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Première Spé Maths / Chapitre 9 : Probabilités conditionnelles et indépendance

Fiche 2 : inversion du conditionnement

Six exercices pour maîtriser l'inversion du conditionnement :

  • un test médical ;
  • formule d'inversion avec des données ;
  • deux urnes ;
  • un filtre anti-spam ;
  • reconstituer des données manquantes ;
  • vrai/faux.

Toutes les corrections sont rédigées comme on l'attend d'une bonne copie :

  • l'arbre est dessiné et les événements sont nommés ;
  • P(B)P(B) est calculé par la formule des probabilités totales avant la division ;
  • le résultat est interprété par une phrase.

💡 Le modèle de rédaction pour une probabilité « sachant que »

« On cherche PT(M)P_T(M). Par définition, PT(M)=P(M∩T)P(T)P_T(M)=\dfrac{P(M\cap T)}{P(T)}. On a P(M∩T)=0,019P(M\cap T)=0{,}019 et, d'après la formule des probabilités totales, P(T)=0,0582P(T)=0{,}0582. Donc PT(M)=0,0190,0582≈0,33P_T(M)=\dfrac{0{,}019}{0{,}0582}\approx0{,}33. »

  • Écris ce que l'on cherche avec la notation PB(A)P_B(A).
  • Numérateur : un chemin de l'arbre.
  • Dénominateur : les probabilités totales.

Pas de formule à retenir par cœur. Le calcul de PB(A)P_B(A) s'appelle parfois « formule de Bayes ». Ce n'est pas une formule du programme : c'est la définition PB(A)=P(A∩B)P(B)P_B(A)=\dfrac{P(A\cap B)}{P(B)}, avec un chemin de l'arbre au numérateur et les probabilités totales au dénominateur. Dans les corrections, on refait ce raisonnement à chaque fois.

⚠️ Les pièges classiques

  • Confondre PA(B)P_A(B) et PB(A)P_B(A).
  • Diviser par le mauvais événement.
  • Oublier de calculer P(B)P(B) avant de diviser.
  • Donner la valeur sans l'interpréter.

😄 Si ton test dit « positif » et que tu t'écroules, respire : fais d'abord le calcul de PT(M)P_T(M).


Exercice 1 (★★) : un test médical

Une maladie touche 2 %2\,\% d'une population. Un test est positif (TT) pour 95 %95\,\% des personnes malades (MM) et pour 4 %4\,\% des personnes non malades.

1. Dessiner l'arbre pondéré.

2. Calculer la probabilité qu'une personne soit malade et ait un test positif.

3. Calculer P(T)P(T).

4. Calculer PT(M)P_T(M) et commenter.

✏️ Correction de l'exercice 1

Question 1

0,020,95T0,05TM0,980,04T0,96TM
Arbre du test médical

Question 2

P(M∩T)=0,02×0,95=0,019P(M\cap T)=0{,}02\times0{,}95=0{,}019.

Question 3

MM et M‾\overline{M} forment une partition. D'après la formule des probabilités totales :

P(T)=0,019+0,98×0,04=0,019+0,0392=0,0582P(T)=0{,}019+0{,}98\times0{,}04=0{,}019+0{,}0392=0{,}0582.

Question 4

PT(M)=P(M∩T)P(T)=0,0190,0582≈0,33P_T(M)=\dfrac{P(M\cap T)}{P(T)}=\dfrac{0{,}019}{0{,}0582}\approx0{,}33.

✅ Un test positif ne signifie malade qu'avec la probabilité 0,330{,}33 environ : la maladie est rare, donc les faux positifs sont nombreux.


Exercice 2 (★) : inverser avec les données

Deux événements AA et BB vérifient P(A)=0,3P(A)=0{,}3, P(B)=0,26P(B)=0{,}26 et P(A∩B)=0,12P(A\cap B)=0{,}12.

1. Calculer PA(B)P_A(B).

2. Calculer PB(A)P_B(A).

3. Retrouver P(A∩B)P(A\cap B) à partir de P(A)P(A) et de PA(B)P_A(B), puis recalculer PB(A)P_B(A) avec ce résultat.

✏️ Correction de l'exercice 2

Question 1

PA(B)=P(A∩B)P(A)=0,120,3=0,4P_A(B)=\dfrac{P(A\cap B)}{P(A)}=\dfrac{0{,}12}{0{,}3}=0{,}4.

