1Succession d’épreuves indépendantes
Définition. Des épreuves sont indépendantes lorsque le résultat de l’une n’influe pas sur les probabilités des suivantes. Une issue de la succession de épreuves est un -uplet de résultats.
Propriété. La probabilité d’une issue d’une succession d’épreuves indépendantes est le produit des probabilités de ses composantes : c’est le produit des probabilités portées par le chemin correspondant de l’arbre.
Remarque. Outils toujours disponibles : avec , la formule des probabilités totales , et . Sur un arbre : on multiplie le long d’un chemin, on additionne les chemins qui réalisent l’événement.
2Épreuve et loi de Bernoulli
Définition. Une épreuve de Bernoulli de paramètre est une expérience à deux issues : le succès , de probabilité , et l’échec , de probabilité .
Définition. La variable aléatoire qui vaut en cas de succès et en cas d’échec suit la loi de Bernoulli de paramètre : , , et
Définition. Un schéma de Bernoulli de paramètres et est la répétition de épreuves de Bernoulli de paramètre , identiques et indépendantes.
3Loi binomiale
Définition. Dans un schéma de Bernoulli de paramètres et , la variable aléatoire égale au nombre de succès suit la loi binomiale . Elle prend ses valeurs dans .
Théorème. Pour tout entier tel que :
Idée : un chemin réalisant succès a pour probabilité , et il y a façons de choisir les rangs des succès.
Propriété. , , (démontré au chapitre suivant).
Figure 1 — Loi : le maximum est atteint près de .
4Calculs et problèmes de seuil
- ; ; .
- La calculatrice donne (loi binomiale) et (loi binomiale cumulée) : toute probabilité se ramène à ces deux touches.
- Seuil : chercher le plus petit tel que revient à résoudre (avec et ), donc (le sens change car ) ; sinon, on balaie les valeurs de ou avec la calculatrice ou un algorithme.
- Intervalle tel que : on choisit le plus grand possible avec , et le plus petit possible avec .
5Savoir-faire du chapitre
- Représenter une succession d’épreuves indépendantes par un arbre et calculer la probabilité d’une issue par un produit.
- Justifier qu’une situation est un schéma de Bernoulli (épreuves identiques, indépendantes, deux issues) et identifier , et le succès.
- Calculer par la formule, puis , , à la calculatrice.
- Calculer et interpréter , et .
- Résoudre un problème de seuil, de comparaison ou d’optimisation, et déterminer un intervalle tel que .
6Exemples types
On prélève au hasard pièces dans une production très nombreuse dont sont marquées. Les prélèvements sont assimilés à épreuves identiques et indépendantes, de succès « la pièce est marquée » () : , nombre de pièces marquées, suit .
Avec : ; à la calculatrice , donc et . Enfin , et .
Une machine produit de pièces d’un certain type ; la production est assez importante pour assimiler les prélèvements à des tirages indépendants. Combien de pièces prélever pour obtenir au moins une pièce de ce type avec une probabilité d’au moins ? Le nombre de pièces de ce type parmi les prélevées suit : . Il faut donc pièces.
- Vérifier les trois conditions du schéma de Bernoulli : deux issues, épreuves identiques, épreuves indépendantes. Un tirage sans remise dans une petite population n’est pas binomial.
- Ne pas oublier le coefficient : n’est que la probabilité d’un chemin.
- : la bonne formule est .
- et non ; n’est pas forcément une valeur prise par .
- Identifier clairement le succès : si le succès est l’événement contraire de celui de l’énoncé, le paramètre devient .