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Contenu

Arbre de probabilités

Calculs de probabilités

Loi de probabilités d’une variable aléatoire et espérance

Justifier une loi binomiale

Calculs de probabilités avec une loi binomiale

Ressources associées et exercices semblables
Exercice | Temps recommandé entre 10 et 20mn | Niveau 2 difficulté moyenne | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
Partie A
Un jeu proposé dans une fête foraine consiste à effectuer trois tirs successivement sur une cible mouvante.
On a constaté que :
Si le joueur atteint la cible lors d'un tir alors il ne l'atteint pas lors du tir suivant dans 65% des cas ;
- Si le joueur n'atteint pas la cible lors d'un tir alors il l'atteint lors du tir suivant dans 50% des cas.
La probabilité qu'un joueur atteigne la cible lors de son premier tir est de $0,6$.
On choisit au hasard un joueur à ce jeu de tirs.

On considère les évènements suivants:
- $A_1$ : "Le joueur atteint la cible lors du premier tir"
- $A_2$ : "Le joueur atteint la cible lors du second tir"
- $A_3$ : "Le joueur atteint la cible lors du troisième tir".
  1. Recopier et compléter, avec les probabilités correspondantes sur chaque branche, l'arbre pondéré ci-dessous modélisant la situation.
    Rappel cours

    69fcours
    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 $p_A(B)=\dfrac{p(A\cap B)}{p(A)}$.

    Solution

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  2. Soit $X$ la variable aléatoire qui donne le nombre de fois où le joueur atteint sa cible au cours des trois tirs.
  3. Montrer que la probabilité que le joueur atteigne exactement deux fois la cible au cours des trois tirs est égale à $0,4015$.
    Aide

    Identifier les parcours sur l'arbre contenant deux fois l'événement "la cible est atteinte"

    Solution

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  4. L'objectif de cette question est de calculer l'espérance de la variable aléatoire $X$, notée $E(X)$.
    1. Recopier et compléter le tableau ci-dessous donnant la loi de probabilité de la variable aléatoire $X$.
      Aide

      On a calculé $p(X)=2$ et il faut compléter avec $p(X=1)$
      Rappel: la somme des probabilités est égale à 1

      Solution

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    2. Calculer $E(X)$.
      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: $\sigma(X)=\sqrt{V(X)}$

      Solution

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    3. Interpréter le résultat précédent dans le contexte de l'exercice.
      Solution

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    4. .


Partie B
On considère $N$, un entier naturel supérieur ou égal à 1.
Un groupe de $N$ personnes se présente à ce stand pour jouer à ce jeu dans des conditions identiques et indépendantes.
Un joueur est déclaré gagnant lorsqu'il atteint trois fois la cible.
On note $Y$ la variable aléatoire qui compte parmi les $N$ personnes le nombre de joueurs déclarés gagnants.
  1. Dans cette question, $N = 15$.
    1. Justifier que $Y$ suit une loi binomiale dont on déterminera les paramètres.
      Rappel cours

      Loi binomiale
      On considère une répétition de $n$ ($n\in \mathbb{N}^*$) épreuves de Bernoulli indépendantes et on note $p$ la probabilité de succès. %l La variable aléatoire $X$ donnant le nombre de succès obtenus parmi $n$ épreuves de Bernoulli suit une loi binomiale de paramètres $n$ et $p$ notée $\mathbb{B}(n;p)$

      Aide

      Identifier l'épreuve de Bernoulli utilisée

      Solution

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    2. Donner la probabilité, arrondie à $10^{-3}$, qu'exactement 5 joueurs soient gagnants à ce jeu.
      Rappel cours

      Probabilités avec la loi binomiale
      $X$ sui la loi binomiale $\mathcal{B}(n;p)$
      $p(X=k)=\begin{pmatrix}n\\p\end{pmatrix}p^k\times (1-p)^{n-k}$

      Solution

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  2. Par la méthode de votre choix, que vous expliciterez, déterminer le nombre minimum de personnes qui doivent se présenter à ce stand pour que la probabilité qu'il y ait au moins un joueur gagnant soit supérieure ou égale à $0,98$.
    Aide

    Au moins un joueur est gagnant est le contraire de "aucun joueur n'a gagné" soit $X=0$

    Solution

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