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Contenu

Arbre de probabilités

Probabilités conditionnelles et totales

Variable aléatoire et espérance

Devoir d'entraînement | temps recommandé 20mn ou plus | Niveau 2 difficulté moyenne | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
Exercice 1 (8 points)
Le parc informatique d'un lycée est composé d'ordinateurs dont :
15% sont considérés comme neufs ;
45% sont considérés comme récents ;
les autres sont considérés comme anciens.
Une étude statistique indique que chaque jour:
5% des ordinateurs neufs sont défaillants ;
10% des ordinateurs récents sont défaillants ;
20% des ordinateurs anciens sont défaillants.
On choisit au hasard un ordinateur de ce parc. On note les événements suivants :
-$N$ : " L'ordinateur est neuf " ;
-$R$ : " L'ordinateur est récent " ;
-$A$ : " L'ordinateur est ancien " ;
D : " L'ordinateur est défaillant " ;
$\overline{D}$: l'événement contraire de D.
Pour tout l'exercice, on donnera les résultats arrondis aux millièmes si nécessaire.
  1. En utilisant les données de l'énoncé (sans calculs), traduire les 6 données de l'énoncé avec les notations des événements données ci-dessus.
    Solution

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  2. Construire un arbre pondéré décrivant la situation.
    Rappel cours

    Arbre pondéré
    Probabilités sur un arbre pondéré:

    Aide

    Placer les probabilités non conditionnelles au premier nievau de l'arbre, soit $p(R)$ et $p(A)$

    Solution

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  3. Calculer la probabilité que l'ordinateur choisi soit neuf et défaillant.
    Rappel cours

    Probabilité de l'événement $A\cap B$
    Soient $A$ et $B$ deux événements avec $p(A)\neq 0$, on a
    $p(A\cap B)=p(A)\times p_A(B)$

    Aide

    La probabilité que l'ordinateur choisi soit neuf et défaillant se note $p(N\cap D)$.

    Solution

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  4. Démontrer que la probabilité que l'ordinateur choisi soit défaillant est égale à 0,1325.
    Rappel cours

    Probabilités totales
    Soient $A_1$, $A_2$,...$A_n$ des événements de l'univers $\Omega$ tels que $p(A_1)\neq 0$, $p(A_2)\neq 0$...$p(A_n)\neq 0$ et $B$ un événements.
    Si $A_1$, $A_2$,...$A_n$ sont deux à deux disjoints et que leur réunion forme l'univers $\Omega$ alors $A_1$, $A_2$...$A_n$ forment une partition de $\Omega$
    et on a $p(B)=p(A_1\cap B)+p(A_2\cap B)+...+p(A_n\cap B)$}
    $A$ et $\overline{A}$ forment une partition de l'univers et on a $p(B)=p(A\cap B)+p(\overline{A}\cap B)$

    Aide

    Il faut calculer $p(D)$ en utilisant la formule des probabilités totales et/ou l'arbre en identifiant les parcours menant à l'événement $D$.

    Solution

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  5. Déterminer la probabilité que l'ordinateur soit ancien sachant qu'il est défaillant.
    Rappel cours

    Probabilité conditionnelle
    Soient $A$ et $B$ deux événements avec $p(A)\neq 0$.
    La probabilité que l'événement $B$ soit réalisé sachant que l'événement $B$ est réalisé se note $p_A(B)$
    et on a $p_A(B)=\dfrac{p(A\cap B)}{p(A)}$.

    Aide

    On peut écrire $p(A\cap D)=p(D)p_D(A)$

    Solution

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Exercice 2 (12 points)
D'après BAC ES Amérique du Nord 2012.

