Enseignement scientifique • 1ère

Modèles probabilistes
Définition et applications

Concepts & Exercices
\(P(A) = \frac{\text{Nombre de cas favorables}}{\text{Nombre de cas possibles}}\)
Loi de probabilité uniforme
Univers Ω
\(\Omega = \{ω_1, ω_2, ..., ω_n\}\)
Ensemble des issues possibles
Probabilité
\(0 ≤ P(A) ≤ 1\)
\(P(Ω) = 1\) et \(P(∅) = 0\)
Événements
\(P(A ∪ B) = P(A) + P(B) - P(A ∩ B)\)
Union de deux événements
🎲
Définition : Un modèle probabiliste associe une probabilité à chaque issue possible d'une expérience aléatoire.
⚖️
Propriété : La somme des probabilités de toutes les issues est égale à 1.
📊
Événement : Sous-ensemble de l'univers Ω. Exemple : "obtenir un nombre pair" avec un dé.
🔗
Application : Utilisé pour prédire des résultats dans des situations incertaines.
💡
Conseil : Toujours identifier l'univers Ω avant de calculer des probabilités
🔍
Attention : Les probabilités doivent toujours être entre 0 et 1
Astuce : Utiliser un tableau ou un arbre pour visualiser les issues
📋
Méthode : Dénombrer les cas favorables et les cas possibles
Exercice 1
On lance un dé équilibré. Quelle est la probabilité d'obtenir un multiple de 3 ?
Exercice 2
On lance deux pièces. Quelle est la probabilité d'obtenir exactement une face ?
Exercice 3
On tire une carte d'un jeu de 32 cartes. Quelle est la probabilité de tirer un roi ?
Exercice 4
On tire une boule dans une urne contenant 5 rouges, 3 bleues et 2 vertes. Quelle est la probabilité de tirer une boule rouge ?
Exercice 5
Parmi 30 élèves, 12 ont un animal de compagnie. On en choisit un au hasard. Quelle est la probabilité qu'il ait un animal ?
Exercice 6
On lance deux dés équilibrés. Quelle est la probabilité que la somme soit égale à 7 ?
Exercice 7
Dans une classe de 25 élèves, 15 sont filles. On en choisit un(e). Quelle est la probabilité que ce soit un garçon ?
Exercice 8
On tire une boule dans une urne contenant 4 blanches et 6 noires. On remet la boule et on tire à nouveau. Quelle est la probabilité de tirer deux blanches ?
Exercice 9
On lance une pièce trois fois. Quelle est la probabilité d'obtenir exactement deux piles ?
Exercice 10
Une roue est divisée en 8 secteurs égaux numérotés de 1 à 8. Quelle est la probabilité d'obtenir un nombre premier ?
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Probabilité multiple de 3
Définition :

Événement : Obtenir un multiple de 3 avec un dé à 6 faces.

Méthode :

Utiliser la loi de probabilité uniforme : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

Étape 1 : Identifier l'univers Ω

Ω = {1, 2, 3, 4, 5, 6}, donc 6 cas possibles

Étape 2 : Identifier les multiples de 3

Dans {1, 2, 3, 4, 5, 6}, les multiples de 3 sont : 3 et 6

Étape 3 : Compter les cas favorables

Cas favorables = 2 (les nombres 3 et 6)

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(\text{multiple de 3}) = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}\)

Réponse finale :

La probabilité d'obtenir un multiple de 3 est \(\frac{1}{3}\).

Règles appliquées :

Définition : Multiple de 3 signifie divisible par 3

Loi uniforme : Toutes les issues ont la même probabilité

Simplification : \(\frac{2}{6} = \frac{1}{3}\)

2 Exactement une face
Définition :

Événement : Obtenir exactement une face en lançant deux pièces.

Étape 1 : Identifier l'univers Ω

Ω = {(P,P), (P,F), (F,P), (F,F)} où P=pile et F=face

Étape 2 : Identifier les issues avec exactement une face

Cas favorables : (P,F) et (F,P)

Étape 3 : Compter les cas

Cas possibles = 4, Cas favorables = 2

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(\text{exactement une face}) = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}\)

Réponse finale :

La probabilité d'obtenir exactement une face est \(\frac{1}{2}\).

Règles appliquées :

Représentation : Couples pour deux lancers

Dénombrement : Compter les issues favorables

Probabilité : Rapport entre favorables et possibles

3 Tirer un roi
Définition :

Événement : Tirer un roi d'un jeu de 32 cartes.

Étape 1 : Identifier le nombre total de cartes

Un jeu de 32 cartes contient 4 rois (un par couleur)

Étape 2 : Identifier les cas favorables

Cas favorables = 4 (les 4 rois)

Étape 3 : Identifier les cas possibles

Cas possibles = 32 (toutes les cartes)

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(\text{tirer un roi}) = \frac{4}{32} = \frac{1}{8}\)

Réponse finale :

La probabilité de tirer un roi est \(\frac{1}{8}\).

Règles appliquées :

Jeu de cartes : 32 cartes avec 4 rois

Uniformité : Chaque carte a la même probabilité d'être tirée

Simplification : \(\frac{4}{32} = \frac{1}{8}\)

4 Boule rouge
Définition :

Événement : Tirer une boule rouge dans une urne.

Étape 1 : Identifier le contenu de l'urne

5 rouges + 3 bleues + 2 vertes = 10 boules au total

Étape 2 : Identifier les cas favorables

Cas favorables = 5 (les boules rouges)

Étape 3 : Identifier les cas possibles

Cas possibles = 10 (toutes les boules)

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(\text{boule rouge}) = \frac{5}{10} = \frac{1}{2}\)

Réponse finale :

La probabilité de tirer une boule rouge est \(\frac{1}{2}\).

