CH IX 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 :
II) Fluctuation d’une fréquence selon les échantillons :
III) Stabilisation de la fréquence lorsque la taille de l’échantillon augmente :
IV) Évaluer une probabilité :
V) Comment utiliser un arbre pour calculer une probabilité ?
VI) Comment utiliser un tableau pour calculer une probabilité ?
VII) Utiliser l’ordinateur pour faire des probabilités :

I) Vocabulaire :

On réalise une expérience aléatoire qui consiste à lancer deux fois de suite une pièce de monnaie. Combien de fois pensez-vous obtenir « FACE » ?
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

0 fois.        1 fois.        2 fois.        Je ne sais pas.

On réalise une expérience aléatoire. On lance 10 fois de suite cette pièce de monnaie. Êtes-vous certain d’obtenir au moins une fois « FACE » ?
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Oui.        Non.
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 lance un dé à 6 faces, quelles sont les valeurs possibles que l’on peut obtenir ? Toutes les cases ne seront pas remplies, on commence par les premières et on les complète dans l'ordre croissant.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

                                                

On tire au hasard une boule dans une urne contenant 6 boules indiscernables au toucher, sur lesquelles sont inscrites les voyelles. Quelles sont les valeurs possibles que l’on peut obtenir ?Toutes les cases ne seront pas remplies, on commence par les premières et on les complète dans l'ordre alphabétique et en minuscules.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

                                                

On lance un dé comportant 2 faces marquées 0, deux faces marquées 1, une face marquée 2 et une face marquée 3. Quelles sont les valeurs possibles que l’on peut obtenir ?Toutes les cases ne seront pas remplies, on commence par les premières et on les complète dans l'ordre croissant.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

                                                

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}

Des.JPGUne expérience aléatoire consiste à lancer un dé à six faces, numérotées de 1 à 6, et à regarder le numéro obtenu. Indiquer la lettre correspondante à ses issues.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Otenir un numéro pair
Obtenir un numéro plus grand que 4
Obtenir un numéro plus petit que 6

A--> 5,6        B--> 2,4,6       C--> 1,2,3,4,5
On appelle événement l’ensemble constitué d’un certain nombre d’issues d’une expérience aléatoire.

On lance 50 fois une pièce de monnaie et on note les résultats. On obtient 30 fois « PILE » et 20 fois « FACE ».
La fréquence d’obtenir « PILE » est ici de
30
━━━━━━
50
= 0,6 et la fréquence d’obtenir « FACE » est ici de
20
━━━━━━
50
= 0,4.

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) Fluctuation d’une fréquence selon les échantillons: Piece.JPG

7 élèves A, B, C, D, E, F et G lancent chacun 50 fois une pièce de monnaie et notent les résultats. Compléter le tableau.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

         Nombre de "FACE"     Fréquence de "FACE"  
  A     30     0,6  
  B     18  
  C     35  
  D     15  
  E     28  
  F     26  
  G     22  

Chacun des lanceurs n’a pas obtenu le même nombre d’événement « Obtenir FACE », les fréquences diffèrent donc. On observe donc une fluctuation de la fréquence selon l’échantillon.
Fluctuer signifie varier, ne pas être stable. Fluctuation signifie donc variation.

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III) Stabilisation de la fréquence lorsque la taille de l’échantillon augmente :

Les 7 élèves précédents cumulent ensuite successivement leurs résultats : A avec B, puis A et B avec C etc… Compléter le tableau de valeurs suivant :
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

         Nombre de lancers     Nombre de "FACE"     Fréquence de "FACE"  
(Arrondir à 0,01)
  A     50     30     0,60  
  A+B     100  
  A+B+C  
  A+B+C+D  
  A+B+C+D+E  
  A+B+C+D+E+F  
  A+B+C+D+E+F+G  

Compléter les expressions suivantes:
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

- La fréquence de « FACE » selon l’échantillon.

- Lorsque la taille de l’échantillon augmente, la fluctuation des fréquences de « FACE » est grande.

- Lorsque la taille de l’échantillon augmente, la fréquence de « FACE » vers 0,5.

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IV) Évaluer une probabilité :

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

Donner la probabilité de l’issue « FACE » lors d’un lancer d’une pièce de monnaie. On écrit : p(FACE) =    0,5   

De la même manière quelle est la probabilité d’obtenir l’événement « PILE » ? p(PILE) =    0,5   

Si on additionne p(PILE) + p(FACE) = 0,5 + 0,5 = 1

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

Lorsqu’on lance un dé à six faces, quelles sont les issues possibles ?

Les issues sont: 1   2   3   4   5   6

Si on lance ce dé un très grand nombre de fois , on dira qu’il y a une 1 chance sur 6 d’obtenir la face 3. Autrement dit, la probabilité d’avoir l’événement A « Obtenir un 3 » est : p(A) =
   1   
━━━━━━
   6   
.

Il y a autant de chances d’obtenir un 1 que d’obtenir un 2, un 3, un 4, un 5 ou un 6. C’est une situation d’équiprobabilité.

