Aller au contenu

Leçon 3

Épreuve, loi et schéma de Bernoulli

Vidéo 3 : Épreuve, loi et schéma de Bernoulli · 3 min 14 s · sous-titres en français

Le cours écrit

3.1 Épreuve de Bernoulli

Définition. Une épreuve de Bernoulli est une épreuve aléatoire qui n'a que deux issues : l'une est appelée succès, notée SS, l'autre échec, notée S‾\overline{S}. On note p=P(S)p = P(S) ; alors P(S‾)=1−pP(\overline{S}) = 1 - p. Le nombre pp est le paramètre de l'épreuve.

Exemples. Lancer une pièce équilibrée, succès « pile » : p=12p = \frac12. Lancer un dé équilibré, succès « obtenir 66 » : p=16p = \frac16 (l'échec regroupe les cinq autres faces). Maëlle, joueuse de basket, tire un lancer franc, succès « le panier est marqué » : p=0,8p = 0{,}8.

3.2 Loi de Bernoulli

Définition. On associe à une épreuve de Bernoulli de paramètre pp la variable aléatoire XX qui vaut 11 en cas de succès et 00 en cas d'échec. Sa loi est

xx 00 11
P(X=x)P(X = x) 1−p1 - p pp

On dit que XX suit la loi de Bernoulli de paramètre pp.

Espérance et variance (formules de Première).

  • E(X)=0×(1−p)+1×p=pE(X) = 0 \times (1 - p) + 1 \times p = p ;
  • V(X)=(0−p)2(1−p)+(1−p)2 p=p(1−p)(p+(1−p))=p(1−p)V(X) = (0 - p)^2(1 - p) + (1 - p)^2\,p = p(1 - p)\big(p + (1 - p)\big) = p(1 - p), donc σ(X)=p(1−p)\sigma(X) = \sqrt{p(1 - p)}.

Exemple 6. Pour un lancer franc de Maëlle, p=0,8p = 0{,}8 : E(X)=0,8E(X) = 0{,}8 et V(X)=0,8×0,2=0,16V(X) = 0{,}8 \times 0{,}2 = 0{,}16, donc σ(X)=0,4\sigma(X) = 0{,}4.

3.3 Schéma de Bernoulli

Définition. Un schéma de Bernoulli de paramètres nn et pp est la répétition de nn épreuves de Bernoulli identiques (même paramètre pp) et indépendantes.

  • Une issue est une liste de nn résultats, que l'on code par des 11 (succès) et des 00 (échec) : l'univers est {0 ;1}n\{0\,;1\}^n, qui a 2n2^n éléments (chapitre 6).
  • D'après le modèle de la leçon 2, une issue qui comporte kk succès et n−kn - k échecs a pour probabilité pk(1−p)n−kp^k(1 - p)^{n-k}.
  • Les issues ne sont donc pas équiprobables, sauf si p=12p = \frac12 : chacune a alors la probabilité 12n\frac{1}{2^n}.

Exemple 7. Maëlle tire trois lancers francs, de façon indépendante : c'est un schéma de Bernoulli de paramètres 33 et 0,80{,}8. L'arbre a 88 chemins. P(SSS)=0,83=0,512P(SSS) = 0{,}8^3 = 0{,}512 ; P(SS‾S)=0,8×0,2×0,8=0,128P(S\overline{S}S) = 0{,}8 \times 0{,}2 \times 0{,}8 = 0{,}128 ; P(S‾ S‾ S‾)=0,23=0,008P(\overline{S}\,\overline{S}\,\overline{S}) = 0{,}2^3 = 0{,}008. Trois issues ont la probabilité 0,1280{,}128 (deux succès) et trois ont la probabilité 0,0320{,}032 (un succès).

3.4 Un peu d'histoire

La parution de l'Ars Conjectandi de Jacques Bernoulli, en 1713, qui reprend notamment d'anciens travaux de Huygens, marque une rupture dans l'histoire des probabilités. On y trouve la première étude de la loi du nombre de succès, appelée aujourd'hui loi binomiale, et un résultat majeur, la loi des grands nombres, que l'on retrouvera au chapitre 16.

Lire le cours complet du chapitre

Exercices 5 et 6

  • Exercice 5 : des épreuves de Bernoulli
  • Exercice 6 : trois fléchettes

Exercices du chapitre (PDF, 149 Ko)

Corrigés

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

Corrigés du chapitre (PDF, 140 Ko)

Tu es hors connexion. Les chapitres téléchargés restent disponibles dans Hors connexion.