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Leçon 1

Rappels : univers, évènements, probabilités

Vidéo 1 : Rappels : univers, évènements, probabilités · 4 min 54 s · sous-titres en français

Le cours écrit

1.1 Expérience aléatoire, univers

Une expérience aléatoire est une expérience dont on connaît les résultats possibles, sans savoir lequel on va obtenir. Chaque résultat possible est une issue. L'ensemble de toutes les issues est l'univers, noté Ω\Omega. Le nombre d'éléments d'un ensemble fini EE est son cardinal, noté Card(E)\mathrm{Card}(E).

Exemple 1 (la roue). Dans un jeu de société, on fait tourner une roue à douze secteurs égaux, numérotés de 11 à 1212. L'univers est Ω={1 ;2 ;3 ;… ;12}\Omega = \{1\,;2\,;3\,;\ldots\,;12\}, et Card(Ω)=12\mathrm{Card}(\Omega) = 12.

1.2 Évènements

Un évènement est un sous-ensemble de Ω\Omega, c'est-à-dire une partie des issues.

Exemple 2. Sur la roue, on note AA : « le numéro est pair » et BB : « le numéro est un multiple de 33 ». Alors A={2 ;4 ;6 ;8 ;10 ;12}A = \{2\,;4\,;6\,;8\,;10\,;12\} et B={3 ;6 ;9 ;12}B = \{3\,;6\,;9\,;12\}.

  • Pour un élément, on dit « appartient » : 6∈A6 \in A.
  • Pour un ensemble, on dit « inclus » : {4 ;8}⊂A\{4\,;8\} \subset A.
  • L'ensemble vide ∅\varnothing est l'évènement impossible ; Ω\Omega est l'évènement certain.

1.3 Et, ou, contraire

Écriture Se lit Contient
A∩BA \cap B AA et BB les issues communes à AA et à BB
A∪BA \cup B AA ou BB les issues de l'un au moins des deux
A‾\overline{A}, ou Ω∖A\Omega \setminus A contraire de AA les issues qui ne sont pas dans AA

En mathématiques, le « ou » n'exclut pas le cas où les deux sont réalisés.

Deux évènements sans issue commune sont incompatibles : A∩B=∅A \cap B = \varnothing.

Exemple 3. Sur la roue, A∩B={6 ;12}A \cap B = \{6\,;12\} et A∪B={2 ;3 ;4 ;6 ;8 ;9 ;10 ;12}A \cup B = \{2\,;3\,;4\,;6\,;8\,;9\,;10\,;12\}. Le contraire de AA est A‾={1 ;3 ;5 ;7 ;9 ;11}\overline{A} = \{1\,;3\,;5\,;7\,;9\,;11\}. Les évènements AA et A‾\overline{A} sont incompatibles, et leur réunion est Ω\Omega. En revanche, BB et A‾\overline{A} ne sont pas incompatibles : B∩A‾={3 ;9}B \cap \overline{A} = \{3\,;9\}.

1.4 Loi de probabilité

Une loi de probabilité associe à chaque issue un nombre compris entre 00 et 11, et la somme de ces nombres vaut 11. La probabilité d'un évènement est la somme des probabilités de ses issues.

Exemple 4 (un dé mal équilibré). Un dé à quatre faces suit la loi suivante.

Face 11 22 33 44
Probabilité 0,10{,}1 0,20{,}2 0,30{,}3 xx

La somme vaut 11, donc x=1−(0,1+0,2+0,3)=0,4x = 1 - (0{,}1 + 0{,}2 + 0{,}3) = 0{,}4. Obtenir un numéro pair a pour probabilité 0,2+0,4=0,60{,}2 + 0{,}4 = 0{,}6.

1.5 Équiprobabilité

Quand toutes les issues ont la même probabilité, on parle d'équiprobabilité. C'est une hypothèse du modèle, pas un résultat : on suppose la roue bien équilibrée. Alors, pour tout évènement AA, P(A)=Card(A)Card(Ω).P(A) = \frac{\mathrm{Card}(A)}{\mathrm{Card}(\Omega)}.

Exemple 5. Sur la roue, P(A)=612=12P(A) = \dfrac{6}{12} = \dfrac12, P(B)=412=13P(B) = \dfrac{4}{12} = \dfrac13 et P(A∩B)=212=16P(A \cap B) = \dfrac{2}{12} = \dfrac16.

1.6 Règles de calcul

Pour tous évènements AA et BB :

  • 0≤P(A)≤10 \leq P(A) \leq 1 ;
  • P(A‾)=1−P(A)P\left(\overline{A}\right) = 1 - P(A) ;
  • P(A∪B)+P(A∩B)=P(A)+P(B)P(A \cup B) + P(A \cap B) = P(A) + P(B), autrement dit P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) : on retire ce qui a été compté deux fois.

Exemple 6. Sur la roue, P(A∪B)=12+13−16=23P(A \cup B) = \dfrac12 + \dfrac13 - \dfrac16 = \dfrac23. On retrouve bien 812\dfrac{8}{12} : huit issues sur douze.

Automatisme. Quatre réflexes : une probabilité est comprise entre 00 et 11 ; P(A‾)=1−P(A)P\left(\overline{A}\right) = 1 - P(A) ; la somme des probabilités des issues vaut 11 ; en cas d'équiprobabilité, P(A)=Card(A)Card(Ω)P(A) = \dfrac{\mathrm{Card}(A)}{\mathrm{Card}(\Omega)}.

Lire le cours complet du chapitre

Exercices 1 et 2

  • Exercice 1 : une tombola
  • Exercice 2 : une toupie à cinq faces

Exercices du chapitre (PDF, 150 Ko)

Corrigés

Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.

Corrigés du chapitre (PDF, 134 Ko)

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