Règles appliquées :

Comptage : Additionner tous les éléments

Probabilité uniforme : Chaque boule a la même chance d'être tirée

Simplification : \(\frac{5}{10} = \frac{1}{2}\)

5 Animal de compagnie
Définition :

Événement : Choisir un élève ayant un animal de compagnie.

Étape 1 : Identifier le contexte

Sur 30 élèves, 12 ont un animal de compagnie

Étape 2 : Identifier les cas favorables

Cas favorables = 12 (élèves avec animal)

Étape 3 : Identifier les cas possibles

Cas possibles = 30 (tous les élèves)

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(\text{animal de compagnie}) = \frac{12}{30} = \frac{2}{5}\)

Réponse finale :

La probabilité qu'un élève choisi au hasard ait un animal de compagnie est \(\frac{2}{5}\).

Règles appliquées :

Contexte : Situation réelle avec données précises

Fraction : Représente la proportion favorable

Simplification : \(\frac{12}{30} = \frac{2}{5}\)

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Somme égale à 7
Définition :

Événement : Obtenir une somme de 7 en lançant deux dés.

Étape 1 : Identifier l'univers Ω

Les résultats possibles sont des couples (a,b) avec a,b ∈ {1,2,3,4,5,6}

Total des couples possibles = 6×6 = 36

Étape 2 : Identifier les couples donnant une somme de 7

(1,6), (2,5), (3,4), (4,3), (5,2), (6,1)

Étape 3 : Compter les cas favorables

Cas favorables = 6

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(\text{somme}=7) = \frac{6}{36} = \frac{1}{6}\)

Réponse finale :

La probabilité que la somme des deux dés soit égale à 7 est \(\frac{1}{6}\).

Règles appliquées :

Produit cartésien : Pour deux dés, Ω = {1..6} × {1..6}

Dénombrement : Lister systématiquement les cas

Simplification : \(\frac{6}{36} = \frac{1}{6}\)

7 Probabilité garçon
Définition :

Événement : Choisir un garçon dans une classe de 25 élèves.

Étape 1 : Identifier le nombre de garçons

Si 15 sont filles sur 25 élèves, alors 25-15 = 10 sont garçons

Étape 2 : Identifier les cas favorables

Cas favorables = 10 (garçons)

Étape 3 : Identifier les cas possibles

Cas possibles = 25 (tous les élèves)

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(\text{garçon}) = \frac{10}{25} = \frac{2}{5}\)

Réponse finale :

La probabilité de choisir un garçon est \(\frac{2}{5}\).

Règles appliquées :

Complémentaire : Garçons = Total - Filles

Calcul : Soustraction pour trouver l'inconnu

Simplification : \(\frac{10}{25} = \frac{2}{5}\)

8 Deux boules blanches
Définition :

Événement : Tirer deux boules blanches avec remise.

Étape 1 : Identifier la composition de l'urne

4 blanches + 6 noires = 10 boules au total

Étape 2 : Calculer la probabilité de tirer une blanche

\(P(\text{blanche}) = \frac{4}{10} = \frac{2}{5}\)

Étape 3 : Calculer la probabilité de deux tirages indépendants

Avec remise, les tirages sont indépendants

\(P(\text{2 blanches}) = P(\text{blanche}) \times P(\text{blanche})\)

Étape 4 : Calculer la probabilité finale

\(P(\text{2 blanches}) = \frac{2}{5} \times \frac{2}{5} = \frac{4}{25}\)

Réponse finale :

La probabilité de tirer deux boules blanches est \(\frac{4}{25}\).

Règles appliquées :

Indépendance : Avec remise, les tirages sont indépendants

Multiplication : Pour événements indépendants

Calcul : Multiplier les probabilités

9 Exactement deux piles
Définition :

Événement : Obtenir exactement deux piles en trois lancers.

Étape 1 : Identifier l'univers Ω

Chaque lancer a 2 résultats possibles, donc 2³ = 8 résultats possibles

Ω = {(P,P,P), (P,P,F), (P,F,P), (F,P,P), (P,F,F), (F,P,F), (F,F,P), (F,F,F)}

Étape 2 : Identifier les cas avec exactement deux piles

Cas favorables : (P,P,F), (P,F,P), (F,P,P)

Étape 3 : Compter les cas favorables

Cas favorables = 3

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(\text{2 piles}) = \frac{3}{8}\)

Réponse finale :

La probabilité d'obtenir exactement deux piles est \(\frac{3}{8}\).

Règles appliquées :

Arbre : Représenter tous les chemins possibles

Comptage : Identifier les issues avec condition

Calcul : Rapport entre favorables et possibles

10 Nombre premier
Définition :

Événement : Obtenir un nombre premier sur une roue de 8 secteurs.

Étape 1 : Identifier les nombres de 1 à 8

{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

Étape 2 : Identifier les nombres premiers

Nombres premiers : 2, 3, 5, 7 (divisibles uniquement par 1 et eux-mêmes)

Étape 3 : Compter les cas favorables

Cas favorables = 4 (les nombres 2, 3, 5, 7)

Étape 4 : Identifier les cas possibles

Cas possibles = 8 (tous les secteurs)

Étape 5 : Calculer la probabilité

\(P(\text{nombre premier}) = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\)

Réponse finale :

La probabilité d'obtenir un nombre premier est \(\frac{1}{2}\).

Règles appliquées :

Définition : Nombre premier > 1 et n'a que 1 et lui-même comme diviseurs

Identification : Vérifier chaque nombre

Simplification : \(\frac{4}{8} = \frac{1}{2}\)

Modèles probabilistes Phénomènes aléatoires