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Mathématiques · 2ème Année Bac — Sciences Mathématiques A

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 et événements : Soit $\Omega$ l'univers. Un événement $A$ est une partie de $\Omega$. La probabilité $P$ est une application de $\mathcal{P}(\Omega)$ dans $[0, 1]$ vérifiant les axiomes de Kolmogorov.
  • Probabilité conditionnelle : Pour $P(B) > 0$, $P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}$.
  • Indépendance : $A$ et $B$ sont indépendants si et seulement si $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$.
  • Système complet d'événements : $(A_i)_{i \in I}$ est un système complet si les $A_i$ sont deux à deux disjoints et $\bigcup A_i = \Omega$.
  • Formule des probabilités totales : Si $(A_i)$ est un système complet, alors $P(B) = \sum P(B|A_i)P(A_i)$.
  • Formule de Bayes : $P(A_i|B) = \frac{P(B|A_i)P(A_i)}{P(B)}$.

Méthodes à maîtriser

  • Modélisation : Identifier si l'expérience est avec ou sans remise, si l'ordre compte (dénombrement).
  • Arbre pondéré : Outil indispensable pour les probabilités conditionnelles et totales.
  • Passage au complémentaire : Utiliser $P(A) = 1 - P(\overline{A})$ pour les événements du type "au moins un".

Exemples corrigés

  • Exemple 1 : Une urne contient 3 boules blanches et 2 noires. On tire 2 boules simultanément. Probabilité d'avoir au moins une blanche : $1 - P(\text{2 noires}) = 1 - \frac{C_2^2}{C_5^2} = 1 - \frac{1}{10} = \frac{9}{10}$.
  • Exemple 2 : $P(A)=0.4$, $P(B)=0.5$, $P(A \cap B)=0.2$. $A$ et $B$ sont indépendants car $P(A)P(B) = 0.2 = P(A \cap B)$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre "tirage simultané" (combinaisons $C_n^k$) et "tirage successif avec remise" (arrangements ou puissance).
  • Oublier de vérifier $P(B) > 0$ avant de calculer $P(A|B)$.
  • Appliquer la formule des probabilités totales sans justifier que les événements forment un système complet.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Probabilités

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Si $A$ et $B$ sont deux événements tels que $P(A)=0.3$ et $P(B)=0.4$ avec $A \cap B = \emptyset$, alors $P(A \cup B)$ est :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que P(A cup B) = P(A) + P(B) toujours ?

Non, seulement si $A$ et $B$ sont incompatibles ($A \cap B = \emptyset$). Sinon, il faut utiliser la formule générale : $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$.

💡 À retenir : N'oublie jamais de soustraire l'intersection pour éviter de compter deux fois les éléments communs.

C'est quoi la différence entre probabilité conditionnelle et indépendance ?
  1. La probabilité conditionnelle $P(A|B)$ mesure la probabilité de $A$ sachant que $B$ est déjà réalisé.
  2. L'indépendance signifie que la réalisation de $B$ ne modifie pas la probabilité de $A$.
  3. Mathématiquement, si $P(B) > 0$, $A$ et $B$ sont indépendants si $P(A|B) = P(A)$.

💡 À retenir : L'indépendance est un cas particulier où l'information sur $B$ est inutile pour prédire $A$.

Kifach n3ref wach nst3mel Cn^k wla An^k f l'examen ?
  1. Si le tirage est simultané ou "sans remise et sans ordre", utilise les combinaisons $C_n^k$.
  2. Si le tirage est successif avec remise, utilise $n^k$.
  3. Si le tirage est successif sans remise et que l'ordre compte, utilise les arrangements $A_n^k$.

💡 À retenir : Pose-toi toujours la question : "Est-ce que l'ordre des boules change le résultat ?" Si oui, $A_n^k$ ou $n^k$. Si non, $C_n^k$.

Est-ce qu'on peut utiliser la formule de Bayes pour plus de deux événements ?

Oui, absolument. Si $(A_1, A_2, ..., A_n)$ est un système complet d'événements, alors pour tout événement $B$ de probabilité non nulle : $P(A_i|B) = \frac{P(B|A_i)P(A_i)}{\sum_{j=1}^n P(B|A_j)P(A_j)}$.

