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Mathématiques · 2ème Année Bac — Sciences Agronomiques

Calcul des probabilités

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

1. Notions de base

  • Un univers $\Omega$ est l'ensemble de tous les résultats possibles.
  • La probabilité d'un événement $A$ est notée $P(A)$, avec $0 \le P(A) \le 1$.
  • Événement contraire $\bar{A}$ : $P(\bar{A}) = 1 - P(A)$.
  • Union et Intersection : $$P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$$
  • Si $A$ et $B$ sont incompatibles (disjoints), alors $A \cap B = \emptyset$ et $P(A \cap B) = 0$.

2. Probabilités conditionnelles

  • La probabilité de $B$ sachant $A$ est : $P_A(B) = \frac{P(A \cap B)}{P(A)}$ (avec $P(A) \neq 0$).
  • Formule des probabilités totales : Si ${B_1, B_2, \dots, B_n}$ est une partition de $\Omega$, alors pour tout événement $A$ : $$P(A) = \sum_{i=1}^{n} P(A \cap B_i) = \sum_{i=1}^{n} P(B_i) \times P_{B_i}(A)$$

3. Indépendance

  • Deux événements $A$ et $B$ sont indépendants si et seulement si : $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$.

4. Variable aléatoire $X$

  • Loi de probabilité : Tableau associant chaque valeur $x_i$ à sa probabilité $P(X=x_i)$.
  • Espérance mathématique : $E(X) = \sum_{i=1}^{n} x_i \times P(X=x_i)$.
  • Variance : $V(X) = E(X^2) - [E(X)]^2$.
  • Écart-type : $\sigma(X) = \sqrt{V(X)}$.

5. Loi Binomiale $\mathcal{B}(n, p)$

  • Expérience de Bernoulli : une épreuve avec deux issues (succès $p$, échec $q=1-p$).
  • Si on répète $n$ fois de manière indépendante la même épreuve, la variable $X$ suit la loi $\mathcal{B}(n, p)$ : $$P(X=k) = \binom{n}{k} p^k (1-p)^{n-k}$$

Méthodes à maîtriser

  1. Utiliser l'arbre pondéré : C'est l'outil indispensable pour visualiser les probabilités conditionnelles et appliquer la formule des probabilités totales.
  2. Calculer un événement contraire : Quand la question demande "au moins un...", il est souvent plus simple de calculer $1 - P(\text{aucun})$.
  3. Vérifier l'indépendance : Toujours tester l'égalité $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$.
  4. Construire la loi de probabilité : Lister toutes les valeurs possibles de $X$, puis calculer la probabilité de chaque valeur pour remplir le tableau.

Exemples corrigés

Exemple 1 : Une urne contient 3 boules rouges et 2 boules noires. On tire une boule au hasard. Quelle est la probabilité qu'elle soit rouge ? Solution : L'univers est $\Omega = {R_1, R_2, R_3, N_1, N_2}$. Le nombre total de boules est 5. $P(\text{Rouge}) = \frac{\text{nombre de rouges}}{\text{total}} = \frac{3}{5} = 0,6$.

Exemple 2 : Soit $X$ une variable aléatoire telle que $P(X=1)=0,2$ et $P(X=2)=0,8$. Calculer $E(X)$. Solution : $E(X) = (1 \times 0,2) + (2 \times 0,8) = 0,2 + 1,6 = 1,8$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre "incompatible" et "indépendant" : Deux événements incompatibles ne peuvent pas se produire ensemble ($P(A \cap B)=0$), alors que deux événements indépendants peuvent se produire ensemble mais l'un n'influence pas l'autre.
  • Oublier de soustraire l'intersection : Dans $P(A \cup B)$, ne pas oublier de retirer $P(A \cap B)$ si les événements ne sont pas disjoints.
  • Erreur de calcul dans la loi binomiale : Se tromper dans le calcul du coefficient binomial $\binom{n}{k}$.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Calcul des probabilités

1/4

Si $P(A) = 0,4$ et $P(B) = 0,5$ et $A$ et $B$ sont indépendants, alors $P(A \cap B) = ?$

❓ Questions fréquentes

Chno hiya l'khoutwa l'oula bach nbdaw exercice dyal l'arbres pondérés ?
  1. Analyser l'énoncé pour identifier les étapes de l'expérience (ex: premier tirage, puis deuxième tirage).
  2. Dessiner les branches du premier niveau (les premières possibilités).
  3. Écrire les probabilités sur chaque branche (la somme des probabilités partant d'un même point doit toujours être égale à 1).

💡 À retenir : L'arbre est une carte routière : chaque chemin est un produit de probabilités.

Kifach n7seb P(A cup B) ila kanou A et B incompatibles ?

Si les événements sont incompatibles, cela signifie qu'ils ne peuvent pas se produire en même temps, donc $P(A \cap B) = 0$. La formule devient simplement : $$P(A \cup B) = P(A) + P(B)$$

💡 À retenir : Incompatible = Intersection nulle.

