Mathématiques • Seconde

Cas équiprobables
Formules et Applications

Concepts & Exercices
\(P(A) = \frac{\text{Nombre d'issues favorables à } A}{\text{Nombre total d'issues possibles}}\)
Formule fondamentale (équiprobabilité)
Équiprobabilité
\(P(\omega_i) = \frac{1}{n}\)
Pour chaque issue ωᵢ
Événement certain
\(P(\Omega) = 1\)
Toujours réalisé
Événement impossible
\(P(\emptyset) = 0\)
Jamais réalisé
Événement contraire
\(P(\overline{A}) = 1 - P(A)\)
Complémentaire
Union d'événements
\(P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)\)
Inclusion-exclusion
Événements incompatibles
\(P(A \cup B) = P(A) + P(B)\)
Quand \(A \cap B = \emptyset\)
🎯
Définition : Les cas sont équiprobables lorsque toutes les issues possibles ont la même probabilité de se produire.
📏
Propriété : Dans une situation d'équiprobabilité, \(P(A) = \frac{\text{Card}(A)}{\text{Card}(\Omega)}\).
🎲
Exemples : Lancer d'un dé équilibré, tirage aléatoire dans une urne, tirage de carte dans un jeu complet.
🔄
Identification : Rechercher la symétrie ou l'absence de biais dans l'expérience.
📊
Application : S'utilise pour simplifier le calcul de probabilités dans des situations simples.
⚠️
Précaution : Vérifier que l'équiprobabilité est bien présente avant d'appliquer la formule.
💡
Conseil : Toujours identifier l’univers Ω et vérifier l’équiprobabilité
🔍
Attention : Ne pas appliquer la formule si les issues n'ont pas la même probabilité
Astuce : Utiliser la formule du contraire pour simplifier certains calculs
📋
Méthode : Lister toutes les issues possibles pour éviter les erreurs
⚠️
Erreur fréquente : Confondre équiprobabilité avec autres types de probabilités
Vérification : La somme des probabilités de tous les événements élémentaires vaut 1
Exercice 1
On lance un dé équilibré. Calculer la probabilité d'obtenir un multiple de 3.
Exercice 2
On lance deux pièces équilibrées. 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
Une urne contient 5 boules rouges, 3 vertes et 2 bleues. On tire une boule au hasard. Quelle est la probabilité qu'elle soit rouge ?
Exercice 5
On tire une carte d'un jeu de 52 cartes. Quelle est la probabilité de tirer un as ?
Exercice 6
On lance deux dés équilibrés. Quelle est la probabilité d'obtenir un double ?
Exercice 7
Dans une classe de 30 élèves, on en choisit un au hasard. Quelle est la probabilité que ce soit Paul, s'il est dans la classe ?
Exercice 8
Une playlist contient 15 chansons. On en écoute une au hasard. Quelle est la probabilité que ce soit la 7ème chanson ?
Exercice 9
Une roue est divisée en 8 secteurs égaux numérotés de 1 à 8. Quelle est la probabilité d'obtenir un nombre pair ?
Exercice 10
Un sac contient 4 jetons numérotés de 1 à 4. On en tire un au hasard. Quelle est la probabilité qu'il porte un numéro inférieur ou égal à 3 ?
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Multiple de 3
Définition :

Équiprobabilité : Chaque face du dé a la même probabilité de sortir.

Méthode de calcul :

\(P(A) = \frac{\text{Card}(A)}{\text{Card}(\Omega)}\)

Étape 1 : Identifier l'univers

Les issues possibles sont : {1, 2, 3, 4, 5, 6}

Donc Card(Ω) = 6

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 issues favorables

Issues favorables : {3, 6}, donc Card(A) = 2

Étape 4 : Appliquer la formule

\(P(A) = \frac{\text{Card}(A)}{\text{Card}(\Omega)} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}\)

Étape 5 : Vérification

Chaque face a une probabilité de \(\frac{1}{6}\), donc :

\(P(\{3\}) = \frac{1}{6}\), \(P(\{6\}) = \frac{1}{6}\)

\(P(\{3, 6\}) = P(\{3\}) + P(\{6\}) = \frac{1}{6} + \frac{1}{6} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}\)

Réponse finale :

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

Règles appliquées :

Équiprobabilité : Chaque face a la même probabilité \(\frac{1}{6}\)

Formule de Laplace : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

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

2 Exactement une face
Définition :

Équiprobabilité : Chaque résultat des deux lancers a la même probabilité.