💡 À retenir : La formule de Bayes permet de "renverser" le conditionnement en utilisant les probabilités totales au dénominateur.

Chno hiya l'utilité dyal "système complet d'événements" ?
  1. C'est un ensemble d'événements qui couvre tout l'univers sans se chevaucher.
  2. Il est indispensable pour appliquer la formule des probabilités totales.
  3. Il permet de découper un problème complexe en plusieurs cas simples et disjoints.

💡 À retenir : Sans système complet, tu ne peux pas sommer les probabilités pour trouver la probabilité totale d'un événement.

Si j'ai "au moins une boule blanche", je dois calculer quoi exactement ?
  1. Ne calcule jamais directement "au moins une" si tu peux faire le contraire.
  2. L'événement contraire de "au moins une blanche" est "aucune boule blanche" (donc toutes les boules sont d'une autre couleur).
  3. Calcule $1 - P(\text{aucune blanche})$.

💡 À retenir : L'expression "au moins un" est un signal fort pour utiliser l'événement contraire.

Kifach n7seb P(A cap B) ila kanou les événements indépendants ?
  1. Si l'énoncé précise que les événements sont indépendants, tu n'as pas besoin de chercher une formule complexe.
  2. Utilise simplement la définition : $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$.
  3. Multiplie les probabilités individuelles.

💡 À retenir : L'indépendance est une propriété très forte qui simplifie énormément le calcul de l'intersection.

Est-ce que la somme des probabilités d'un système complet doit toujours être égale à 1 ?

Oui, par définition. Comme les événements $A_i$ sont disjoints et que leur réunion est l'univers $\Omega$, alors $P(\bigcup A_i) = \sum P(A_i) = P(\Omega) = 1$.

💡 À retenir : Si la somme de tes probabilités dans un système complet n'est pas 1, tu as fait une erreur de calcul ou de définition.

Comment justifier l'indépendance de deux événements dans un exercice ?
  1. Soit l'énoncé le donne explicitement.
  2. Soit tu dois calculer $P(A)$, $P(B)$ et $P(A \cap B)$ séparément.
  3. Tu vérifies si $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$. Si l'égalité est vraie, ils sont indépendants.

💡 À retenir : Ne jamais supposer l'indépendance sans vérification ou sans preuve textuelle.

Si on tire des boules successivement avec remise, est-ce que les tirages sont indépendants ?

Oui. Comme on remet la boule, la composition de l'urne reste identique pour le tirage suivant. L'expérience est donc identique à chaque étape, ce qui garantit l'indépendance des résultats.

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

Est-ce que P(A|B) = P(B|A) ?

Non, en général c'est faux. Par exemple, la probabilité d'avoir le bac sachant qu'on est en terminale est très différente de la probabilité d'être en terminale sachant qu'on a le bac.

💡 À retenir : L'ordre du conditionnement est crucial. $P(A|B)$ est la probabilité de $A$ sachant $B$.

Comment savoir si je dois utiliser un arbre pondéré ?
  1. Si l'expérience se déroule en plusieurs étapes chronologiques.
  2. Si tu as des probabilités conditionnelles données ou à chercher.
  3. Si le nombre de branches reste raisonnable pour ne pas alourdir le schéma.

💡 À retenir : L'arbre est une représentation visuelle qui évite les erreurs de logique dans les probabilités composées.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une urne contient 5 boules rouges et 3 boules vertes. On tire successivement 3 boules sans remise.

  1. Calculer la probabilité d'obtenir 3 boules de même couleur.
  2. Calculer la probabilité d'obtenir exactement 2 boules rouges.
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Exercice 2

Un test médical détecte une maladie avec une probabilité de 0.95 si la personne est malade, et donne un faux positif (test positif alors que sain) avec une probabilité de 0.02. On sait que 1% de la population est malade.

  1. Quelle est la probabilité qu'une personne testée positive soit réellement malade ?
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Exercice 3

Une urne $U_1$ contient 2 boules blanches et 3 noires. Une urne $U_2$ contient 4 blanches et 1 noire. On choisit une urne au hasard, puis on tire une boule.

  1. Calculer la probabilité que la boule tirée soit blanche.
  2. Sachant que la boule est blanche, quelle est la probabilité qu'elle provienne de $U_1$ ?
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