LOI BINOMIALE

Exercices

Exercice 1 : Épreuve et variable de Bernoulli

On tire au hasard une carte dans un jeu classique de 32 cartes (de 7 à As).

On considère que l'on gagne si l'on tire un as ou un roi. Dans tous les autres cas, on perd.

  • 1. Justifier que cette expérience est une épreuve de Bernoulli. Quel est le « succès » et quelle est sa probabilité $p$ ?
  • 2. Quelles sont les valeurs possibles prises par la variable aléatoire de Bernoulli $X$ associée à ce jeu ?
  • 3. Dresser le tableau donnant la loi de probabilité de $X$.
  • 4. Calculer l'espérance mathématique $E(X)$.
  • 5. À quoi correspond ce résultat concrètement dans le cadre du jeu ?

Exercice 2 : Schéma de Bernoulli (n=2) et arbre

Une machine fabrique des pièces métalliques. On estime que $4\,\%$ des pièces produites présentent un défaut de fabrication.

On prélève au hasard et indépendamment deux pièces dans la production pour les contrôler. On note $S$ l'évènement « La pièce est sans défaut » (succès) et $E$ l'évènement contraire (échec).

  • 1. Expliquer pourquoi ce prélèvement peut être assimilé à un schéma de Bernoulli. Préciser les paramètres $n$ et $p$.
  • 2. Construire un arbre pondéré représentant cette expérience à deux épreuves.
  • 3. Soit $X$ la variable aléatoire correspondant au nombre de pièces sans défaut parmi les deux pièces prélevées. Quelles sont les valeurs possibles prises par $X$ ?
  • 4. En utilisant l'arbre pondéré, calculer les probabilités $p(X = 2)$ et $p(X = 1)$.
  • 5. Dresser le tableau complet de la loi binomiale $\mathcal{B}(n, p)$ suivie par $X$.

Exercice 3 : Arbre à 3 épreuves (n=3)

Un étudiant répond totalement au hasard à un QCM (Questionnaire à Choix Multiples) comportant 3 questions. Pour chaque question, 4 réponses sont proposées dont une seule est exacte.

  • 1. Quelle est la probabilité $p$ de trouver la bonne réponse à une question donnée ?
  • 2. On considère que les réponses aux 3 questions sont indépendantes. Construire l'arbre pondéré complet modélisant cette situation. On notera $V$ pour une réponse Vraie (succès) et $F$ pour une réponse Fausse (échec).
  • 3. Soit $Y$ la variable aléatoire comptant le nombre de bonnes réponses. Sur l'arbre, combien de chemins conduisent à l'évènement $(Y = 3)$ ? En déduire la probabilité $p(Y = 3)$.
  • 4. Sur l'arbre, dénombrer les chemins conduisant à l'évènement $(Y = 1)$ et calculer la probabilité d'avoir exactement une bonne réponse.
  • 5. Calculer la probabilité que l'étudiant n'ait aucune bonne réponse $p(Y = 0)$. En déduire la probabilité qu'il ait au moins une bonne réponse.

Exercice 4 : Formules de probabilités et évènement contraire

Un traitement médical est efficace dans $80\,\%$ des cas. On l'administre de façon indépendante à 3 patients.

On s'intéresse au nombre de patients guéris, modélisé par une variable aléatoire $X$.

  • 1. Quelle est la loi de probabilité suivie par la variable aléatoire $X$ ? Préciser ses paramètres.
  • 2. En utilisant directement les formules vues dans le cours pour une loi $\mathcal{B}(3, p)$, exprimer et calculer la probabilité que exactement deux patients soient guéris.
  • 3. Calculer la probabilité que les trois patients soient guéris.
  • 4. On souhaite déterminer la probabilité de l'évènement $E$ : « Au moins un des trois patients n'est pas guéri ». Quel est l'évènement contraire de $E$ ?
  • 5. En déduire la probabilité de l'évènement $E$.

Exercice 5 : Tableau complet et variable dérivée

Dans une boulangerie, on a observé que $30\,\%$ des clients achètent une viennoiserie en plus de leur pain. On observe le comportement de 3 clients qui se succèdent, en supposant que leurs choix sont indépendants.

On note $X$ la variable aléatoire comptant le nombre de clients achetant une viennoiserie parmi ces 3 personnes.

  • 1. Justifier que la variable aléatoire $X$ suit une loi binomiale dont on précisera les paramètres $n$ et $p$.
  • 2. Dresser le tableau complet de la loi de probabilité de $X$. (On donnera les probabilités sous forme décimale exacte en justifiant avec les formules du cours).
  • 3. La viennoiserie est vendue $2$ euros. Soit $G$ la variable aléatoire correspondant à la recette supplémentaire générée. Exprimer la variable $G$ en fonction de $X$ et donner les valeurs possibles de $G$.
  • 4. Quelle est la probabilité que la recette supplémentaire rapportée par ces 3 clients soit exactement de $4$ euros ?
  • 5. Quelle est la probabilité que la recette supplémentaire soit supérieure ou égale à $2$ euros ?