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 )

Exercice : On utilise un jeu de 32 cartes. Quelles sont les probabilités d’obtenir les événements A, B, C, D et E (Ecrire le résultat sous forme de fraction non simplifiée puis sous forme décimale sans arrondir.)
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

A est l’événement : Obtenir une carte      P(A) =

━━━━━━
= .

B est l’événement : Obtenir un trèfle       P(B) =

━━━━━━
= .

C est l’événement : Obtenir un as       P(C) =

━━━━━━
= .

D est l’événement : Obtenir une dame de pique       P(D) =

━━━━━━
= .

E est l’événement : Obtenir une carte rouge       P(E) =

━━━━━━
= .

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V) Comment utiliser un arbre pour calculer une probabilité ?

Une urne contient trois boules de couleurs différentes (jaune, verte, bleue). On tire au hasard une première boule, on la remet dans l'urne après avoir noté sa couleur. On tire une seconde boule, on note sa couleur.

1) A l’aide d’un arbre déterminer toutes les issues de cette expérience aléatoire.

Flechehd.JPG   J  
  J   Fleche1d.JPG   V  
Flechehd.JPG Flechebd.JPG   B  
           
Flechehd.JPG   J  
Fleche1d.JPG   V   Fleche1d.JPG   V  
Flechebd.JPG   B  
           
Flechebd.JPG Flechehd.JPG   J  
  B   Fleche1d.JPG   V  
Flechebd.JPG   B  

Il y a 9 issues pour cette expérience.   Ω   = { JJ, JV, JB, VJ, VV, VB, BJ, BV, BB }.


2) Déterminer les issues de l’événement « les deux boules sont de la même couleur »   JJ, VV, BB .

3) Quelle est la probabilité de tirer deux boules de même couleur ?        P =
  3  
━━━
  9  
=
  1  
━━━
  3  
.

4) Quelle la probabilité de tirer deux boules bleues ?        P =
  1  
━━━
  9  
.

5) Quelle est la probabilité de tirer deux boules dont la première est verte ?        P =
  3  
━━━
  9  
=
  1  
━━━
  3  
.

Un sac contient deux boules jaunes J1 et J2 et une boule rouge R. On tire successivement deux boules en remettant la boule dans le sac avant de tirer la suivante.
      

1) Représenter l’Univers Ω de cette expérience aléatoire. On fera apparaitre les issues dans l'ordre d'écriture J1, J2, R, comme cela a été fait précédemment: JJ, JV, JB...
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

  Ω   = { , , , , , , , , }.

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

2) Les issues sont-elles équiprobables ?      .

3) Déterminer le nombre d’issues pour les événements suivants :

- A « La première boule est jaune »,       il y a issues.
- B « La deuxième boule est rouge »,       il y a issues.

4) Calculer p(A), puis p(B) (arrondir à 10-3 prés).

p(A) =
p(B) =

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

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VI) Comment utiliser un tableau pour calculer une probabilité ?Voyage.JPG

En 2010 une agence de voyage a organisé 5000 voyages à la semaine ou pour le week-end dans deux pays étrangers: l’Angleterre et l’Italie.
Seulement 25 % des voyages durent une semaine. 65 % des voyages ont pour destination l’Angleterre, et 80 % de ces voyages durent 1 week-end. Répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

a) Représenter la situation à l’aide d’un tableau.
    Week-end Semaine TOTAL
Angleterre
Italie
Total

b) Si on interroge un voyageur au hasard pour une enquête de satisfaction, quelle est la probabilité qu’il soit parti en Italie pour une semaine.

P =

━━━━━━
= .


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 )

Exercice : En France la répartition des groupes sanguins est la suivante : Répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Sang.JPG Groupe sanguin   TOTAL  
  0     A     B     AB  
Rh +   37 %     39 %     7 %     2 %     85 %  
Rh - 6 % 6 % 2 % 1 % 15 %
TOTAL 43 % 45 % 9 % 3 % 100 %

On considère les événements :
E1 : « être du groupe O »
E2 : « être du groupe B »
E3 : « être R + »

a) Calculer : p(E1) =        p(E2) =        p(E3) =       .

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VII) Utiliser l’ordinateur pour faire des probabilités :

Les tableurs Excel ou Calc peuvent donner au hasard des nombres compris entre 0 et 1 en prenant la fonction = ALEA().
Suivant les exercices proposés, il sera possible d’effectuer des tirages aléatoires.

Exemple : Avec le logiciel Calc : On souhaite simuler le jeu de roulette. Une boule peut donc tirer au hasard un nombre compris entre 0 et 36, soient 37 possibilités. On va donc multiplier la fonction ALEA() par 37 et prendre la partie entière du résultat ENT().

Calc1.JPG


Il existe une autre fonction mathématique du tableur qui donne le même résultat, il s’agit de la formule = ALEA.ENTRE.BORNES(0;36).

Calc2.JPG


En appuyant sur les touches CTRL + MAJ + F9 du clavier, l’ordinateur recalcule automatiquement les formules du tirage aléatoire.

On peut utiliser d’autre formules telles que :

Calc3.JPG

qui permet d’obtenir le nombre de tirage.

Calc4.JPG

qui permet de calculer le nombre de tirages correspondant à 6.

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