Aniversários

Hoje é meu aniversário, celebro vinte e quatro anos de vida. E essa data, além de me fazer sentir especial, costuma me lembrar de um problema fascinante de combinatória, que levou a um igualmente interessante estudo econômico. Como não achei referência ao estudo, nem lembro onde o li, repeti-o eu mesmo, na medida do possível. O problema é conhecido como paradoxo do aniversário, que de paradoxal não tem nada.

A pergunta é: quantas pessoas eu preciso colocar em uma sala para que a chance de haver naquela sala pessoas com o aniversário repetido seja maior que a chance de não haver pessoas com o aniversário repetido? Formulado de outra maneira, eu tenho N pessoas em uma sala e uma probabilidade P(N) de que essas pessoas possuam aniversário repetidos, qual o primeiro valor de N para o qual P(N)>0,5?

E a resposta é um número surpreendentemente baixo: 23. A partir desse valor de pessoas, é mais provável encontrar pessoas com aniversários repetidos que não encontrar, a probabilidade de que duas pessoas tenham nascido no mesmo dia do ano passa a 50,7% para esse valor de N. A razão do número ser pequeno é o grande crescimento da função fatorial, usada para calcular o número de combinações possíveis para a comparação de cada par de pessoas. Ou seja, apesar de haver muitos dias no ano, o número de comparações possíveis entre o aniversário de 23 pessoas é suficientemente grande para tornar essa probabilidade maior que 50%.

Interessados nesse resultado, podemos testar os aniversários de partidas de futebol. Sendo 11 para cada lado e o juiz, teremos 23 pessoas a cada partida, e podemos comparar um número grande de partidas para perceber que há mais partidas com aniversários repetidos que partidas sem aniversários repetidos.

No entanto, o resultado não será o que esperamos. De fato, há muitas partidas com aniversários repetidos, mas um número muito maior que o esperado! As partidas com aniversários repetidos ocorrem em número muito maior que as que não possuem aniversários em comum, quando a diferença não deveria estar muito longe de 51% contra 49%. Esse fato foi-me apresentado há algum tempo, foi-me até dito que um estudo foi feito, jamais achei o estudo, fi-lo eu mesmo com a ajuda da Wikipédia e sua excelente página da escalação de cada seleção de futebol.

Pus-me a anotar os meses de nascimento dos jogadores de futebol das seguintes seleções: Brasil, Paraguai, Chile e Argentina. Tomei a escalação mais atual possível, para não haver privilégio de uma época ou outra. A razão de pegar apenas países do hemisfério sul ficará clara com os resultados.

Enquanto o Paraguai não apresenta uma distribuição de nascimento de seus jogadores ao decorrer do ano que chame a atenção, Brasil, Chile e Argentina impressionaram-me e comprovaram, em termos nada rigorosos, a teoria que eu havia ouvido a respeito do estudo. Organizei um histograma em três camadas, as barras menores são os nascimentos no mês, as intermediárias representam nascimentos em um trimestre e as grandes são os nascimentos no semestre. O resultado do Paraguai, analisados 83 jogares, foi:

Nada impressionante até aqui, os aniversários parecem razoavelmente bem distribuídos em todos os níveis e não consigo perceber uma tendência evidente. No entanto, a distribuição do Brasil já começa a apresentar um fenômeno interessante:

Temos na seleção brasileira, analisados os 69 últimos convocados de Mano Menezes, uma concentração clara de nascimentos no primeiro semestre, em especial uma forte ausência de nascidos no último trimestre do ano. Claro, isso pode ser uma improbabilidade realizada, não um indício de variável escondida. Se analisarmos com cuidado, podemos calcular a probabilidade de, jogando aniversários aleatoriamente no ano, ter essa diferença entre o primeiro e o segundo semestre; é improvável, mas nem de longe impossível.