Étape 1 : Lister l'univers

Ω = {(P,P), (P,F), (F,P), (F,F)}, où P=Pile et F=Face

Donc Card(Ω) = 4

Étape 2 : Identifier les issues favorables

Exactement une face signifie : (P,F) ou (F,P)

Étape 3 : Compter les issues favorables

Issues favorables : {(P,F), (F,P)}, donc Card(A) = 2

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(A) = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}\)

Étape 5 : Explication de l'équiprobabilité

Chaque couple a une probabilité de \(\frac{1}{4}\) car :

Les deux lancers sont indépendants et chaque pièce est équilibrée

Réponse finale :

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

Règles appliquées :

Produit cartésien : Pour deux expériences indépendantes

Équiprobabilité : Chaque couple a la même probabilité

Principe multiplicatif : 2 × 2 = 4 résultats possibles

3 Tirer un roi
Définition :

Équiprobabilité : Chaque carte du jeu a la même probabilité d'être tirée.

Étape 1 : Identifier l'univers

Un jeu de 32 cartes : {As, 7, 8, 9, 10, Valet, Dame, Roi} × {Trèfle, Carreau, Cœur, Pique}

Donc Card(Ω) = 32

Étape 2 : Identifier les rois

Il y a 4 rois dans un jeu de 32 cartes :

{Roi de Trèfle, Roi de Carreau, Roi de Cœur, Roi de Pique}

Étape 3 : Compter les issues favorables

Issues favorables : 4 rois, donc Card(A) = 4

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(A) = \frac{4}{32} = \frac{1}{8}\)

Étape 5 : Vérification

Chaque carte a une probabilité de \(\frac{1}{32}\), donc :

\(P(\text{roi}) = P(\text{Roi T}) + P(\text{Roi C}) + P(\text{Roi Co}) + P(\text{Roi P}) = 4 \times \frac{1}{32} = \frac{4}{32} = \frac{1}{8}\)

Réponse finale :

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

Règles appliquées :

Équiprobabilité : Chaque carte a la même probabilité

Formule de Laplace : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

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

4 Boule rouge
Définition :

Équiprobabilité : Chaque boule a la même probabilité d'être tirée.

Étape 1 : Identifier l'univers

Urné contient : 5 rouges + 3 vertes + 2 bleues = 10 boules

Donc Card(Ω) = 10

Étape 2 : Identifier les issues favorables

Issues favorables : boules rouges = 5

Étape 3 : Calculer la probabilité

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

Étape 4 : Justification de l'équiprobabilité

Le tirage est "au hasard", ce qui implique que chaque boule a la même chance d'être sélectionnée

Étape 5 : Vérification

Chaque boule a une probabilité de \(\frac{1}{10}\), donc :

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

Réponse finale :

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

Règles appliquées :

Équiprobabilité : "Au hasard" implique équiprobabilité

Formule de Laplace : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

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

5 Tirer un as
Définition :

Équiprobabilité : Chaque carte du jeu de 52 cartes a la même probabilité.

Étape 1 : Identifier l'univers

Un jeu de 52 cartes standard

Donc Card(Ω) = 52

Étape 2 : Identifier les as

Il y a 4 as dans un jeu de 52 cartes :

{As de Trèfle, As de Carreau, As de Cœur, As de Pique}

Étape 3 : Compter les issues favorables

Issues favorables : 4 as, donc Card(A) = 4

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(A) = \frac{4}{52} = \frac{1}{13}\)

Étape 5 : Vérification

Chaque carte a une probabilité de \(\frac{1}{52}\), donc :

\(P(\text{as}) = 4 \times \frac{1}{52} = \frac{4}{52} = \frac{1}{13}\)

Réponse finale :

La probabilité de tirer un as est \(\frac{1}{13}\)

Règles appliquées :

Équiprobabilité : Chaque carte a la même probabilité

Formule de Laplace : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

Simplification : \(\frac{4}{52} = \frac{1}{13}\)

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Obtenir un double
Définition :

Équiprobabilité : Chaque couple de résultats a la même probabilité.

