Un chapitre autonome, sans lien direct avec les précédents : le moment de reprendre son souffle avant la fin de l'année.
Tu as déjà manipulé des probabilités en 2nde. Ici, on va affiner ça avec une idée simple : une probabilité peut changer selon ce qu'on sait déjà. On va y arriver petit à petit, sans notation compliquée pour commencer.
Le test est positif : quelle est la probabilité d'être vraiment malade ? Moins évident qu'il n'y paraît !
Le mode de transport dépend-il du fait d'être une fille ou un garçon ? On peut le vérifier avec un tableau.
Un joueur tire plusieurs fois de suite : quelle est la probabilité qu'il réussisse exactement une fois sur deux ?
Chaque lancer a le même résultat possible, indépendamment des précédents — la base de toute une famille de problèmes.
Avant tout vocabulaire compliqué, regarde simplement ce tableau. Sur 1000 personnes testées pour une maladie :
| Test positif | Test négatif | Total | |
|---|---|---|---|
| Malade | 36 | 4 | 40 |
| Non malade | 48 | 912 | 960 |
| Total | 84 | 916 | 1000 |
36 personnes malades sur 40 ont un test positif, soit \(\dfrac{36}{40} = 0{,}9\), donc 90%.
\(\dfrac{48}{960} = 0{,}05\), donc seulement 5% (ce sont des « faux positifs »).
À chaque fois, tu as calculé une proportion à l'intérieur d'une seule ligne du tableau — pas sur les 1000 personnes en entier, mais seulement parmi celles qui vérifiaient déjà une condition (« être malade », puis « être non malade »). En maths, ça s'appelle une probabilité conditionnelle, et il existe une écriture pour la noter rapidement. C'est ce qu'on découvre maintenant.
Déjà connue depuis la 2nde : la probabilité que l'événement \(A\) se réalise, un nombre entre 0 et 1.
La probabilité que \(B\) se réalise, sachant que \(A\) est déjà réalisé. C'est exactement ce que tu as calculé juste au-dessus !
Pour deux événements \(A\) et \(B\), la probabilité de \(B\) sachant \(A\) se note \(P_A(B)\). Quand les données sont dans un tableau croisé, elle se calcule très simplement :
Inverser l'ordre change complètement le résultat ! On vient de voir que \(P_{\text{Malade}}(\text{Positif}) = 0{,}9\). Mais si le test d'une personne est positif, quelle est la probabilité qu'elle soit vraiment malade ?
Seulement 43% ! Bien loin des 90% précédents. Deux questions qui se ressemblent, deux réponses très différentes : c'est tout l'intérêt de bien identifier qui est sachant quoi.
Non, presque jamais ! \(P_A(B)\) = probabilité de \(B\) sachant \(A\) ; \(P_B(A)\) = probabilité de \(A\) sachant \(B\). L'exemple du test médical le montre bien : 0,9 contre environ 0,43.
Dans un lycée de 300 élèves, 180 sont en filière générale et 120 en filière technologique. Parmi les élèves de filière générale, 100 pratiquent un sport en club. Parmi les technologiques, 84 en pratiquent un. Calcule \(P_{\text{Générale}}(\text{Sport})\) et \(P_{\text{Techno}}(\text{Sport})\).
Tu te souviens de ce genre de schéma : une urne contient 3 boules rouges et 2 boules bleues, et on en tire une au hasard.
Une branche par issue possible, la probabilité indiquée dessus. Rien de neuf jusqu'ici.
La nouveauté : on peut enchaîner deux niveaux de branches, pour représenter une probabilité conditionnelle juste après une première étape.
Dans une usine, 60% des pièces viennent de la chaîne A, 40% de la chaîne B. 2% des pièces de la chaîne A sont défectueuses, contre 5% pour la chaîne B. Quelle est la probabilité qu'une pièce prise au hasard soit défectueuse ?
Deux événements \(A\) et \(B\) sont indépendants lorsque le fait de savoir que \(A\) est réalisé ne change rien à la probabilité de \(B\) :
Autrement dit : connaître \(A\) n'apporte aucune information sur \(B\).
| Bus | Vélo | Total | |
|---|---|---|---|
| Filles | 30 | 20 | 50 |
| Garçons | 30 | 20 | 50 |
| Total | 60 | 40 | 100 |
Oui : puisque \(P_A(B) = P(B)\), la condition d'indépendance est vérifiée.
Dans la partie II, la première règle de l'arbre pondéré disait : le long d'un chemin, on multiplie les probabilités rencontrées. Cela revient exactement à calculer la probabilité de l'événement « \(A\) et \(B\) », notée \(A \cap B\) :
Cette formule est toujours vraie, que \(A\) et \(B\) soient indépendants ou non.
Si \(A\) et \(B\) sont indépendants, on a vu que \(P_A(B) = P(B)\). En remplaçant dans la formule précédente, on obtient une autre façon d'écrire l'indépendance :
C'est la formule la plus utilisée en pratique : dès que \(A\) et \(B\) sont indépendants, on calcule directement la probabilité de leur intersection en multipliant, sans passer par une probabilité conditionnelle.
L'équivalence fonctionne dans les deux sens : si on te donne \(P(A)\), \(P(B)\) et \(P(A \cap B)\) sans arbre ni tableau conditionnel, tu peux tester l'indépendance directement en comparant \(P(A \cap B)\) et \(P(A) \times P(B)\) — inutile de calculer une probabilité conditionnelle !
Oui : \(P(A) \times P(B) = 0{,}4 \times 0{,}5 = 0{,}2 = P(A \cap B)\). L'égalité est vérifiée, donc \(A\) et \(B\) sont indépendants.
On donne \(P(A) = 0{,}3\), \(P(B) = 0{,}6\) et \(P(A \cap B) = 0{,}2\). \(A\) et \(B\) sont-ils indépendants ?
Même lycée, mais avec des chiffres légèrement différents :
| Bus | Vélo | Total | |
|---|---|---|---|
| Filles | 35 | 15 | 50 |
| Garçons | 25 | 25 | 50 |
| Total | 60 | 40 | 100 |
« Prendre le bus » et « être une fille » sont-ils indépendants ?
Une épreuve de Bernoulli est une expérience à exactement deux issues possibles : un « succès » (probabilité \(p\)) et un « échec » (probabilité \(1-p\)). Répéter plusieurs fois la même épreuve, de façon indépendante, se représente avec un arbre où les mêmes probabilités reviennent à chaque niveau.
On multiplie trois fois de suite : \(0{,}7 \times 0{,}7 \times 0{,}7 = 0{,}343\), soit environ 34,3%.
Un jeu donne 60% de chances de gagner à chaque partie. Un joueur fait deux parties, de façon indépendante. Quelle est la probabilité qu'il gagne au moins une fois sur les deux ?
Le plus simple est de passer par l'événement contraire : « ne gagner aucune des deux parties », c'est-à-dire perdre les deux.