Un restaurateur propose trois formules à midi :
-Formule $A$ : Plat du jour / Dessert / Café
-Formule $B$ : Entrée / Plat du jour / Dessert / Café
-Formule $C$ : Entrée / Plat du jour / Fromage / Dessert / Café
Lorsqu'un client se présente au restaurant pour le repas de midi, il doit choisir une des trois formules proposées et commander ou non du vin.
Le restaurateur a constaté qu'un client sur cinq choisit la formule $A$, tandis qu'un client sur deux choisit la formule $B$.
On sait aussi que :
-Parmi les clients qui choisissent la formule $A$, une personne sur quatre commande du vin.
-Parmi les clients qui choisissent la formule $B$, deux personnes sur cinq commandent du vin.
-Parmi les clients qui choisissent la formule $C$, deux personnes sur trois commandent du vin.
Un client se présente au restaurant pour le repas de midi. On considère les évènements suivants :
-$A$ : " le client choisit la formule $A$ "
-$B$ : " le client choisit la formule $B$ "
-$C$ : " le client choisit la formule $C$ "
-$V$ : " le client commande du vin "
Les probabilités demandées seront arrondies, si c'est nécessaire, au centième.
  1. Calculer $p(C)$.
    Aide

    $p(A)+p(B)+p(C)=1$

    Solution

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  2. Reproduire et compléter l'arbre de probabilités donné ci-dessous.
    Rappel cours

    Arbre pondéré
    Probabilités sur un arbre pondéré:

    Solution

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  3. Montrer que $p(V)=0,45$.
    Rappel cours

    Probabilités totales
    Soient $A_1$, $A_2$,...$A_n$ des événements de l'univers $\Omega$ tels que $p(A_1)\neq 0$, $p(A_2)\neq 0$...$p(A_n)\neq 0$ et $B$ un événements.
    Si $A_1$, $A_2$,...$A_n$ sont deux à deux disjoints et que leur réunion forme l'univers $\Omega$ alors $A_1$, $A_2$...$A_n$ forment une partition de $\Omega$
    et on a $p(B)=p(A_1\cap B)+p(A_2\cap B)+...+p(A_n\cap B)$}
    $A$ et $\overline{A}$ forment une partition de l'univers et on a $p(B)=p(A\cap B)+p(\overline{A}\cap B)$

    Aide

    $p(V)=p(A\cap V)+p(B\cap V)+p(C\cap V)$

    Solution

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  4. Le client commande du vin. Calculer la probabilité qu'il ait choisi la formule $A$.
    Rappel cours

    Probabilité conditionnelle
    Soient $A$ et $B$ deux événements avec $p(A)\neq 0$.
    La probabilité que l'événement $B$ soit réalisé sachant que l'événement $B$ est réalisé se note $p_A(B)$
    et on a $p_A(B)=\dfrac{p(A\cap B)}{p(A)}$.

    Aide

    On veut calculer $p_V(A)$

    Solution

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  5. La formule $A$ coûte 8 euros, la formule $B$ coûte 12 euros et la formule $C$ coûte 15 euros. Le vin est en supplément et coûte 3 euros.
    On note $D$ la dépense en euro d'un client venant manger à midi dans ce restaurant.
    Déterminer la loi de probabilité de $D$.
    Aide

    Pour chaque parcours sur l'arbre, identifier la dépense correspondante et calculer sa probabilité.

    Solution

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  6. Calculer la dépense moyenne par client en euro.
    Rappel cours

    Espérance-variance-écart type
    L'espérance de la variable aléatoire $X$ (avec les notations précédentes) est:
    $E(X)=x_1p_1+x_2p_2+......+x_np_n=\sum_{i=1}^n p_ix_i$
    La variance d'une variable aléatoire $X$ est:
    $V(X)=p_1(x_1-E(X))^2+p_2(x_2-E(X))^2+.....+p_n(x_n-E(X))^2=\sum_{i=1}^n p_i(x_i-E(X))^2$
    ou bien $V(X)=p_1x_1^2+p_2x_2^2+.....+p_nx_n^2-(E(X))^2=\sum_{i=1}^n p_ix_i^2-(E(X))^2$
    L'écart type est égal à la racine carrée de la variance: $\sigma(X)=\sqrt{V(X)}$

    Aide

    Il faut calculer l'espérance de $D$

    Solution

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