Chno l'farq bin P(A|B) w P(A cap B) ?
  • $P(A \cap B)$ est la probabilité que $A$ ET $B$ se produisent en même temps dans l'univers total.
  • $P(A|B)$ est la probabilité que $A$ se produise SACHANT QUE $B$ est déjà réalisé (on réduit l'univers à $B$). $$P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}$$

💡 À retenir : Le symbole $|$ signifie "sachant que".

Comment calculer la probabilité d'un événement contraire ?

Si on cherche la probabilité de "ne pas avoir $A$", on utilise : $$P(\bar{A}) = 1 - P(A)$$ C'est très utile pour les questions de type "au moins un".

💡 À retenir : $P(A) + P(\bar{A}) = 1$.

Comment savoir si deux événements sont indépendants ?

Il faut vérifier si l'égalité suivante est vraie : $$P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$$ Si l'égalité est respectée, ils sont indépendants. Sinon, ils sont dépendants.

💡 À retenir : L'indépendance est une propriété mathématique, pas une intuition.

C'est quoi une "partition de l'univers" ?

C'est un ensemble d'événements $B_1, B_2, \dots, B_n$ qui respectent deux conditions :

  1. Ils ne se chevauchent pas ($B_i \cap B_j = \emptyset$).
  2. Leur union forme tout l'univers ($\cup B_i = \Omega$). C'est ce qu'on utilise pour la formule des probabilités totales.

💡 À retenir : Une partition découpe l'univers en morceaux sans laisser de vide et sans doublons.

Comment calculer l'espérance E(X) ?
  1. Lister toutes les valeurs possibles $x_i$ de la variable $X$.
  2. Trouver la probabilité $P(X=x_i)$ pour chaque valeur.
  3. Faire la somme des produits : $E(X) = \sum x_i \cdot P(X=x_i)$.

💡 À retenir : L'espérance est la moyenne pondérée des résultats.

Quelle est la différence entre la variance et l'écart-type ?

La variance $V(X)$ mesure la dispersion des valeurs autour de l'espérance, mais son unité est le carré de l'unité de $X$. L'écart-type $\sigma(X)$ est simplement la racine carrée de la variance ($\sigma(X) = \sqrt{V(X)}$), ce qui permet de revenir à la même unité que $X$.

💡 À retenir : $\sigma(X)$ est plus facile à interpréter que $V(X)$.

Quand doit-on utiliser la loi binomiale ?

On l'utilise quand :

  1. On répète $n$ fois la même expérience.
  2. Chaque épreuve n'a que deux issues (Succès/Échec).
  3. Les épreuves sont indépendantes.
  4. La probabilité de succès $p$ est constante.

💡 À retenir : Cherchez les mots "répétition", "indépendant" et "succès/échec".

Comment calculer binom{n}{k} ?

On utilise la formule des combinaisons : $$\binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n-k)!}$$ Où $n!$ (factorielle $n$) est $n \times (n-1) \times \dots \times 1$.

💡 À retenir : $\binom{n}{k}$ est le nombre de façons de choisir $k$ éléments parmi $n$.

Si P(A) = 0,3 et P(B) = 0,4, est-ce que P(A cup B) peut être égal à 0,7 ?

Oui, si et seulement si $A$ et $B$ sont incompatibles ($P(A \cap B) = 0$). Si $A$ et $B$ ne sont pas incompatibles, alors $P(A \cup B) = 0,3 + 0,4 - P(A \cap B)$, ce qui sera strictement inférieur à $0,7$.

💡 À retenir : $P(A \cup B) \le P(A) + P(B)$.

Que signifie PA(B) ?

Cela signifie "la probabilité que l'événement $B$ se réalise, sachant que l'événement $A$ est déjà réalisé". On restreint l'univers de calcul à l'événement $A$.

💡 À retenir : La lettre en indice est la condition (ce que l'on sait déjà).

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une urne contient 4 boules blanches et 6 boules noires. On tire successivement et sans remise deux boules de l'urne.

  1. Représenter la situation par un arbre pondéré.
  2. Calculer la probabilité d'obtenir deux boules de même couleur.
  3. Calculer la probabilité d'obtenir au moins une boule blanche.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Une usine utilise deux machines $M_1$ et $M_2$ pour fabriquer des pièces.

  • $M_1$ produit 60% des pièces et a un taux de défectuosité de 5%.
  • $M_2$ produit 40% des pièces et a un taux de défectuosité de 10%. On choisit une pièce au hasard.
  1. Calculer la probabilité que la pièce soit défectueuse.
  2. Si la pièce choisie est défectueuse, quelle est la probabilité qu'elle provienne de la machine $M_1$ ?
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Un joueur lance 5 fois de suite un dé équilibré. On considère le succès comme l'événement "obtenir un 6".

  1. Quelle est la probabilité de succès lors d'un lancer ?
  2. Soit $X$ la variable aléatoire égale au nombre de succès obtenus. a) Quelle est la loi suivie par $X$ ? Justifier. b) Calculer la probabilité d'obtenir exactement deux fois le chiffre 6. c) Calculer l'espérance mathématique $E(X)$.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

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