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Probabilités conditionnelles

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Indépendance

Non commencé

Définitions

Deux événements AA et BB sont indépendants si P(AB)=P(A)P(B)P(A\cap B)=P(A)P(B). Pour des variables aléatoires indépendantes, E(XY)=E(X)E(Y)E(XY)=E(X)E(Y) et V(X+Y)=V(X)+V(Y)V(X+Y)=V(X)+V(Y).

À ne pas confondre : indépendance ≠ incompatibilité (AB=A\cap B=\emptyset).

Pourquoi ça marche : une probabilité mesure une incertitude entre 00 et 11. L’indépendance factorise les intersections ; l’espérance est la moyenne « pondérée par les probabilités ». Les stats résument une série (centre, dispersion).

Formules

  • A,B indeˊpendants P(AB)=P(A)P(B)A,B\text{ indépendants }\Leftrightarrow P(A\cap B)=P(A)P(B)
  • P(AB)=P(A)\Leftrightarrow P(A\mid B)=P(A)
  • E(XY)=E(X)E(Y) (si indeˊpendantes)E(XY)=E(X)E(Y)\ \text{(si indépendantes)}
  • V(X+Y)=V(X)+V(Y) (si indeˊpendantes)V(X+Y)=V(X)+V(Y)\ \text{(si indépendantes)}

Exemples

Exemple 1

Deux dés équilibrés : P(double 6)P(\text{double }6) ?

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : Indépendance : 16×16=136\frac{1}{6}\times\frac{1}{6}=\frac{1}{36}.

Étape 3 : conclure avec 136\frac{1}{36}.

Résultat

136\frac{1}{36}

Exemple 2

P(A)=0,3P(A)=0{,}3, P(B)=0,5P(B)=0{,}5, indépendants. P(AB)P(A\cap B) ?

Méthode

On lit l’énoncé : P(A)=0,3P(A)=0{,}3, P(B)=0,5P(B)=0{,}5, indépendants. P(AB)P(A\cap B) ? On mobilise la relation utile de la fiche (notamment A,B indeˊpendants P(AB)=P(A)P(B)A,B\text{ indépendants }\Leftrightarrow P(A\cap B)=P(A)P(B)). On calcule soigneusement jusqu’à 0,150{,}15, puis on vérifie l’ordre de grandeur.

Résultat

0,150{,}15

À retenir

Lois continues

Non commencé

Définitions

Une loi continue est décrite par une densité ff positive d'intégrale 11 : P(aXb)=abf(t)dtP(a\leq X\leq b)=\int_{a}^{b}f(t)\,dt.

La loi uniforme sur [a;b][a;b] et la loi normale N(μ,σ2)\mathcal{N}(\mu,\sigma^{2}) sont les modèles centraux du programme.

Pourquoi ça marche : une fonction associe à chaque xx (du domaine) au plus une image f(x)f(x). Étudier variations, dérivée ou limites, c’est décrire comment f(x)f(x) évolue ; suites et exponentielle/logarithme sont des modèles privilégiés au lycée.

Formules

  • +f(t)dt=1\int_{-\infty}^{+\infty} f(t)\,dt = 1
  • P(aXb)=abfP(a\le X\le b)=\int_a^b f
  • XU([a;b]): f(t)=1ba1[a;b](t)X\sim\mathcal{U}([a;b]):\ f(t)=\frac{1}{b-a}\mathbf{1}_{[a;b]}(t)
  • XN(μ,σ2)X\sim\mathcal{N}(\mu,\sigma^{2})

Exemples

Exemple 1

Uniforme sur [0;2][0;2] : P(0X1)P(0\leq X\leq 1) ?

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : Densité 1/21/2 : 0112dt=12\int_{0}^{1}\frac{1}{2}\,dt=\frac{1}{2}.

Étape 3 : conclure avec 12\frac{1}{2}.

Résultat

12\frac{1}{2}

Exemple 2

Densité f(x)=2xf(x)=2x sur [0;1][0;1] : est-ce une densité ?

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : 012xdx=[x2]01=1\int_{0}^{1}2x\,dx=[x^{2}]_{0}^{1}=1 et f0f\geq 0 : oui.

Étape 3 : conclure avec Oui (f=1\int f=1).

Résultat

Oui (f=1\int f=1)

À retenir

Espérance

Non commencé

Définitions

Pour une variable continue de densité ff, E(X)=xf(x)dxE(X)=\int x f(x)\,dx. La variance reste E(X2)[E(X)]2E(X^{2})-[E(X)]^{2}.

Lois usuelles : normale E=μE=\mu, V=σ2V=\sigma^{2} ; uniforme sur [a;b][a;b] : E=a+b2E=\frac{a+b}{2}, V=(ba)212V=\frac{(b-a)^{2}}{12}.

Pourquoi ça marche : diviser, c’est partager en parts égales (ou chercher combien de fois le diviseur « entre » dans le dividende). Le reste est ce qui reste une fois les parts complètes formées ; il est toujours plus petit que le diviseur.

Formules

  • E(X)=+xf(x)dxE(X)=\int_{-\infty}^{+\infty} x f(x)\,dx
  • V(X)=E(X2)[E(X)]2V(X)=E(X^{2})-[E(X)]^{2}
  • XN(μ,σ2)E(X)=μ, V(X)=σ2X\sim\mathcal{N}(\mu,\sigma^{2})\Rightarrow E(X)=\mu,\ V(X)=\sigma^{2}
  • XU([a;b])E(X)=a+b2X\sim\mathcal{U}([a;b])\Rightarrow E(X)=\frac{a+b}{2}

Exemples

Exemple 1

Uniforme sur [0;4][0;4] : E(X)E(X) et V(X)V(X) ?

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : E=0+42=2E=\frac{0+4}{2}=2, V=1612=43V=\frac{16}{12}=\frac{4}{3}.

Étape 3 : conclure avec E=2E=2, V=43V=\frac{4}{3}.

Résultat

E=2E=2, V=43V=\frac{4}{3}

Exemple 2

XN(10;4)X\sim\mathcal{N}(10;4) : espérance et écart-type ?

Méthode

On lit l’énoncé : XN(10;4)X\sim\mathcal{N}(10;4) : espérance et écart-type ? On mobilise la relation utile de la fiche (notamment E(X)=+xf(x)dxE(X)=\int_{-\infty}^{+\infty} x f(x)\,dx). On calcule soigneusement jusqu’à E=10E=10, σ=2\sigma=2, puis on vérifie l’ordre de grandeur.

Résultat

E=10E=10, σ=2\sigma=2

À retenir