CH II Probabilités.

Auteur: Daniel GENELLE                              (Optimisé pour Mozilla Firefox.)  

Pour pouvoir lire les mots de vocabulaire cachés (fond jaune), il suffit de passer la souris sur le mot.

Sommaire

I) Vocabulaire (rappels) :
II) Évaluer une probabilité (rappels) :
III) Propriétés des probabilités :
1) Réunion et intersection d’événements :
2) Événements incompatibles, événements contraires :
3) Propriétés des probabilités :
4) Exercices :
IV) Compléter et exploiter des représentations d’événements :
1) Utilisation d’un tableau :
2) Utilisation d’un arbre :
V) Déterminer une probabilité conditionnelle :
1) Utilisation d’un tableau croisé::
2) Utilisation d’un arbre :
3) Utilisation d’une formule :
VI) Exercices :

I) Vocabulaire (rappels) :

Une expérience aléatoire est une expérience dont le résultat est lié au hasard. Elle peut être répétée dans des conditions identiques et les résultats ne sont pas prévisibles.

On appelle issue ou éventualité le résultat possible d’une expérience aléatoire. L’ensemble des issues ou éventualités est appelé Univers, que l’on note   Ω   (Oméga en grec)
Exemple : Lorsque l’on jette un dé, l’univers   Ω   = {1, 2, 3, 4, 5, 6}

On appelle événement l’ensemble constitué d’un certain nombre d’issues d’une expérience aléatoire.
Exemple : I est l’événement « Obtenir un chiffre impair ».

On appelle échantillon de taille 50, le fait d’avoir lancer 50 fois la pièce de monnaie. La fréquence d’obtenir « PILE » est le rapport du nombre de cas favorables sur le nombre de cas possibles.

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II) Évaluer une probabilité (rappels) :

La probabilité d’une issue est la valeur vers laquelle la fréquence se stabilise. Une probabilité est un nombre compris entre 0 et 1.

La somme des probabilités de toutes les issues d’une expérience aléatoire est égale à    1   .

On a une situation d’équiprobabilité quand les n événements élémentaires d’une expérience aléatoire ont la même probabilité d’être réalisés. La probabilité de chaque événement élémentaire est p =
   1   
━━━
   n   
.

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Dénombrer pour calculer une probabilité: ( 5 min 11 )

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III) Propriétés des probabilités :

1) Réunion et intersection d’événements :

On tire au hasard une carte dans un jeu de 32 cartes. L’univers est l’ensemble des 32 cartes du jeu. On s’intéresse aux événements :
- A : « La carte tirée est un as »
L’événement A est constitué de 4 événements élémentaires : As de pique, As de trèfle, As de carreau et As de cœur
- B : « La carte tirée est un cœur »
L’événement B est constitué de 8 événements élémentaires : Tous les cœurs, du sept à l’as.

La réunion de deux événements A et B est l’événement constitué des résultats qui réalisent l’événement A ou l’événement B.
On note A ⋃ B et on lit « A union B »

L’événement A ⋃ B correspond à l’événement : « La carte tirée est un as ou un cœur ».

L’intersection de deux événements A et B est l’événement constitué des résultats qui réalisent l’événement A et l’événement B.
On note A ⋂ B et on lit « A inter B »

L’événement A ⋂ B correspond à l’événement : « La carte tirée est un as de cœur ».

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2) Événements incompatibles, événements contraires :

On considère l’événement C : « La carte tirée est un valet. »

Les événements A et C sont incompatibles car la carte tirée ne peut être à la fois un as et un valet.

Deux événements sont contraires si :
- Ils n’ont aucun résultat en commun.
- La réunion de leur résultat forme l’univers.
On note A l’événement contraire de A. On lit « A barre ».

A et A sont des évènements complémentaires. A ⋂ A = et A ⋃ A = Ω.

Dans le cas présent, l’événement A est : « La carte tirée n’est pas un as

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3) Propriétés des probabilités :

Soient deux événements A et B, A est l’événement contraire de A.

