PROBABILITÉS

Cours

I - Vocabulaire et notations

Définition 1 : On appelle expérience aléatoire une expérience qui vérifie les 2 conditions suivantes :

  • Tous les résultats possibles sont connus.
  • On ne sait pas à l'avance quel résultat va se produire.

Définition 2 : On appelle issue un résultat possible d'une expérience aléatoire.

Définition 3 : On appelle univers, noté $\Omega$ ou $E$, l'ensemble des issues d'une expérience aléatoire.

Définition 4 : On appelle évènement un ensemble d'issues.

Définition 5 : On appelle évènements incompatibles des évènements qui ne peuvent pas se produire simultanément.

Définition 6 : On appelle évènement contraire d'un évènement $A$, l'évènement noté $\bar{A}$ composé de toutes les issues n'appartenant pas à $A$.

Propriété 1 : Pour tous évènements $A$, $B$ :

  • L'évènement « $A$ ou $B$ » est l'évènement $A \cup B$.
  • L'évènement « $A$ et $B$ » est l'évènement $A \cap B$.
  • $A \cap \bar{A} = \varnothing$ \quad et \quad $A \cup \bar{A} = \Omega$.

Vocabulaire :

  • Toutes les issues appartiennent à l'univers $\Omega$ donc on appelle $\Omega$ l'évènement certain.
  • L'ensemble vide $\varnothing$ ne contient aucune issue donc on appelle $\varnothing$ l'évènement impossible.

II - Loi de probabilité

Définition 7 : Soit $\Omega$ l'univers fini associé à une expérience aléatoire. Définir une loi de probabilité sur $\Omega$, c'est donner les probabilités $p_i$ de chaque issue $x_i$ de $\Omega$.

On regroupe ces résultats dans un tableau :

$x_i$ $x_1$ $x_2$ $\cdots$ $x_n$
$p_i$ $p_1$ $p_2$ $\cdots$ $p_n$

Propriété 2 :

  • Si les évènements $A$ et $B$ sont incompatibles alors $p(A \cup B) = p(A) + p(B)$.
  • Pour tous évènements $A$ et $B$, $p(A \cup B) = p(A) + p(B) - p(A \cap B)$.
  • Pour tout évènement $A$, $p(A) + p(\bar{A}) = 1$.

III - Modéliser une situation

a) Tableau à double entrée

Exemple :

Dans une classe de 35 élèves, sachant que 16 font du ski, 11 font du surf et 4 pratiquent les 2 sports, combien d'élèves ne pratiquent aucun sport ?

On considère les évènements $A$ : « Faire du ski » et $B$ : « Faire du surf ».

$A$ $\bar{A}$ Total
$B$ $\dfrac{4}{35}$ $\dfrac{7}{35}$ $\dfrac{11}{35}$
$\bar{B}$ $\dfrac{12}{35}$ $\dfrac{12}{35}$ $\dfrac{24}{35}$
Total $\dfrac{16}{35}$ $\dfrac{19}{35}$ $1$
$\Omega$ $A$ $B$ $A\cap\bar{B}$ $A\cap B$ $\bar{A}\cap B$ $\bar{A}\cap\bar{B}$

$p(\bar{A} \cap \bar{B}) = \dfrac{12}{35}$ donc il y a 12 élèves qui ne pratiquent aucun sport.

b) Avec un arbre pondéré

Exemple :

Une urne contient 5 boules identiques dont 3 portent le numéro 1 et 2 portent le numéro 2. On tire successivement 2 boules de l'urne sans remise.

Quelle est la probabilité :

  1. $p_1$ de tirer 2 boules ayant le numéro 1 ?
  2. $p_2$ de tirer exactement une boule ayant le numéro 2 ?
  3. $p_3$ de tirer au moins une boule ayant le numéro 2 ?
$\frac{2}{5}$ $\frac{3}{5}$ 2 1 $\frac{1}{4}$ $\frac{3}{4}$ $\frac{2}{4}$ $\frac{2}{4}$ 2 1 2 1

$p_1 = \frac{3}{5} \times \frac{2}{4} = \frac{6}{20} = \frac{3}{10} \qquad p_2 = \frac{3}{5} \times \frac{2}{4} + \frac{2}{5} \times \frac{3}{4} = \frac{6}{20} + \frac{6}{20} = \frac{3}{5} $

$p_3 = 1 - p_1 = \frac{7}{10}$

Propriété 3 :

  • La somme des probabilités des branches issues d'un même nœud est égale à 1.
  • Dans un arbre pondéré, la probabilité d'un évènement correspondant à un chemin est égale au produit des probabilités des branches qui composent ce chemin.
  • La probabilité d'un évènement est la somme des probabilités des chemins qui mènent à cet évènement.