Question 2

PB(A)=P(A∩B)P(B)=0,120,26=613≈0,46P_B(A)=\dfrac{P(A\cap B)}{P(B)}=\dfrac{0{,}12}{0{,}26}=\dfrac6{13}\approx0{,}46.

Question 3

P(A∩B)=P(A)×PA(B)=0,3×0,4=0,12P(A\cap B)=P(A)\times P_A(B)=0{,}3\times0{,}4=0{,}12, ce qui est bien la donnée de l'énoncé. Alors PB(A)=P(A)×PA(B)P(B)=0,120,26=613P_B(A)=\dfrac{P(A)\times P_A(B)}{P(B)}=\dfrac{0{,}12}{0{,}26}=\dfrac6{13}.

✅ Les deux écritures de P(A∩B)P(A\cap B) donnent le même résultat : PB(A)=613P_B(A)=\dfrac6{13}.


Exercice 3 (★★) : deux urnes

On lance un dé équilibré. Si le résultat est 11 ou 22, on tire une boule dans l'urne U1U_1 (3 rouges, 1 bleue). Sinon on tire dans l'urne U2U_2 (1 rouge, 3 bleues). On note RR : « la boule est rouge ».

1. Donner P(U1)P(U_1), PU1(R)P_{U_1}(R) et PU2(R)P_{U_2}(R).

2. Calculer P(R)P(R).

3. La boule est rouge. Quelle est la probabilité qu'elle vienne de U1U_1 ?

✏️ Correction de l'exercice 3

Question 1

P(U1)=26=13P(U_1)=\dfrac26=\dfrac13, donc P(U2)=23P(U_2)=\dfrac23. PU1(R)=34P_{U_1}(R)=\dfrac34 et PU2(R)=14P_{U_2}(R)=\dfrac14.

Question 2

D'après la formule des probabilités totales :

P(R)=13×34+23×14=14+16=512P(R)=\dfrac13\times\dfrac34+\dfrac23\times\dfrac14=\dfrac14+\dfrac16=\dfrac5{12}.

✅ P(R)=512P(R)=\dfrac5{12}.

Question 3

PR(U1)=P(U1∩R)P(R)=1/45/12=14×125=35P_R(U_1)=\dfrac{P(U_1\cap R)}{P(R)}=\dfrac{1/4}{5/12}=\dfrac14\times\dfrac{12}5=\dfrac35.

✅ La probabilité est 35=0,6\dfrac35=0{,}6.


Exercice 4 (★★) : un filtre anti-spam

30 %30\,\% des courriels reçus sont des spams. Un filtre classe comme suspect (SS) 95 %95\,\% des spams et 2 %2\,\% des courriels légitimes.

1. Calculer la probabilité qu'un courriel soit classé suspect.

2. Un courriel est classé suspect. Quelle est la probabilité que ce soit un spam ?

3. Un courriel n'est pas classé suspect. Quelle est la probabilité que ce soit un spam ?

✏️ Correction de l'exercice 4

Question 1

On note CC : « le courriel est un spam ». CC et C‾\overline{C} forment une partition.

P(S)=0,3×0,95+0,7×0,02=0,285+0,014=0,299P(S)=0{,}3\times0{,}95+0{,}7\times0{,}02=0{,}285+0{,}014=0{,}299.

✅ P(S)=0,299P(S)=0{,}299.

Question 2

PS(C)=0,2850,299≈0,953P_S(C)=\dfrac{0{,}285}{0{,}299}\approx0{,}953.

✅ Un courriel suspect est un spam avec la probabilité 0,950{,}95 environ.

Question 3

P(C∩S‾)=0,3×0,05=0,015P(C\cap\overline{S})=0{,}3\times0{,}05=0{,}015 et P(S‾)=1−0,299=0,701P(\overline{S})=1-0{,}299=0{,}701.

PS‾(C)=0,0150,701≈0,021P_{\overline{S}}(C)=\dfrac{0{,}015}{0{,}701}\approx0{,}021.

✅ Un courriel non suspect est un spam avec la probabilité 0,020{,}02 environ.


Exercice 5 (★★★) : données manquantes

Deux événements AA et BB vérifient P(A)=0,4P(A)=0{,}4, PA(B)=0,5P_A(B)=0{,}5 et P(B)=0,35P(B)=0{,}35.