Coeur.JPG


Si on souhaite calculer la probabilité p(A⋃B), c'est-à-dire la carte tirée est un as ou un cœur, on ne peut pas se contenter d’additionner les deux probabilités p(A) + p(B). En effet l’issue « as de cœur » apparaitrait deux fois.

p(A) = 1 - p(A)
p(A⋃B) = p(A) + p(B) – p(A⋂B)
Si A et B sont incompatibles, alors P(A⋂B) =  0  et p(A⋃B) = p(A) + p(B).

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer la probabilité d'une réunion : ( 6 min )

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4) Exercices :

Exercice N°1 : On lance un dé à six faces, on considère l’événement A « obtenir au moins 4 » et l’événement B « obtenir un nombre pair ». Répondre aux questions.
On fera apparaitre les issues dans l'ordre croissant, le nombre de cases réponses est supérieur au nombre nécessaire. Remplir les cases à partir de la gauche...
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Ecrire les issues correspondantes à :

A = { ; ; ; }

B = { ; ; ; }

A⋂B = { ; ; ; }


Calculer p(A⋂B) (arrondir au millième) :

p(A⋂B) =

━━━━━━
= .


Exercice N°2 : Un jeu contient 32 cartes, la règle du jeu est la suivante : « Chaque joueur tire une carte, il gagne si c’est une figure.» Répondre aux questions.
On fera apparaitre les issues dans l'ordre croissant, le nombre de cases réponses est supérieur au nombre nécessaire. Remplir les cases à partir de la gauche...
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

L’événement A permettant de gagner est le tirage d’une figure. Ecrire les résultats correspondant à l’événement A.

A = { ; ; ; }

Calculer p(A) (arrondir au millième) :

p(A) =

━━━━━━
= .


L’événement contraire de A est noté A. Déterminer la probabilité de l’événement A.

p(A) = =


On modifie la règle du jeu : « Pour gagner, il faut tirer une figure ou un as ». Déterminer la probabilité de l’événement B : « tirer un as ».

p(B) =

━━━━━━
= .


Les événements A et B sont-il incompatibles ? tirer en même temps une figure et un as.

Calculer p(A⋃B).

p(A⋃B) = =


Exercice N°3 : On lance un dé à six faces, on considère les événements :
A « Obtenir un nombre impair ».
B « Obtenir 1 ou 6 ».
Répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

a) Les événements A et B sont-ils incompatibles ? obtenir un nombre impair et un 1 ou un 6.

b) Calculer les probabilités p(A), p(B) et p(A⋂B) (Arrondir au millième si nécessaire).

p(A) =

━━━━━━
= .

p(B) =

━━━━━━
= .

p(A⋂B) =

━━━━━━
= .


c) Calculer p(A⋃B) (Arrondir au millième si nécessaire).

p(A⋃B) = =


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IV) Compléter et exploiter des représentations d’événements :

1) Utilisation d’un tableau :

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer une probabilité à l'aide d'un tableau : ( 7 min 43)

Deux ateliers de production A et B ont fabriqué 300 pièces au total ; certaines avec un défaut. L’atelier A a produit 200 pièces dont 6 sont défectueuses. Le nombre total des pièces défectueuses est 10.
On note A la pièce provient de l’atelier A, B la pièce provient de l’atelier B et D la pièce présente un défaut.

Répondre aux questions :
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Compléter le tableau suivant :

       A       B    TOTAL
   D   
   D   
Total

Calculer les probabilités p(A), p(D) et p(A⋂D) (Arrondir au millième si nécessaire).

p(A) =

━━━━━━
= .

p(D) =

━━━━━━
= .

p(A⋂D) =

━━━━━━
= .


Calculer la probabilité E1 qu’une pièce soit issue de l’atelier A et ne soit pas défectueuse. (Arrondir au millième.)

p(E1) =

━━━━━━
= .


Calculer la probabilité E2 qu’une pièce soit issue de l’atelier A ou soit défectueuse. (Arrondir au millième si nécessaire.)

p(E2) = =


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2) Utilisation d’un arbre :

On considère une urne contenant 8 boules indiscernables au toucher. Une boule est rouge, trois sont jaunes et quatre sont vertes.
Soit les événements :
R « obtenir une boule rouge ».
J « obtenir une boule jaune ».
V « obtenir une boule verte ».
On effectue deux tirages successifs avec remise, c'est-à-dire que la boule tirée lors du premier tirage est remise dans l’urne avant d’effectuer le second tirage.

