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Mathématiques · BTS & DUT (EST) — BTS

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

  • Univers $\Omega$ : Ensemble des résultats possibles.
  • Probabilité $P$ : Application de $\mathcal{P}(\Omega)$ vers $[0, 1]$ telle que $P(\Omega)=1$ et $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$.
  • Équiprobabilité : $P(A) = \frac{\text{card}(A)}{\text{card}(\Omega)}$.
  • Probabilité conditionnelle : $P_A(B) = \frac{P(A \cap B)}{P(A)}$ avec $P(A) > 0$.
  • Indépendance : $A$ et $B$ sont indépendants si $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$.
  • Loi binomiale : $X \sim \mathcal{B}(n, p)$, alors $P(X=k) = C_n^k p^k (1-p)^{n-k}$.

Méthodes à maîtriser

  1. Dénombrement : Utiliser les arrangements $A_n^k$ (ordre important) ou les combinaisons $C_n^k$ (ordre non important).
  2. Arbre pondéré : Indispensable pour les probabilités conditionnelles et les tirages successifs.
  3. Variable aléatoire : Dresser le tableau de la loi de probabilité $\sum P(X=x_i) = 1$.

Exemples corrigés

  • Tirage : Dans une urne de 10 boules (4 rouges, 6 noires), tirer 2 boules simultanément. $P(\text{2 rouges}) = \frac{C_4^2}{C_{10}^2} = \frac{6}{45} = \frac{2}{15}$.
  • Loi binomiale : 5 épreuves de Bernoulli, $p=0.2$. $P(X=1) = C_5^1 (0.2)^1 (0.8)^4 = 5 \times 0.2 \times 0.4096 = 0.4096$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre tirage avec remise (indépendant) et sans remise (dépendant).
  • Oublier que la somme des probabilités d'une loi doit valoir 1.
  • Utiliser $A_n^k$ au lieu de $C_n^k$ quand l'ordre n'importe pas.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Probabilités

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

❓ Questions fréquentes

Comment savoir si je dois utiliser Cn^k ou An^k ?
  1. Si l'ordre des éléments tirés est important (ex: podium, numéro de téléphone), utilise $A_n^k$.
  2. Si l'ordre n'a aucune importance (ex: main de cartes, tirage simultané), utilise $C_n^k$.

💡 À retenir : Simultané = Combinaison ($C_n^k$). Successif sans remise = Arrangement ($A_n^k$).

Kifach n3ref wach l-i7timalat mstaqila (indépendantes) wla la ?
  1. Vérifie si le résultat du premier tirage influence le second.
  2. Si tu remets la boule dans l'urne, les tirages sont indépendants.
  3. Mathématiquement, $A$ et $B$ sont indépendants si $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$.

💡 À retenir : Avec remise = Indépendance. Sans remise = Dépendance.

Chno hiya l-far9 bin l-i7timal (probabilité) w l-amal (espérance) ?
  1. L'i7timal est la chance qu'un événement arrive (entre 0 et 1).
  2. L'amal (espérance) est la valeur moyenne théorique du résultat d'une variable aléatoire sur un grand nombre d'essais.

💡 À retenir : L'i7timal mesure la probabilité, l'amal mesure la moyenne.

Kifach n7seb PA(B) ?
  1. Identifie $P(A)$ et $P(A \cap B)$.
  2. Applique la formule $P_A(B) = \frac{P(A \cap B)}{P(A)}$.
  3. Si tu as un arbre, c'est la branche qui part de A vers B.

💡 À retenir : $P_A(B)$ est la probabilité de B "sachant que" A est déjà réalisé.

Est-ce que la somme des probabilités peut être supérieure à 1 ?

Non, jamais. La somme des probabilités de tous les événements élémentaires de l'univers doit être exactement égale à 1.

💡 À retenir : Si tu trouves $>1$, tu as fait une erreur de calcul.

Comment calculer P(bar{A}) ?
  1. Utilise la règle de l'événement contraire : $P(\bar{A}) = 1 - P(A)$.
  2. C'est très utile quand calculer $P(A)$ est difficile.

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

Qu'est-ce qu'une variable aléatoire ?

C'est une fonction qui associe à chaque issue d'une expérience aléatoire un nombre réel.

💡 À retenir : Elle transforme les résultats de l'expérience en valeurs numériques.

Comment dresser la loi de probabilité d'une variable aléatoire ?
  1. Détermine toutes les valeurs possibles $x_i$ que peut prendre $X$.
  2. Calcule $P(X=x_i)$ pour chaque valeur.
  3. Présente les résultats dans un tableau.

💡 À retenir : La somme des $P(X=x_i)$ doit être égale à 1.

C'est quoi la différence entre tirage avec remise et sans remise ?
  1. Avec remise : Les probabilités restent identiques à chaque tirage (indépendance).
  2. Sans remise : Le nombre total de boules diminue, donc les probabilités changent (dépendance).

💡 À retenir : Sans remise = les probabilités changent.

Comment calculer la variance V(X) ?
  1. Calcule l'espérance $E(X) = \sum x_i P(X=x_i)$.
  2. Calcule $E(X^2) = \sum x_i^2 P(X=x_i)$.
  3. Utilise la formule $V(X) = E(X^2) - (E(X))^2$.

💡 À retenir : La variance est toujours positive.

Est-ce que l'ordre compte dans un tirage simultané ?

Non, dans un tirage simultané, on considère que les objets sont pris en même temps, donc l'ordre n'a aucune importance.

💡 À retenir : Simultané = $C_n^k$.

Quand utiliser la loi binomiale ?
  1. Quand l'expérience est répétée $n$ fois de façon identique.
  2. Quand chaque épreuve n'a que deux issues (succès ou échec).
  3. Quand les épreuves sont indépendantes.

💡 À retenir : $\mathcal{B}(n, p)$ nécessite indépendance et deux issues.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une urne contient 3 boules blanches et 2 boules noires. On tire 2 boules simultanément.

  1. Calculer le nombre de tirages possibles.
  2. Calculer la probabilité d'obtenir 2 boules blanches.
  3. Calculer la probabilité d'obtenir au moins une boule blanche.
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Exercice 2

Un dé équilibré à 6 faces est lancé 4 fois. Soit $X$ la variable aléatoire égale au nombre de fois où l'on obtient le chiffre 6.

  1. Justifier que $X$ suit une loi binomiale et donner ses paramètres.
  2. Calculer $P(X=2)$.
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Exercice 3

Une entreprise produit des composants. 2% sont défectueux. On choisit 10 composants au hasard. Calculer la probabilité qu'il y ait au moins un composant défectueux.

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