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Raisonnement logique · Prépa concours post-bac — CPGE (dossier & entretien)

Probabilités discrètes et raisonnement probabiliste

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

Soit $\Omega$ un univers fini. Une probabilité $P$ sur $\Omega$ est une application qui vérifie :

  1. $\forall A \subset \Omega, 0 \leq P(A) \leq 1$.
  2. $P(\Omega) = 1$.
  3. Pour tous événements $A, B$ incompatibles ($A \cap B = \emptyset$), $P(A \cup B) = P(A) + P(B)$.
  • Probabilité conditionnelle : $P_B(A) = P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}$ avec $P(B) > 0$.
  • Indépendance : $A$ et $B$ sont indépendants si $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$.

Méthodes à maîtriser

  • Utiliser le dénombrement (cardinal) pour calculer $P(A) = \frac{\text{card}(A)}{\text{card}(\Omega)}$ en cas d'équiprobabilité.
  • Appliquer la formule des probabilités totales pour des arbres pondérés.
  • Calculer l'espérance $E(X) = \sum_{i=1}^n x_i P(X=x_i)$.

Exemples corrigés

  • Exemple 1 : Tirage de 2 boules parmi 10 (4 rouges, 6 blanches). $P(\text{2 rouges}) = \frac{C_4^2}{C_{10}^2} = \frac{6}{45} = \frac{2}{15}$.
  • Exemple 2 : Si $P(A)=0.3, P(B)=0.4$ et $A, B$ indépendants, alors $P(A \cap B) = 0.3 \times 0.4 = 0.12$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre "au moins un" avec "exactement un" (utiliser le complémentaire $1 - P(\text{aucun})$).
  • Oublier de vérifier $P(B) > 0$ avant de calculer $P_B(A)$.
  • Utiliser la formule $P(A \cap B) = P(A)P(B)$ sans justifier l'indépendance.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Probabilités discrètes et raisonnement probabiliste

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Dans une urne de 10 boules, tirer 2 boules simultanément correspond à :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que la somme des probabilités d'un système complet est toujours égale à 1 ?

Oui, par définition, un système complet d'événements $(A_1, A_2, ..., A_n)$ forme une partition de l'univers $\Omega$. Comme les événements sont deux à deux incompatibles et que leur réunion est $\Omega$, on a $\sum_{i=1}^n P(A_i) = P(\cup A_i) = P(\Omega) = 1$.

💡 À retenir : Un système complet couvre tout l'univers sans chevauchement.

Kifach n3ref wach nkhdem b Cn^k (combinaison) wla An^k (arrangement) ?
  1. Si l'ordre du tirage compte (ex: podium, numéro de téléphone), utilise les arrangements $A_n^k$.
  2. Si l'ordre ne compte pas (ex: main de cartes, groupe de personnes), utilise les combinaisons $C_n^k$.

💡 À retenir : "Ordre important" = Arrangement ; "Ordre non important" = Combinaison.

Si deux événements sont incompatibles, sont-ils indépendants ?

Non, sauf si l'un des deux est de probabilité nulle. Si $A$ et $B$ sont incompatibles, $P(A \cap B) = 0$. Pour être indépendants, il faudrait $P(A) \times P(B) = 0$, ce qui implique $P(A)=0$ ou $P(B)=0$.

💡 À retenir : Incompatibilité et indépendance sont deux notions opposées en général.

Chno hiya l'espérance mathématique f une phrase ?

L'espérance mathématique est la valeur moyenne que l'on obtiendrait si l'on répétait l'expérience un très grand nombre de fois. C'est le "centre de gravité" des valeurs prises par la variable aléatoire, pondéré par leurs probabilités.

💡 À retenir : $E(X)$ représente la moyenne théorique à long terme.

Comment calculer P(A cup B) si les événements ne sont pas incompatibles ?

On utilise la formule générale : $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$. On soustrait l'intersection car elle est comptée deux fois (une fois dans $P(A)$ et une fois dans $P(B)$).

💡 À retenir : Ne jamais oublier de retrancher l'intersection !

Wach momkin l'espérance tkoun 3adad salib ?

Oui, tout à fait. L'espérance mathématique est une moyenne pondérée. Si les valeurs prises par la variable aléatoire sont négatives (par exemple, un jeu où l'on perd de l'argent), l'espérance sera négative.

💡 À retenir : Le signe de l'espérance indique si le jeu est globalement gagnant ou perdant.

Quelle est la différence entre probabilité conditionnelle et intersection ?

L'intersection $P(A \cap B)$ est la probabilité que $A$ ET $B$ se réalisent. La probabilité conditionnelle $P_B(A)$ est la probabilité que $A$ se réalise, sachant que $B$ est déjà réalisé (on réduit l'univers à $B$).

💡 À retenir : $P(A \cap B) = P(B) \times P_B(A)$.

Est-ce que P(bar{A}) = 1 - P(A) est toujours vrai ?

Oui, c'est la propriété fondamentale de l'événement contraire. Comme $A \cup \bar{A} = \Omega$ et $A \cap \bar{A} = \emptyset$, alors $P(A) + P(\bar{A}) = P(\Omega) = 1$.

💡 À retenir : Très utile pour calculer la probabilité d'un événement "au moins un".

Comment justifier l'indépendance de deux événements dans un exercice ?

Il faut calculer séparément $P(A \cap B)$ et le produit $P(A) \times P(B)$. Si les deux résultats sont identiques, alors les événements sont indépendants. Sinon, ils ne le sont pas.

💡 À retenir : Ne jamais supposer l'indépendance, il faut toujours la démontrer.

Pourquoi on divise par le nombre total de cas ?

Parce que dans un modèle d'équiprobabilité, la probabilité d'un événement est le rapport entre le nombre de cas favorables (ceux qui réalisent l'événement) et le nombre de cas possibles (l'univers).

💡 À retenir : $P(A) = \frac{\text{card}(A)}{\text{card}(\Omega)}$.

Est-ce que la variance peut être négative ?

Non, la variance est une somme de carrés pondérés par des probabilités. Comme un carré est toujours positif ou nul, la variance $V(X) = E(X^2) - (E(X))^2$ est toujours positive.

💡 À retenir : Une variance négative indique une erreur de calcul.

Comment savoir si un exercice nécessite la formule de Bayes ?

On utilise Bayes quand on connaît les probabilités conditionnelles "directes" (ex: $P_A(B)$) et qu'on veut calculer la probabilité "inverse" (ex: $P_B(A)$). C'est souvent le cas dans les exercices de dépistage ou de fiabilité.

💡 À retenir : Bayes permet d'inverser le conditionnement.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une urne contient 5 boules rouges et 3 boules blanches. On tire successivement et sans remise 2 boules.

  1. Calculer la probabilité que les deux boules soient rouges.
  2. Calculer la probabilité que les deux boules soient de couleurs différentes.
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Exercice 2

Un test de dépistage d'une maladie est fiable à 95% (si malade, test positif à 95% ; si sain, test négatif à 90%). La prévalence de la maladie est de 2%.

  1. Quelle est la probabilité qu'une personne testée positive soit réellement malade ?
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Exercice 3

Une variable aléatoire $X$ prend les valeurs ${-1, 0, 1}$ avec $P(X=-1)=0.2, P(X=0)=0.5, P(X=1)=0.3$.

  1. Calculer l'espérance $E(X)$ et la variance $V(X)$.
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