Représenter l’arbre des possibles en précisant les probabilités pour chaque tirage. Cet arbre est appelé arbre pondéré.
(Arrondir au millième si nécessaire)
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

1er tirage    2ème tirage
           

Flechehd.JPG
  R  
  R  
Fleche1d.JPG
  J  

Flechehd.JPG

Flechebd.JPG
  V  
           

Flechehd.JPG
  R  

Fleche1d.JPG
  J  
Fleche1d.JPG
  J  

Flechebd.JPG
  V  
           

Flechebd.JPG

Flechehd.JPG
  R  
  V  
Fleche1d.JPG
  J  

Flechebd.JPG
  V  


Remarques :
- La somme des probabilités à partir d’un même nœud est égale à 1.
- Sur un même chemin les probabilités se multiplient.

Répondre aux questions. On fera apparaitre les issues dans l'ordre d'écriture R,J et V. Le nombre de cases réponses est supérieur au nombre nécessaire...
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Pour ce qui suit les résultats seront donnés au millième si nécessaire.

Quelle est la probabilité P1 d’obtenir deux boules jaunes ? Ecrire les issues possibles.

Les issues possibles sont { ; ; }.

P1 = x = .


Quelle est la probabilité P2 d’obtenir une deuxième boule jaune ? Ecrire les issues possibles.

Les issues possibles sont { ; ; }.

P2 = ( x ) + ( x ) + ( x ) = .
(Ecrire les opérations dans l'ordre d'apparition de l'arbre, de haut en bas...)


Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer une probabilité à deux épreuves (arbre) ( 8 min 32 )

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer une probabilité à l'aide d'un arbre ( 8 min 34 )

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V) Déterminer une probabilité conditionnelle :

Une probabilité conditionnelle est la probabilité d’un événement sachant qu’un autre événement est réalisé. L’ « univers des possibles » est restreint par la condition.
Soient A et B deux événements tels que la probabilité de A est non nulle. La probabilité conditionnelle de B sachant que A est réalisée, noté pA(B), est définie par :

pA(B) =
p(A⋂B)
━━━━━━
p(A)
avec p(A) ≠ 0.      pA(B) se lit probabilité de B sachant A.


Cette formule peut évoluer en utilisant le cardinal qui correspond à l’effectif (nombre d’issues possibles) :

pA(B) =
Card(A⋂B)
━━━━━━
card(A)
avec card(A) ≠ 0.


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1) Utilisation d’un tableau croisé:

Reprenons le tableau précédent du IV-1 :

Deux ateliers de production A et B ont fabriqué 300 pièces au total ; certaines avec un défaut. L’atelier A a produit 200 pièces dont 6 sont défectueuses. Le nombre total des pièces défectueuses est 10.
On note A la pièce provient de l’atelier A, B la pièce provient de l’atelier B et D la pièce présente un défaut.

       A       B    TOTAL
   D    6 4 10
   D    194 96 290
Total 200 100 300

Répondre aux questions. Pour ce qui suit les résultats seront donnés au millième si nécessaire.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Parmi les pièces de l’atelier A, quelle est la probabilité d’obtenir une pièce défectueuse ? Cette fois-ci la population de référence n’est plus la population totale mais la population de pièces fabriquées dans l’atelier A.

On écrit pA(D) =

━━━━━━
= .


Parmi les pièces non défectueuses, quelle est la probabilité d’obtenir une pièce provenant de l’atelier B ?
De même que précédemment la population de référence n’est plus la population totale mais la population de pièces non défectueuses.

On écrit pD(B) = =

━━━━━━
= .


Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer une probabilité conditionnelle à l’aide d’un tableau (1) ( 8 min 32 )

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer une probabilité conditionnelle à l’aide d’un tableau (2) ( 9 min 58 )

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2) Utilisation d’un arbre :

Une urne contient 25 boules : 10 bleues (B) et 15 vertes (V).
8 boules bleues et 6 boules vertes sont marquées Gagné (G).
On effectue un tirage, compléter l’arbre de probabilité, puis répondre aux questions.. Pour ce qui suit les résultats seront donnés au millième si nécessaire.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

           
PB(G)
Flechehd.JPG
  G  
  B       
P(B) =
Flechehd.JPG
PB(G)
Flechebd.JPG
  G  
           
P(V) =
Flechebd.JPG
PV(G)
Flechehd.JPG
  G  
  V       
PB(G)
Flechebd.JPG
  G  


Calculer les probabilités conditionnelles exprimées dans l'arbre.

