Terminale Spé Maths / Chapitre 12 : Succession d'épreuves et loi binomiale / Annales du bac
Bac 2022, Amérique du Sud : exercice 1
PARTIE A
Le système d'alarme d'une entreprise fonctionne de telle sorte que, si un danger se présente, l'alarme s'active avec une probabilité de .
La probabilité qu'un danger se présente est de et la probabilité que l'alarme s'active est de 0,01465.
On note l'évènement « l'alarme s'active » et l'événement « un danger se présente » .
On note l'évènement contraire d'un évènement et la probabilité de l'évènement .
Représenter la situation par un arbre pondéré qui sera complété au fur et à mesure de l'exercice.
Calculer la probabilité qu'un danger se présente et que l'alarme s'active.
En déduire la probabilité qu'un danger se présente sachant que l'alarme s'active. Arrondir le résultat à .
Montrer que la probabilité que l'alarme s'active sachant qu'aucun danger ne s'est présenté est .
On considère qu'une alarme ne fonctionne pas normalement lorsqu'un danger se présente et qu'elle ne s'active pas ou bien lorsqu'aucun danger ne se présente et qu'elle s'active.
Montrer que la probabilité que l'alarme ne fonctionne pas normalement est inférieure à .
PARTIE B
Une usine fabrique en grande quantité des systèmes d'alarme. On prélève successivement et au hasard systèmes d'alarme dans la production de l'usine. Ce prélèvement est assimilé à un tirage avec remise.
On note l'évènement « l'alarme ne fonctionne pas normalement » et on admet que
.
On considère la variable aléatoire qui donne le nombre de systèmes d'alarme ne fonctionnant pas normalement parmi les systèmes d'alarme prélevés.
Les résultats seront arrondis à .
Donner la loi de probabilité suivie par la variable aléatoire et préciser ses paramètres.
Calculer la probabilité que, dans le lot prélevé, un seul système d'alarme ne fonctionne pas normalement.
Calculer la probabilité que, dans le lot prélevé, au moins un système d'alarme ne fonctionne pas normalement.
PARTIE C
Soit un entier naturel non nul. On prélève successivement et au hasard systèmes d'alarme. Ce prélèvement est assimilé à un tirage avec remise.
Déterminer le plus petit entier tel que la probabilité d'avoir, dans le lot prélevé, au moins un système d'alarme qui ne fonctionne pas normalement soit supérieure à .
Voir le corrigé
Partie A
Question 1.
On traduit les données de l'énoncé en probabilités :
, donc
si un danger se présente, l'alarme s'active avec une probabilité de : , donc
.
L'arbre pondéré comporte donc deux branches issues de la racine, (de poids ) et (de poids ).
De partent deux branches : (de poids ) et (de poids ).
De partent deux branches : et , de poids et , que l'on complète à la question 3 : et .
Question 2. a)
D'après la formule des probabilités conditionnelles, . Donc
Donc la probabilité qu'un danger se présente et que l'alarme s'active est .
Réponse : .
Question 2. b)
On cherche . Comme , la définition de la probabilité conditionnelle donne
Donc, sachant que l'alarme s'active, la probabilité qu'un danger se présente est environ (arrondie au millième).
Réponse : .
Question 3.
Les évènements et forment une partition de l'univers (ils sont incompatibles et leur réunion est l'univers, avec et ).
D'après la formule des probabilités totales,
On en déduit
Comme , on a
Donc la probabilité que l'alarme s'active sachant qu'aucun danger ne s'est présenté est .
Question 4.
L'évènement « l'alarme ne fonctionne pas normalement » est
Les évènements et sont incompatibles (le premier est inclus dans , le second dans ). Donc
On calcule chaque terme :
Donc
Or .
Donc la probabilité que l'alarme ne fonctionne pas normalement est , qui est inférieure à .
Partie B
Question 1.
On prélève successivement systèmes d'alarme, et ce prélèvement est assimilé à un tirage avec remise. On répète donc fois la même épreuve, et ces épreuves sont indépendantes.
Chaque épreuve n'a que deux issues : le système ne fonctionne pas normalement (succès , de probabilité ) ou il fonctionne normalement. C'est une épreuve de Bernoulli de paramètre .
La variable aléatoire compte le nombre de succès dans cette répétition de épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes.
Donc suit la loi binomiale de paramètres et .
Réponse : .
Question 2.
D'après la formule de la loi binomiale, . Pour :
À la calculatrice, on obtient .
Donc la probabilité que, dans le lot prélevé, un seul système ne fonctionne pas normalement est environ (arrondie à ).
Réponse : .
Question 3.
L'évènement « au moins un système ne fonctionne pas normalement » est , dont le contraire est . Donc
On a
Donc
Donc la probabilité que, dans le lot prélevé, au moins un système ne fonctionne pas normalement est environ (arrondie à ).
Réponse : .
Partie C
Soit un entier naturel non nul. Le nombre de systèmes ne fonctionnant pas normalement parmi les systèmes prélevés suit la loi binomiale de paramètres et (mêmes justifications qu'en partie B : épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes, tirage avec remise).
La probabilité d'avoir au moins un système qui ne fonctionne pas normalement est
On cherche le plus petit entier tel que .
On transforme l'inéquation :
Comme , on a . En divisant par ce nombre négatif, on change le sens de l'inégalité :
Le plus petit entier strictement supérieur à est .
Vérification : et .
Donc le plus petit entier tel que la probabilité d'avoir au moins un système qui ne fonctionne pas normalement soit supérieure à est .
Réponse : .
Points clés attendus
Traduire les données en , , et construire l'arbre pondéré.
Citer la formule des probabilités totales avec la partition pour obtenir .
Décomposer l'évènement « alarme défaillante » en deux évènements incompatibles.
Loi binomiale : justifier les épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes, et donner et .
Passer par l'évènement contraire pour « au moins un ».
Inéquation en : résoudre avec le logarithme en changeant le sens de l'inégalité (car ).
Corrigé rédigé par + qu'un prof. Cherche d'abord seul, puis compare avec ta propre rédaction.
Comment t'entraîner
Chronomètre-toi, rédige sur papier comme le jour du bac, puis seulement après regarde le cours. Si tu bloques sur une question, écris « on admet que… » et passe à la suivante.
Les autres exercices de ce sujet
Revoir le cours
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2022 (Amérique du Sud, 26 septembre 2022), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.
Un doute sur un exercice ou sur ta méthode de rédaction ? On en parle ensemble, sans engagement.
Réserver un appel découverte