PROBABILITÉS CONDITIONNELLES

Cours

Définition 1 :

Soit $A$ et $B$ deux évènements avec $p(A) \neq 0$.
On appelle probabilité de $B$ sachant que $A$ est réalisé le nombre :

$p_A(B) = \frac{p(A \cap B)}{p(A)}$

Vocabulaire :

  • La formule précédente s'écrit aussi $p(A \cap B) = p_A(B) \times p(A)$.
  • L'évènement $A \cap B$ est réalisé lorsque l'évènement $A$ est réalisé et l'évènement $B$ est réalisé.

Propriété 1 :

Si $p(A) \neq 0$ et $p(B) \neq 0$ alors :

$p(A \cap B) = p_A(B) \times p(A) = p_B(A) \times p(B)$

Exemple :

On note les évènements :

  • $A$ : « La première boule tirée a le numéro 1. »
  • $B$ : « La deuxième boule tirée a le numéro 1. »
  1. Que représentent les évènements $\bar{A}$ et $\bar{B}$ ?
  2. Refaire l'arbre pondéré avec les notations introduites dans ce paragraphe.
  3. Écrire les formules littérales de $p_1$, $p_2$, $p_3$ calculées auparavant.
  1. $\bar{A}$ : « La première boule n'a pas le numéro 1. » (donc elle a le numéro 2)
    $\bar{B}$ : « La deuxième boule n'a pas le numéro 1. » (donc elle a le numéro 2)
  2. Arbre pondéré :
    $p(A)$ $p(\bar{A})$ $A$ $\bar{A}$ $p_A(B)$ $p_A(\bar{B})$ $p_{\bar{A}}(B)$ $p_{\bar{A}}(\bar{B})$ $B$ $\bar{B}$ $B$ $\bar{B}$
  3. $p_1 = p(A \cap B) = p(A) \times p_A(B)$

    $p_2 = p(A \cap \bar{B}) + p(\bar{A} \cap B) = p(A) \times p_A(\bar{B}) + p(\bar{A}) \times p_{\bar{A}}(B)$

    $p_3 = p(A \cap \bar{B}) + p(\bar{A}) = p(A) \times p_A(\bar{B}) + p(\bar{A})$

Propriété 2 : Formule des probabilités totales

Si les évènements $A_1, A_2, \ldots, A_n$ forment une partition de $\Omega$ alors la probabilité d'un évènement $B$ de $\Omega$ est :

$p(B) = p(B \cap A_1) + p(B \cap A_2) + \cdots + p(B \cap A_n)$

Rappel : $A_1, A_2, \ldots, A_n$ forment une partition de $\Omega$ signifie que :

  • Pour tous $1 \leq i, j \leq n$, $A_i \cap A_j = \varnothing$.
  • $A_1 \cup A_2 \cup \cdots \cup A_n = \Omega$.

Cas particulier : Pour tous évènements $A$, $B$ de $\Omega$ :

$p(B) = p(A \cap B) + p(\bar{A} \cap B)$

Exemple :

Quelle est la probabilité que la deuxième boule tirée ait le numéro 1 ?

$p(B) = p(A \cap B) + p(\bar{A} \cap B) = p(A) \times p_A(B) + p(\bar{A}) \times p_{\bar{A}}(B)$

Définition 2 :

On dit que 2 évènements $A$ et $B$ sont indépendants lorsque :

$p(A \cap B) = p(A) \times p(B)$

Vocabulaire :

  • Lorsque 2 évènements $A$ et $B$ sont indépendants, la réalisation de l'un n'a pas d'influence sur la probabilité de réalisation de l'autre, c'est-à-dire que $p_A(B) = p(B)$ et $p_B(A) = p(A)$.
  • On trouve ce type d'évènements lors de tirages avec remise.

Propriété 3 :

Si les évènements $A$ et $B$ sont indépendants alors les évènements $\bar{A}$ et $B$ sont indépendants.

Démonstration :

$A$ et $B$ sont indépendants donc $p(A \cap B) = p(A) \times p(B)$.
D'après la formule des probabilités totales : $p(B) = p(A \cap B) + p(\bar{A} \cap B)$.
D'où :

$p(\bar{A} \cap B) = p(B) - p(A \cap B) = p(B) - p(A) \times p(B)$
$= p(B) \times (1 - p(A)) = p(B) \times p(\bar{A})$

Donc $\bar{A}$ et $B$ sont indépendants.

Conséquence : Si $A$ et $B$ sont indépendants alors $\bar{A}$ et $\bar{B}$ sont indépendants.