Étape 1 : Identifier l'univers

Chaque dé peut donner 1, 2, 3, 4, 5 ou 6

Donc 6 × 6 = 36 couples possibles

Card(Ω) = 36

Étape 2 : Identifier les doubles

Les doubles sont : (1,1), (2,2), (3,3), (4,4), (5,5), (6,6)

Étape 3 : Compter les issues favorables

Issues favorables : 6 doubles, donc Card(A) = 6

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(A) = \frac{6}{36} = \frac{1}{6}\)

Étape 5 : Vérification

Chaque couple a une probabilité de \(\frac{1}{36}\), donc :

\(P(\text{double}) = 6 \times \frac{1}{36} = \frac{6}{36} = \frac{1}{6}\)

Réponse finale :

La probabilité d'obtenir un double est \(\frac{1}{6}\)

Règles appliquées :

Produit cartésien : 6² = 36 résultats possibles

Équiprobabilité : Chaque couple a la même probabilité

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

7 Choisir Paul
Définition :

Équiprobabilité : Chaque élève a la même probabilité d'être choisi.

Étape 1 : Identifier l'univers

Classe de 30 élèves

Donc Card(Ω) = 30

Étape 2 : Identifier l'événement

A = "Paul est choisi"

Étape 3 : Compter les issues favorables

Il y a 1 seul Paul dans la classe

Donc Card(A) = 1

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(A) = \frac{1}{30}\)

Étape 5 : Vérification

Chaque élève a une probabilité de \(\frac{1}{30}\) d'être choisi

Réponse finale :

La probabilité de choisir Paul est \(\frac{1}{30}\)

Règles appliquées :

Équiprobabilité : "Au hasard" implique équiprobabilité

Formule de Laplace : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

Unité : Il n'y a qu'un seul Paul

8 Choisir la 7ème chanson
Définition :

Équiprobabilité : Chaque chanson a la même probabilité d'être écoutée.

Étape 1 : Identifier l'univers

Playlist de 15 chansons

Donc Card(Ω) = 15

Étape 2 : Identifier l'événement

A = "la 7ème chanson est écoutée"

Étape 3 : Compter les issues favorables

Il y a 1 seule chanson numéro 7

Donc Card(A) = 1

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(A) = \frac{1}{15}\)

Étape 5 : Vérification

Chaque chanson a une probabilité de \(\frac{1}{15}\) d'être choisie

Réponse finale :

La probabilité d'écouter la 7ème chanson est \(\frac{1}{15}\)

Règles appliquées :

Équiprobabilité : "Au hasard" implique équiprobabilité

Formule de Laplace : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

Unité : Une seule chanson correspond

9 Nombre pair sur la roue
Définition :

Équiprobabilité : Chaque secteur a la même probabilité d'être obtenu.

Étape 1 : Identifier l'univers

La roue a 8 secteurs égaux numérotés de 1 à 8

Donc Card(Ω) = 8

Étape 2 : Identifier les nombres pairs

Dans {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}, les nombres pairs sont : {2, 4, 6, 8}

Étape 3 : Compter les issues favorables

Issues favorables : 4 nombres pairs, donc Card(A) = 4

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(A) = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\)

Étape 5 : Vérification

Chaque secteur a une probabilité de \(\frac{1}{8}\), donc :

\(P(\text{pair}) = 4 \times \frac{1}{8} = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\)

Réponse finale :

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

Règles appliquées :

Équiprobabilité : Secteurs égaux impliquent équiprobabilité

Formule de Laplace : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

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

10 Numéro ≤ 3
Définition :

Équiprobabilité : Chaque jeton a la même probabilité d'être tiré.

Étape 1 : Identifier l'univers

4 jetons numérotés de 1 à 4

Donc Card(Ω) = 4

Étape 2 : Identifier les numéros ≤ 3

Dans {1, 2, 3, 4}, les numéros ≤ 3 sont : {1, 2, 3}

Étape 3 : Compter les issues favorables

Issues favorables : 3 jetons, donc Card(A) = 3

Étape 4 : Calculer la probabilité

\(P(A) = \frac{3}{4}\)

Étape 5 : Vérification

Chaque jeton a une probabilité de \(\frac{1}{4}\), donc :

\(P(\leq 3) = 3 \times \frac{1}{4} = \frac{3}{4}\)

Réponse finale :

La probabilité de tirer un jeton avec un numéro ≤ 3 est \(\frac{3}{4}\)

Règles appliquées :

Équiprobabilité : "Au hasard" implique équiprobabilité

Formule de Laplace : \(P(A) = \frac{\text{cas favorables}}{\text{cas possibles}}\)

Ensemble : {1, 2, 3} satisfait la condition

Cas équiprobables Calcul des probabilités