∑ Mathématiques Seconde Générale · Chapitre 16

Probabilités

Univers, événements, loi de probabilité, calculs avec tableaux et arbres, réunion et intersection.

1. Vocabulaire

Définition

  • Une expérience aléatoire a plusieurs résultats possibles, les issues, sans qu'on puisse prévoir lequel se produira.
  • L'univers $\Omega$ est l'ensemble des issues.
  • Un événement est une partie de l'univers.
  • L'événement contraire de $A$, noté $\overline{A}$, est formé des issues qui ne réalisent pas $A$.

Définition · Loi de probabilité

Définir une loi de probabilité sur $\Omega = \{x_1, \dots, x_n\}$, c'est associer à chaque issue $x_i$ un nombre $p_i \geq 0$ avec $p_1 + \dots + p_n = 1$. La probabilité d'un événement est la somme des probabilités des issues qui le réalisent.

2. Équiprobabilité

Propriété

Si toutes les issues ont la même probabilité (équiprobabilité) :

$$P(A) = \dfrac{\text{nombre d'issues favorables à } A}{\text{nombre total d'issues}}$$

3. Réunion, intersection, contraire

Définition

$A \cap B$ (« A et B ») est réalisé quand $A$ et $B$ le sont tous les deux ; $A \cup B$ (« A ou B ») quand l'un au moins l'est. $A$ et $B$ sont incompatibles si $A \cap B = \varnothing$.

Propriété · Propriétés

  • $0 \leq P(A) \leq 1$ ; $P(\Omega) = 1$ ; $P(\varnothing) = 0$.
  • $P(\overline{A}) = 1 - P(A)$.
  • $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$.
?ABA ? B
Dans P(A) + P(B), la zone commune A ? B est comptée deux fois : on la retire une fois.

4. Expériences à plusieurs épreuves

Méthode · Arbre ou tableau

Pour deux lancers de dé, un tableau à double entrée liste les $36$ issues. Pour des tirages successifs, un arbre permet de dénombrer les issues ; on multiplie les probabilités le long d'un chemin.

RBRBRB3/52/52/42/43/41/4P = 3/10
Tirage sans remise de 2 boules parmi 3 rouges et 2 bleues : P(RR) = 3/5 × 2/4 = 3/10.

Exemple · Deux lancers d'une pièce

Issues : PP, PF, FP, FF. $P(\text{au moins un pile}) = 1 - P(\text{FF}) = 1 - \dfrac{1}{4} = \dfrac{3}{4}$.

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Exercices corrigés

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1

Carte au hasard

★☆☆

On tire une carte d'un jeu de 32 cartes. Calculer la probabilité de tirer : a) un cœur ; b) un roi ; c) le roi de cœur ; d) un cœur ou un roi.

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2

Somme de deux dés

★★☆

On lance deux dés équilibrés et on fait la somme. Quelle est la probabilité d'obtenir 7 ?

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3

Tirages sans remise

★★★

Une urne contient 3 boules rouges et 2 bleues. On tire successivement 2 boules sans remise. Quelle est la probabilité d'obtenir deux boules rouges ?

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4

Loi de probabilité

★☆☆

Un dé truqué donne : $P(1) = P(2) = P(3) = P(4) = P(5) = 0{,}15$. Calculer $P(6)$ puis la probabilité d'obtenir un nombre pair.

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5

Événement contraire

★☆☆

La probabilité qu'un avion soit en retard est $0{,}12$. Quelle est la probabilité qu'il soit à l'heure ?

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6

Au moins un six

★★☆

On lance deux dés. Quelle est la probabilité d'obtenir au moins un $6$ ?

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7

Tableau à double entrée

★★☆

Dans une classe de $30$ élèves, $18$ font de l'anglais, $12$ de l'espagnol et $5$ font les deux. Calculer la probabilité qu'un élève choisi au hasard fasse de l'anglais ou de l'espagnol. Tous les élèves étudient-ils l'une de ces langues ?

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8

Incompatibles ?

★☆☆

On lance un dé. $A$ : « obtenir un nombre pair » ; $B$ : « obtenir 1 ou 3 » ; $C$ : « obtenir au moins 4 ». Quels événements sont incompatibles ?

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9

Tirages avec remise

★★☆

Une urne contient $4$ boules vertes et $6$ jaunes. On tire une boule, on la remet, puis on en tire une seconde. Calculer $P(\text{deux vertes})$ et $P(\text{deux boules de couleurs différentes})$.

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10

Code à deux chiffres

★★☆

Un cadenas a un code de deux chiffres (de 00 à 99). Quelle est la probabilité de trouver le code au premier essai ? Qu'il soit formé de deux chiffres identiques ?

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11

Loterie

★★☆

Sur $500$ billets, $1$ gagne $100$ €, $10$ gagnent $20$ € et $50$ gagnent $2$ €. Quelle est la probabilité de gagner quelque chose ? De gagner au moins $20$ € ?

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12

Famille de trois enfants

★★★

On suppose qu'une naissance donne une fille ou un garçon avec la même probabilité. Dans une famille de $3$ enfants, quelle est la probabilité d'avoir exactement $2$ filles ? Au moins une fille ?

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13

Somme la plus probable

★★☆

En lançant deux dés, quelle somme a la plus grande probabilité ? La plus petite ?

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14

Test de dépistage

★★★

Sur $10\,000$ personnes, $2\,\%$ sont malades. Le test est positif pour $95\,\%$ des malades et pour $3\,\%$ des personnes saines. Compléter un tableau d'effectifs et calculer la probabilité qu'une personne testée positive soit malade.

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15

Roue de loterie

★☆☆

Une roue est partagée en $8$ secteurs égaux : $3$ rouges, $4$ bleus, $1$ jaune. Donner la loi de probabilité de la couleur obtenue.

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16

Réunion avec des données

★★☆

$P(A) = 0{,}5$, $P(B) = 0{,}4$ et $P(A \cup B) = 0{,}7$. Calculer $P(A \cap B)$.

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17

Tirage de deux cartes

★★★

On tire successivement et sans remise deux cartes d'un jeu de $32$. Quelle est la probabilité de tirer deux as ?

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18

Jeu équitable ?

★★☆

On lance un dé : si on obtient $6$, on gagne $4$ € ; sinon on perd $1$ €. Sur un grand nombre de parties, gagne-t-on de l'argent ?

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19

Vrai ou faux

★★☆

a) Une probabilité peut valoir $1{,}2$. b) Si $A$ et $B$ sont incompatibles, $P(A \cup B) = P(A) + P(B)$. c) $P(A) + P(\overline{A}) = 1$.

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20

Simulation

★★☆

Pour simuler le lancer d'un dé avec un tableur, on utilise =ALEA.ENTRE.BORNES(1;6). Sur $600$ lancers simulés, environ combien de $6$ attend-on ?

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