas 1 y 2 producen un 2% de artículos defectuoso cada uno, mientras que la fábrica 3 produce un 4% de artículos defectuosos; se colocan juntos los artículos producidos por las tres fábricas y se escoge un artículo al azar. Hallar la probabilidad: a) Que dicho artículo sea de la fábrica 1, si además se conoce que el artículo es defectuoso. b) Que el artículo sea de la fábrica 1 y se conoce que el artículo no es defectuoso.
A1: Obtención de artículos producidos por la fábrica 1 A2: Obtención de artículos producidos por la fábrica 2 A3: Obtención de artículos producidos por la fábrica 3
P(D/A1) = 0.02 P(D/A2) = 0.02 P(D/A3) = 0.04
P(A1) = r; P(A2) = r/2; P(A3) = r/2 => r + r/2 + r/2 = 1 r=½
P(A1) = ½ ;
P(A2) = ¼ ;
P(A3) = ¼
a P A1 . D A1 P(A1/D) D D D P A1 . P A2 . A P A3 . A A1 2 3
0.5 0.02 0.5 0.02 0.25 0.02 0.25 0.04
0.4
b P A1 P E P A1 B A A1 0.5 0.08 0.5 P 1 D P (B ) 1 P (B ) 0.975
P A1 P E P A2 P E P A2 P E A1 A2 A3
PROBABILIDAD DE EVENTOS INDEPENDIENTES 25.
La probabilidad de que un hombre viva 10 años más es ¼, y la probabilidad de que su esposa viva 10 años más es 1/3. Hallar la probabilidad de que: i) ambos estén vivos dentro de 10 años, ii) al menos uno está vivo a los 10 años, iii) solamente la esposa estará viva a los 10 años.
H
M
1/4
1/3
a P(HM) = P(H) P(M) = ¼ x 1/3 = 1/12 1 1
3 1
b P(HM’ H’M) = P(H)P(M’) + P(H’)P(M) = 4 3 4 x 3 1 3 4 12 12 12
c P(MH’) = 26.
1 3 3 x 3 4 12
La caja A contiene 8 artículos de los cuales 3 son defectuosos, y la caja B contiene 5 artículos de los cuales 2 son defectuosos. Se extrae al azar un artículo de cada caja: i) Cuál es la probabilidad de que ambos artículos sean defectuosos. ii) Cuál es la probabilidad de que un artículo sea defectuoso y otro no iii) Si un artículo es defectuoso y otro no, cuál es la probabilidad de que el artículo defectuoso proceda de la caja A?
D
D
D
D D
D
a
P(DC1xDC2) = P(DC1) P(DC2) = 8 5 20
3 8 2 5
P DC 4 P D 2
D
D
b
D D
D
D
3 8
P DC1 DC 2 P DC1DC 2 5 P DC 1 8 3 P D2 5
D
3
P DC 1 DC 2
c
27.
Las probabilidades de que tres hombres peguen en el blanco son, respectivamente 1/6, ¼, y 1/3. Cada uno dispara una vez al blanco i) hallar la probabilidad de que exactamente uno de ellos pegue en el blanco; ii) si solamente uno pega en el blanco; ¿Cuál es la probabilidad de que sea el primer hombre?. P(A) =
1 6
P( A )=
5 6
P(B)=
1 4
P( B )=
3 4
P(C)=
1 3
P( C )=
2 3
S = {(A B C)
(A B C) (A B C)}
P(S) = P(A).(B).P(C) + P(A).P(B).P(C) + P(A).P(B).(PC) P(S) =
1 3 2 5 1 2 5 3 1 . . 6 4 3 6 4 3 6 4 3
P(S) = S= {A B C} P(S1) = P(A).P(B)P(C) 1 3 2
P(S1) = 6 . 4 3
28.
Un equipo gana (W) con probabilidad 0.5; pierde (L) con probabilidad 0.3 y empata (T), con probabilidad 0.2. El equipo juega dos veces. i) Determinar el espacio muestral S y las probabilidades de los eventos elementales ii) hallar la probabilidad de que el equipo gane una vez por lo menos. T
(W,T)
(L,T)
(T,T)
(W,L)
(L,L)
(T,L)
(W,W)
(L,W)
(T,W)
L W
W
L
T
S = {(W,W), (L,W), (T,W), (W,L) (L,L) (T,L), (W,T), (L,T), (T,T)} Los Eventos Elementales son: S = {(W,W), (L,L), (T,T)} S1 = gane al menos una vez S1 = {(W,W), (L,W) (T,W), (W,L), (W,T)} P(S1) = P(w).P(w) + P(L) x P(w) + P(T).P(W) + P(w).P(L) + P(W).P(T) P(S1) = (0.5)(0.5) + (0.3)(0.5) + (0.2)(0.5) + (0.5)(0.3) + (0.5)(0.2) P(S1) =
29.
Se lanzan 4 monedas balanceadas. Hallar la probabilidad de obtener 2 caras o tres caras. S = {(cccc), (c,s,c,c) ..... (s,s,s,s)} => n(s) = 24 = 16 A: obtener 2 caras o 3 caras P(A) = P(2 caras) + P(3 caras) P(A) = C
4 2
n( s )
4 3
4! 2! 2!
4! 1! 2!
C ns 16 16
=