No entanto, os resultados do Chile, analisados 77 jogadores, revelaram-se:

E essa diferença entre primeiro e segundo semestre já não pode mais ser explicada como uma anomalia estatística, há algo estranho nesse país que faz jogadores de futebol nascerem no começo do ano e não no final. Para confirmar a teoria, podemos avançar no estudo da seleção Argentina, analisando 92 jogadores:

Esse gráfico não pode, de maneira alguma, ser justificado como coincidência. A albiceleste possui o dobro de jogadores nascidos no primeiro semestre em relação ao segundo semestre. Entrementes, notamos que em todas as seleções dezembro é sistematicamente o pior mês, ou o segundo pior, no caso do Chile.

Podemos nos divertir calculando a probabilidade de obter uma configuração como a da Argentina se os aniversários fossem distribuídos de maneira uniforme no ano. Temos 92 jogadores e queremos saber a chance de, distribuindo aleatoriamente no ano, ter uma diferença de 30 nascimentos entre os dois semestres, sendo o primeiro semestre o favorecido. Calculando com cuidado, essa probabilidade não passa do valor 0,08%, extremamente baixa, ela precisa de uma explicação.

Antes que os astrólogos saiam em defesa de alguma correlação entre estrelas e seres humanos, comento a conclusão a que chegaram os estatísticos. Essa predominância de nascimentos em um semestre não ocorre em países europeus, curiosamente, analisei França e Inglaterra e os resultados não são nada impressionantes. Esses três países do sul, Brasil, Argentina e Chile, apresentam sistematicamente jogadores nascidos em um semestre, e a razão disso, muito provavelmente, é o ano letivo.

Nesses países, as escolas de futebol organizam os alunos de acordo com o ano letivo, e os jogadores profissionais enfrentam peneiras desde cedo para seguir na carreira. Os nascidos no começo do ano são, por isso, os mais velhos de suas turmas e, ao enfrentam peneiras desde crianças, são também os mais fortes e mais rápidos. Os nascidos no primeiro trimestre são quase um ano mais velhos que os nascidos no último, e são selecionados em uma idade em que um ano é muito para o desenvolvimento corporal. Esse resultado é ausente nos times europeus porque as escolas de futebol não seguem um ano específico, algumas tomam o escolar como base e outras o ano de nascimento, não havendo consenso, há equilíbrio na distribuição.

Falta, claro, explicar o caso do Paraguai. Tendo em vista os outros países, o mais natural é supor, ou que o Paraguai é a anomalia estatística, ou que o sistema de escola de futebol e peneira desde muito cedo não é tão rigoroso no Paraguai.

Tudo o que eu acabo de fazer, aviso, consiste em estatística de péssima qualidade. Eu precisaria tomar vergonha na cara, analisar mais jogadores de mais times, informar-me sobre o sistema de avaliação do Paraguai e não me ater a essa tese com muito afinco, ela pode muito bem estar furada. Contudo, os 0,08% chamam a atenção, e confirmam que o estudo do paradoxo do aniversário não pode ser realizado com jogadores de futebol.

Claro que a hipótese feita, a distribuição igual de nascimentos ao redor do ano pela população normal, precisa ser justificada. Redireciono-os ao trabalho desse site, enquanto aponto ao curioso fato do grande número de nascimentos em setembro-agosto, provavelmente resultado das férias de natal, quando a chance de se estar em casa é alta e a programação da televisão cai de qualidade vertiginosamente.

Se o futebol sul-americano já apresenta esse fenômeno, podemos encontrá-lo de forma ainda mais acentuada em esportes cuja dependência da disposição física (e, logo, da idade) seja maior, o hóquei é um bom exemplo. Um grande estudo nesse aspecto foi realizado no Canadá em 1988 e os resultados são impressionantes, o mês de nascimento parece ter implicação direta no sucesso do jogador. Atualmente, parece que as ligas americanas e canadenses adaptaram um calendário diferente, mais próximo daquele europeu de futebol, e a diferença não é mais gritante.

