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10 ex.

Difficulté :
L'essentiel du cours (5 notions)

Encadrement et échelle des probabilités

Propriété : Pour tout événement $A$, $0 \le P(A) \le 1$. La probabilité d'un événement impossible est $0$ et celle d'un événement certain est $1$.

Exemple : Si un calcul donne $P(A) = 1{,}2$ ou $P(A) = -0{,}3$, le résultat est nécessairement faux.

Probabilité de l'événement contraire

Propriété : L'événement contraire de $A$, noté $\overline{A}$, rassemble toutes les issues de l'univers qui ne réalisent pas $A$.

Formule : $P(\overline{A}) = 1 - P(A)$

Exemple : Si $P(A) = 0{,}3$, alors la probabilité de l'événement contraire est $P(\overline{A}) = 1 - 0{,}3 = 0{,}7$.

Probabilité d'un événement et issues

Propriété : La probabilité d'un événement est égale à la somme des probabilités des issues élémentaires qui le composent.

Exemple : Si $P(1) = 0{,}1$ et $P(2) = 0{,}2$, la probabilité d'obtenir $1$ ou $2$ vaut $0{,}1 + 0{,}2 = 0{,}3$.

Calcul en situation d'équiprobabilité

Propriété : Cette formule s'applique uniquement lorsque toutes les issues ont exactement la même probabilité d'apparaître.

Formule : $P(A) = \frac{\text{Card}(A)}{\text{Card}(\Omega)} = \frac{\text{nombre d'issues favorables}}{\text{nombre d'issues possibles}}$

Exemple : Pour un dé équilibré à 6 faces, la probabilité d'obtenir un nombre pair est $P(A) = \frac{3}{6} = 0{,}5$.

Loi des grands nombres et simulation

Propriété : Lorsque le nombre $n$ de répétitions augmente, la fréquence observée d'un événement se rapproche de sa probabilité théorique.

Méthode : Simuler $n$ expériences (Python ou tableur) puis calculer la fréquence $f = \frac{\text{succès}}{n}$ pour estimer la probabilité inconnue.

Exemple : Après $10\,000$ lancers simulés, la fréquence de Pile égale à $0{,}502$ permet d'estimer la probabilité à $0{,}5$.

⚡Automatisme

Un sac contient $20$ jetons identiques numérotés de $1$ à $20$. On tire au hasard un jeton dans le sac.

On considère l'événement $A$ : « le numéro du jeton obtenu est un multiple de $3$ ».

En déterminant d'abord le nombre total d'issues $\text{Card}(\Omega)$ puis le nombre d'issues favorables $\text{Card}(A)$, déterminer la probabilité de l'événement $A$.

Saisir la valeur de $P(A)$ sous la forme d'une fraction irréductible.

⚡Automatisme

Une expérience aléatoire comporte trois issues possibles notées $e_1$, $e_2$ et $e_3$.

On donne $P(e_1) = 0{,}25$ et $P(e_2) = 0{,}4$.

Déterminer la probabilité de l'issue $e_3$.

Saisir la valeur de $P(e_3)$ sous forme décimale.

⚡Automatisme

On lance un dé truqué à 5 faces, numérotées de 1 à 5. La loi de probabilité est donnée par :

  • $P(1) = 0{,}15$
  • $P(2) = 0{,}25$
  • $P(3) = 0{,}3$
  • $P(4) = 0{,}1$
  • $P(5) = 0{,}2$

On considère l'événement $E$ : « Obtenir un nombre impair ».

Calculer la probabilité de l'événement $E$.

Saisir la valeur de la probabilité sous forme décimale.

⚡Automatisme

On considère un événement $A$ au sein d'une expérience aléatoire, tel que $P(A) = 0{,}65$.

Déterminer la probabilité de l'événement contraire, noté $\bar{A}$.

Saisir la valeur de $P(\bar{A})$ sous forme décimale.

⚡Automatisme

Un sac contient $12$ jetons rouges et $n$ jetons verts, tous indiscernables au toucher. On tire au hasard un jeton dans le sac. Chaque jeton a la même probabilité d'être tiré.

La probabilité d'obtenir un jeton vert est égale à $\dfrac{2}{5}$.

Saisir la valeur de $n$.

⚡Automatisme

Une roue de loterie comporte 5 secteurs représentés par les issues $A$, $B$, $C$, $D$ et $E$.

Le tableau ci-dessous donne la loi de probabilité associée à cette expérience :

$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|}\hline \text{Issue} & A & B & C & D & E \\ \hline \text{Probabilité} & 0{,}10 & 0{,}30 & 0{,}15 & 0{,}25 & ? \\ \hline \end{array}$$

Calculer la probabilité de l'événement $M$ : « Obtenir $B$, $D$ ou $E$ ».

Saisir la valeur de la probabilité sous forme décimale.

⚡Automatisme

Dans une expérience aléatoire, la probabilité d'un événement $A$ dépend d'un nombre réel $x$ et est donnée par l'expression $P(A) = 2{,}4 x - 0{,}8$.

On sait que l'événement $A$ est un événement certain.

Saisir la valeur du paramètre $x$.

⚡Automatisme

Un sac opaque contient des jetons de quatre couleurs différentes : rouges, bleus, verts et jaunes. On tire un jeton au hasard.

La probabilité d'obtenir un jeton rouge est égale à $0{,}15$ et la probabilité d'obtenir un jeton bleu est égale à $0{,}20$.

Déterminer la probabilité de ne tirer ni un jeton rouge, ni un jeton bleu.

Saisir la valeur sous forme d'un nombre décimal.

★ Standard

Un script Python simule la somme obtenue lors du lancer de deux dés équilibrés à 6 faces :

from random import randint

succes = 0
N = 5000
for i in range(N):
    de1 = randint(1, 6)
    de2 = randint(1, 6)
    if de1 + de2 >= 9:
        succes = succes + 1

Lors d'une exécution de ce script pour $N = 5000$ répétitions, la variable succes prend la valeur $1385$.

En utilisant ce résultat de simulation, estimer la probabilité d'obtenir une somme supérieure ou égale à $9$.

Saisir l'estimation de la probabilité arrondie au centième.

★★ Avancé

Une urne contient $20$ jetons identiques au toucher, parmi lesquels se trouvent $k$ jetons rouges (où $k$ est un entier compris entre $1$ et $20$).

Afin d'estimer la valeur de $k$, un élève simule $100\ 000$ tirages successifs d'un jeton avec remise à l'aide du script Python suivant :

import random

k = ?  # Valeur inconnue
n = 100000
compteur = 0

for i in range(n):
    tirage = random.randint(1, 20)
    if tirage <= k:
        compteur = compteur + 1

frequence = compteur / n
print("Fréquence :", frequence)

Lors de l'exécution de ce script, la console affiche : Fréquence : 0.35.

En exploitant ce résultat, déterminer le nombre $k$ de jetons rouges présents dans l'urne.

Saisir la valeur de $k$.