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Mathématiques · Classes prépa (CPGE) — 1ère année — ECS

Espaces probabilisés

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

Un espace probabilisé est défini par le triplet $(\Omega, \mathcal{A}, P)$ où :

  • $\Omega$ est l'univers (ensemble des résultats possibles).
  • $\mathcal{A}$ est une tribu (ou algèbre) sur $\Omega$.
  • $P$ est une mesure de probabilité vérifiant les axiomes de Kolmogorov :
    1. $\forall A \in \mathcal{A}, 0 \leq P(A) \leq 1$.
    2. $P(\Omega) = 1$.
    3. Pour des événements deux à deux incompatibles, $P(\cup A_i) = \sum P(A_i)$.

Méthodes à maîtriser

  • Calcul de probabilités : Utiliser les propriétés de base ($P(\bar{A}) = 1 - P(A)$, $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$).
  • Formule des probabilités totales : Si $(A_i)$ est un système complet d'événements, alors $P(B) = \sum P(B|A_i)P(A_i)$.
  • Indépendance : $A$ et $B$ sont indépendants si et seulement si $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$.

Exemples corrigés

  • Exemple 1 : Si $P(A) = 0.3$, $P(B) = 0.4$ et $P(A \cap B) = 0.1$, alors $P(A \cup B) = 0.3 + 0.4 - 0.1 = 0.6$.
  • Exemple 2 : Soit un système complet ${A_1, A_2}$. $P(B) = P(B|A_1)P(A_1) + P(B|A_2)P(A_2)$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre "incompatibles" ($A \cap B = \emptyset$) et "indépendants" ($P(A \cap B) = P(A)P(B)$).
  • Oublier de vérifier que les événements forment bien un système complet avant d'appliquer la formule des probabilités totales.
  • Croire que $P(A|B) = P(B|A)$, ce qui est faux en général.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Espaces probabilisés

1/4

Si $P(A) = 0.2$ et $P(B) = 0.3$ avec $A \cap B = \emptyset$, alors $P(A \cup B)$ est :

❓ Questions fréquentes

C'est quoi une tribu ?
  1. C'est une famille de parties de $\Omega$ stable par complémentaire et par union dénombrable.
  2. Elle permet de définir proprement la probabilité sur des ensembles complexes.

💡 À retenir : Dans le cadre discret, on prend souvent $\mathcal{A} = \mathcal{P}(\Omega)$.

Pourquoi P(Omega) = 1 ?
  1. C'est un axiome fondamental de la définition d'une probabilité.
  2. Cela signifie que l'événement certain a une probabilité totale de 100%.

💡 À retenir : La probabilité est une mesure normalisée.

Comment démontrer que deux événements sont indépendants ?
  1. Tu calcules $P(A \cap B)$.
  2. Tu calcules $P(A) \times P(B)$.
  3. Tu compares les deux résultats.

💡 À retenir : S'ils sont égaux, ils sont indépendants.

Est-ce que la formule des probabilités totales est toujours valable ?
  1. Oui, à condition que les événements $A_i$ forment un système complet.
  2. Si ce n'est pas un système complet, la formule est fausse.

💡 À retenir : Vérifie toujours la partition de l'univers avant de sommer.

C'est quoi la différence entre incompatibles et indépendants ?
  1. Incompatibles : $A \cap B = \emptyset$. Ils ne peuvent pas se réaliser en même temps.
  2. Indépendants : $P(A \cap B) = P(A) \times P(B)$. La réalisation de l'un n'influence pas la probabilité de l'autre.

💡 À retenir : Deux événements incompatibles de probabilités non nulles ne sont jamais indépendants.

Kifach n7seb l'probabilité conditionnelle P(A|B) ?
  1. Tu utilises la formule : $P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}$.
  2. Il faut impérativement que $P(B) > 0$.

💡 À retenir : $P(A|B)$ est la probabilité de $A$ "sachant que" $B$ est déjà réalisé.

Chno hiya la différence bin l'univers et l'événement ?
  1. L'univers ($\Omega$) est l'ensemble de toutes les issues possibles d'une expérience.
  2. L'événement est une partie (sous-ensemble) de cet univers.

💡 À retenir : L'univers est l'événement certain, il contient tous les résultats.

Chno hiya la formule de Bayes ?
  1. C'est une formule qui permet d'inverser le conditionnement : $P(A_i|B) = \frac{P(B|A_i)P(A_i)}{P(B)}$.
  2. On l'utilise souvent pour retrouver la cause d'un événement observé.

💡 À retenir : Elle relie la probabilité a posteriori à la probabilité a priori.

Est-ce que P(A cup B) = P(A) + P(B) toujours ?
  1. Non, seulement si $A$ et $B$ sont incompatibles ($A \cap B = \emptyset$).
  2. 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 si les événements ne sont pas disjoints.

Kifach n3ref beli 3ndi système complet d'événements ?
  1. Les événements doivent être deux à deux incompatibles.
  2. Leur réunion doit être égale à l'univers $\Omega$.

💡 À retenir : Ils forment une partition de l'univers.

Comment calculer P(bar{A}) ?
  1. $P(\bar{A}) = 1 - P(A)$.
  2. C'est utile quand le calcul direct de l'événement contraire est plus simple.

💡 À retenir : L'événement contraire est souvent plus facile à dénombrer.

Est-ce que deux événements indépendants sont forcément incompatibles ?
  1. Non, au contraire. S'ils sont indépendants, $P(A \cap B) = P(A)P(B)$.
  2. S'ils sont incompatibles, $P(A \cap B) = 0$.

💡 À retenir : Sauf cas triviaux, ils ne peuvent pas être les deux à la fois.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit $\Omega = {1, 2, 3, 4, 5, 6}$ muni de la probabilité uniforme. Soient $A = {1, 2}$, $B = {2, 3, 4}$.

  1. Calculer $P(A)$ et $P(B)$.
  2. Calculer $P(A \cap B)$ et $P(A \cup B)$.
  3. $A$ et $B$ sont-ils indépendants ?
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Exercice 2

Une urne contient 3 boules blanches et 2 boules noires. On tire deux boules successivement sans remise.

  1. Calculer la probabilité que les deux boules soient blanches.
  2. Calculer la probabilité que la deuxième soit noire sachant que la première est blanche.
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Exercice 3

On dispose de deux urnes $U_1$ et $U_2$. $U_1$ contient 2 boules rouges et 3 vertes. $U_2$ contient 4 rouges et 1 verte. On choisit une urne au hasard, puis une boule. Calculer la probabilité de tirer une boule rouge.

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