E esses gráficos nos inspiram a questionar o quanto do sucesso de alguém em uma carreira é fruto de sucesso inicial, de ter se dado bem no começo, gostado, continuado, se esforçado e se dado ainda melhor, um círculo vicioso positivo vindo apenas do fato de ter sido bem sucedido no começo. Extrapolando, podemos nos perguntar se fazemos o que fazemos pelo sucesso inicial, e me pergunto quanto da matemática que faço não vem de uma primeira nota alta na matéria. As coisas talvez tivessem sido diferentes se eu tivesse errado mais questões, se minha professora fosse uma carrasca, se a ponta de meu lápis tivesse quebrado naquela primeira prova ou, quem sabe, se eu tivesse nascido em junho.

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3 ideias sobre “Aniversários

  1. Vítor Ribeiro

    Feliz aniversário, Ricardo!

    Tu conseguiria pensar em uma aplicação deste paradoxo à Física? Pois à Química, eu já tenho pra te mostrar:

    Bimestralmente, o periódico Analytical and Bioanalytical Chemistry (Springer) lança problemas numa seção denominada Analytical Challenge. Em um artigo publicado em 07/12/2007, ‘Birthday chromatography challenge’, Juris Meija fala de uma aplicação deste paradoxo à Química Analítica, mais precisamente, à Cromatografia. Pra quem não sabe, cromatografia é uma técnica (muito versátil) de separação de substâncias na qual se passa a mistura através de uma coluna, input, esperando no outro lado saírem as substâncias puras, output (caso ideal, obviamente).

    Pois bem, o autor do artigo propõe a pergunta “Qual a probabilidade de se separar todos os compostos de uma mistura multi-componente?”, mais especificamente, “Quantos compostos, em relação à capacidade teórica da coluna, podemos realmente esperar que se separem?”

    Foi um artigo deste cara (um letão de pouco mais de 30 anos que já assume cargo em comissões da IUPAC) no Journal of Chemical Education que me fez ir atrás do e-mail dele e procurar aplicações não-triviais da Matemática à Química.

    Grande abraço, Ricardo!

    Resposta
  2. Rafael Parpinel Cavina

    Do questionamento de quanto de nosso sucesso é fruto de um golpe de sorte no início da carreira, vou aproveitar a deixa pra comentar sobre o efeito de regressão à média analisado por Daniel Kahneman, Nobel de Economia de 2002.

    Kahneman certa vez deu uma longa palestra a instrutores de vôo tentando convencê-los de que, no processo de aprendizado de seus alunos, elogios a bons desempenhos surtem um efeito maior que punição por falhas. Ao fim do discurso, um dos instrutores retrucou que, em seus vários anos de experiência, sempre que elogiava um piloto por uma manobra espetacular, na próxima vez ele piorava, mas a cada bronca que dava por um ato falho, ele observava uma nítida melhora na tentiva subsequente.

    O ponto deste instrutor levou por água abaixo a palestra de Kahneman, ainda que este tenha tentado exemplificar o caso de regressão à média, dizendo que após a medida de um evento anormalmente acima da média, a próxima medida tenderia a piorar e retornar à média, ao passo que o desempenho após uma medida anormalmente baixa tenderia a melhorar na próxima.

    As palavras do próprio Kahneman podem ser encontradas no artigo da wiki “Regression toward the mean”. Um trecho que achei interessante foi:

    “This was a joyous moment, in which I understood an important truth about the world: because we tend to reward others when they do well and punish them when they do badly, and because there is regression to the mean, it is part of the human condition that we are statistically punished for rewarding others and rewarded for punishing them.”

    De fato, eu acredito que primeiros acontecimentos bem sucedidos e bem recompensados possam sim aumentar a motivação das pessoas, e que elas talvez não tenham sentido muito o efeito da regressão à média, por alguma ou outra razão. No caso da matemática, talvez porque acabaram por estudar bastante antes de fazerem a próxima prova e puderam manter o sucesso.

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