PB(G) =

━━━━━━
=        PB(G) =

━━━━━━
=        PV(G) = =

━━━━━━
=        PV(G) =

━━━━━━
=


On veut connaitre la probabilité d’obtenir une boule bleue marquée Gagné, ce qui revient à calculer p(B⋂G).       p(B⋂G) = p(B) x pB(G) = 0,4 x 0,8 = 0,32.

Remarque : P(B⋂G) = P(B) x PB(G), ce qui en modifiant l’égalité redonne PB(G) =
P(B⋂G)
━━━━━━
P(B)
.

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Construire un arbre de probabilité conditionnelle ( 12 min 14 )

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3) Utilisation d’une formule :

On reprend l’exemple précédent :
Une urne contient 25 boules : 10 bleues (B) et 15 vertes (V).
8 boules bleues et 6 boules vertes sont marquées Gagné (G).
On effectue deux tirages successifs avec remise.
Soit B l’événement « On tire une boule bleue ».
Soit G l’événement « On tire une boule marquée Gagné ».
Soit B⋂G l’événement « On tire une boule bleue marquée Gagné ».

a) Calculer la probabilité de tirer une boule marquée Gagné sachant qu’elle est bleue.

On utilise la formule: PB(G) =
Card(B⋂G)
━━━━━━
card(B)
=
8
━━━
10
=   0,8  .


b) Calculer la probabilité de tirer une boule marquée Gagné sachant qu’elle est verte.
Il n’y a pas de lettre correspondante à l'événement « la boule tirée est verte », on peut simplement dire que si elle est verte, c’est qu’elle n’est pas bleue, on écrira l’événement : B .

On utilise la formule: PB(G) =
Card(B⋂G)
━━━━━━
card(B)
=
6
━━━
15
=   0,4  .


Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer une probabilité conditionnelle à l’aide de la formule ( 6 min 46 )

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VI) Exercices :

Exercice N°1: Dans un lot de 32 produits, 8 ont subi un contrôle C1 et 12 un contrôle C2 ; 3 ont subi les deux contrôles. Répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

a) Compléter le tableau.

       C1       C1    TOTAL
   C2   
   C2   
Total


b) Indiquer combien ont subi seulement :

- le contrôle C1.       produits ont subi seulement le contrôle C1.
- le contrôle C2.       produits ont subi seulement le contrôle C2.


c) On tire au hasard un produit dans ce lot. Calculer la probabilité que ce produit n’ait subi aucun contrôle (arrondir au millième).

P =

━━━━━━
=


Exercice N°2: Dans un village de 10 000 habitants, suite à un certain nombre de cas d’une maladie qui touche 0,1% des cas, un dépistage systématique est organisé.
L’information donnée est « Si vous êtes malade, le test sera positif dans 90% des cas ; si vous n’êtes pas malade, le test sera négatif dans 97% des cas ».
On considère les événements :
M « La personne choisie est malade ».
T « Le test est positif ».
Vous passez le test et le résultat est positif. Vous vous demandez si vous êtes malade. Répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

a) Compléter le tableau croisé des effectifs (arrondir les valeurs à l’unité).

       M       M    TOTAL
   T   
   T   
Total


Attention, dans les menus déroulants, il est impossible d'écrire en indice ou en exposant. PM(T) s'écrira PM(T) par exemple.

b) Calculer la probabilité que la personne choisie ne soit pas malade (arrondir au millième si nécessaire).

=

━━━━━━
=

c) Calculer la probabilité que le test soit négatif sachant que la personne est malade (arrondir au millième si nécessaire).

=

━━━━━━
=

d) Calculer la probabilité que la personne choisie soit malade sachant que le test est négatif (arrondir au millième si nécessaire).

=

━━━━━━
=

e) Calculer la probabilité que la personne soit malade et que son test soit positif (arrondir au millième si nécessaire).

=

━━━━━━
=

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