1. Calculer P(A∩B)P(A\cap B).

2. En déduire P(A‾∩B)P(\overline{A}\cap B) puis PA‾(B)P_{\overline{A}}(B).

3. Calculer PB(A)P_B(A).

✏️ Correction de l'exercice 5

Question 1

P(A∩B)=P(A)×PA(B)=0,4×0,5=0,2P(A\cap B)=P(A)\times P_A(B)=0{,}4\times0{,}5=0{,}2.

Question 2

AA et A‾\overline{A} forment une partition : P(B)=P(A∩B)+P(A‾∩B)P(B)=P(A\cap B)+P(\overline{A}\cap B), donc P(A‾∩B)=0,35−0,2=0,15P(\overline{A}\cap B)=0{,}35-0{,}2=0{,}15.

P(A‾)=1−0,4=0,6P(\overline{A})=1-0{,}4=0{,}6, donc PA‾(B)=0,150,6=0,25P_{\overline{A}}(B)=\dfrac{0{,}15}{0{,}6}=0{,}25.

✅ P(A‾∩B)=0,15P(\overline{A}\cap B)=0{,}15 et PA‾(B)=0,25P_{\overline{A}}(B)=0{,}25.

Question 3

PB(A)=0,20,35=47P_B(A)=\dfrac{0{,}2}{0{,}35}=\dfrac47.

✅ PB(A)=47≈0,57P_B(A)=\dfrac47\approx0{,}57.


Exercice 6 (★★) : vrai ou faux

Justifier chaque réponse :

1. Si P(B)≠0P(B)\neq0, alors PB(A)=P(A) PA(B)P(B)P_B(A)=\dfrac{P(A)\,P_A(B)}{P(B)} (la définition, avec P(A∩B)=P(A) PA(B)P(A\cap B)=P(A)\,P_A(B)).

2. Si PA(B)=0,9P_A(B)=0{,}9, alors PB(A)=0,9P_B(A)=0{,}9.

3. Un test fiable à 95 %95\,\% signifie qu'une personne au test positif est malade avec la probabilité 0,950{,}95.

4. P(B)=P(A∩B)+P(A‾∩B)P(B)=P(A\cap B)+P(\overline{A}\cap B).

✏️ Correction de l'exercice 6

Affirmation 1

PB(A)=P(A∩B)P(B)P_B(A)=\dfrac{P(A\cap B)}{P(B)} et P(A∩B)=P(A) PA(B)P(A\cap B)=P(A)\,P_A(B).

✅ Vrai.

Affirmation 2

Contre-exemple : exercice 5, PA(B)=0,5P_A(B)=0{,}5 et PB(A)=47P_B(A)=\dfrac47.

❌ Faux.

Affirmation 3

« Fiable à 95 %95\,\% » désigne PM(T)P_M(T), pas PT(M)P_T(M). L'exercice 1 donne PT(M)≈0,33P_T(M)\approx0{,}33.

❌ Faux.

Affirmation 4

C'est la formule des probabilités totales avec la partition {A ; A‾}\{A\,;\,\overline{A}\}.

✅ Vrai.


🎯 Ce qui peut tomber en contrôle

  • Test médical ou contrôle qualité : inversion du conditionnement (exercices 1 et 4).
  • Formule d'inversion (exercice 2).
  • Deux urnes et choix de l'urne (exercice 3).
  • Données manquantes à reconstituer (exercice 5).

QCM : vérifie tes acquis

5 questions, une seule bonne réponse chacune. Choisis une réponse : la correction s'affiche tout de suite. Ton score est enregistré dans Mon espace.

Question 1 sur 5

On cherche la probabilité d'être malade sachant que le test est positif. On calcule :

Question 2 sur 5

Pour PT(M)P_T(M), le dénominateur est :

Question 3 sur 5

Avec P(A∩B)=0,12P(A\cap B)=0{,}12 et P(B)=0,3P(B)=0{,}3, PB(A)P_B(A) vaut :

Question 4 sur 5

Si PA(B)=0,8P_A(B)=0{,}8 et P(A)<P(B)P(A)<P(B), alors PB(A)P_B(A) est :

Question 5 sur 5

Pour calculer PB(A)P_B(A) avec un arbre écrit dans l'ordre AA puis BB, il faut :

Un doute sur ce chapitre ? On en parle ensemble, sans engagement.

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