TERMINALE • SPÉCIALITÉ MATHÉMATIQUES

Probabilités cumulées, espérance et problèmes

Exercices progressifs • Au plus • Au moins • Événement contraire • Intervalles • Espérance

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Objectif : savoir traduire correctement les expressions « au plus », « au moins » et « entre ... et ... », utiliser l'événement contraire lorsque cela simplifie le calcul, puis interpréter les résultats dans un contexte.

1Traduire puis calculer

On suppose :

\[ X\sim\mathcal B(20,0{,}3). \]
  1. Traduire puis calculer la probabilité d'obtenir au plus 4 succès.
  2. Traduire puis calculer la probabilité d'obtenir au moins 7 succès.
  3. Calculer la probabilité d'obtenir entre 3 et 8 succès inclus.

Les résultats seront arrondis au millième.

2Choisir le bon calcul

On suppose :

\[ Y\sim\mathcal B(15,0{,}4). \]
  1. Calculer \(P(Y\leq5)\).
  2. En déduire \(P(Y\geq6)\) sans effectuer une nouvelle somme de probabilités ponctuelles.
  3. Calculer \(P(4\leq Y\leq7)\).
  4. Calculer \(P(Y>9)\).

Les résultats seront arrondis au millième.

3Contrôle d'une série de composants

Un composant électronique a une probabilité de \(0{,}05\) d'être défectueux. On contrôle \(12\) composants supposés indépendants.

On note \(D\) le nombre de composants défectueux.

  1. Justifier que \(D\) suit une loi binomiale et préciser ses paramètres.
  2. Calculer la probabilité qu'au moins un composant soit défectueux.
  3. Calculer la probabilité qu'il y ait au plus deux composants défectueux.
  4. Calculer \(E(D)\) et interpréter cette valeur.

Les probabilités seront arrondies au millième.

4Problème de modélisation

Dans une serre, une graine donnée germe avec une probabilité de \(0{,}8\). On plante \(25\) graines dans des conditions identiques et on suppose les germinations indépendantes.

On note \(G\) le nombre de graines qui germent.

  1. Justifier que \(G\sim\mathcal B(25,0{,}8)\).
  2. Calculer la probabilité qu'au moins 18 graines germent.
  3. Calculer la probabilité qu'au plus 20 graines germent.
  4. Calculer la probabilité qu'entre 18 et 22 graines incluses germent.
  5. Déterminer \(E(G)\) et donner une interprétation concrète.

Les probabilités seront arrondies au millième.

Réflexes à retenir : \[ P(X\geq k)=1-P(X\leq k-1) \] et \[ P(a\leq X\leq b)=P(X\leq b)-P(X\leq a-1). \] Pour une loi binomiale \(X\sim\mathcal B(n,p)\), on a aussi \(E(X)=np\).
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Exercice 1

1. « Au plus 4 succès » se traduit par \(X\leq4\).

\[ P(X\leq4)\approx \boxed{0,238}. \]

2. « Au moins 7 succès » se traduit par \(X\geq7\). On utilise l'événement contraire :

\[ P(X\geq7)=1-P(X\leq6)\approx \boxed{0,392}. \]

3.

\[ P(3\leq X\leq8)=P(X\leq8)-P(X\leq2) \] donc \[ P(3\leq X\leq8)\approx\boxed{0,851}. \]

Exercice 2

1.

\[ P(Y\leq5)\approx\boxed{0,403}. \]

2. Les événements \(Y\leq5\) et \(Y\geq6\) sont contraires :

\[ P(Y\geq6)=1-P(Y\leq5)\approx\boxed{0,597}. \]

3.

\[ P(4\leq Y\leq7)=P(Y\leq7)-P(Y\leq3) \approx\boxed{0,696}. \]

4. \(Y>9\) signifie \(Y\geq10\). Ainsi :

\[ P(Y>9)=1-P(Y\leq9)\approx\boxed{0,034}. \]

Exercice 3

1. Chaque composant correspond à une épreuve de Bernoulli de succès « le composant est défectueux », de probabilité \(0{,}05\). Les \(12\) contrôles sont supposés indépendants. Donc :

\[ \boxed{D\sim\mathcal B(12,0{,}05)}. \]

2. « Au moins un composant défectueux » correspond à \(D\geq1\). L'événement contraire est \(D=0\) :

\[ P(D\geq1)=1-P(D=0)=1-(0{,}95)^{12} \approx\boxed{0,460}. \]

3.

\[ P(D\leq2)\approx\boxed{0,980}. \]

4.

\[ E(D)=np=12\times0{,}05=\boxed{0{,}6}. \] Sur un grand nombre de contrôles de \(12\) composants, on observerait en moyenne \(0{,}6\) composant défectueux par série de \(12\).

Exercice 4

1. Les \(25\) germinations sont modélisées par des épreuves de Bernoulli indépendantes, avec une probabilité de succès constante \(p=0{,}8\). Ainsi :

\[ \boxed{G\sim\mathcal B(25,0{,}8)}. \]

2.

\[ P(G\geq18)=1-P(G\leq17)\approx\boxed{0,891}. \]

3.

\[ P(G\leq20)\approx\boxed{0,579}. \]

4.

\[ P(18\leq G\leq22)=P(G\leq22)-P(G\leq17) \approx\boxed{0,793}. \]

5.

\[ E(G)=np=25\times0{,}8=\boxed{20}. \] Sur un grand nombre de plantations de \(25\) graines, on obtient en moyenne \(20\) germinations par groupe de \(25\) graines.