Terminale Spé Maths / Chapitre 12 : Succession d'épreuves et loi binomiale / Annales du bac
Bac 2022, Asie : exercice 1
Principaux domaines abordés: Probabilités conditionnelles et indépendance. Variables aléatoires.
Lors d'une kermesse, un organisateur de jeux dispose, d'une part, d'une roue comportant quatre cases blanches et huit cases rouges et, d'autre part, d'un sac contenant cinq jetons portant les numéros 1, 2, 3, 4 et 5.
Le jeu consiste à faire tourner la roue, chaque case ayant la même probabilité d'être obtenue, puis à extraire un ou deux jetons du sac selon la règle suivante :
si la case obtenue par la roue est blanche, alors le joueur extrait un jeton du sac
si la case obtenue par la roue est rouge, alors le joueur extrait successivement et sans remise deux jetons du sac.
Le joueur gagne si le ou les jetons tirés portent tous un numéro impair.
Un joueur fait une partie et on note l'évènement « la case obtenue est blanche », l'évènement « la case obtenue est rouge » et l'évènement « le joueur gagne la partie ».
Donner la valeur de la probabilité conditionnelle .
On admettra que la probabilité de tirer successivement et sans remise deux jetons impairs est égale à .
Recopier et compléter l'arbre de probabilité suivant:

Montrer que .
Un joueur gagne la partie.
Quelle est la probabilité qu'il ait obtenu une case blanche en lançant la roue ?
Les évènements et sont-ils indépendants ? Justifier.
Un même joueur fait dix parties. Les jetons tirés sont remis dans le sac après chaque partie.
On note la variable aléatoire égale au nombre de parties gagnées.
Expliquer pourquoi suit une loi binomiale et préciser ses paramètres.
Calculer la probabilité, arrondie à près, que le joueur gagne exactement trois parties sur les dix parties jouées.
Calculer arrondie à près.
Donner une interprétation du résultat obtenu.
Un joueur fait parties et on note la probabilité de l'évènement « le joueur gagne au moins une partie ».
Montrer que .
Déterminer la plus petite valeur de l'entier pour laquelle la probabilité de gagner au moins une partie est supérieure ou égale à .
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Question 1. a)
Si la case obtenue est blanche, le joueur extrait un seul jeton du sac.
Le sac contient jetons numérotés , , , et , tous équiprobables lors de l'extraction.
Trois d'entre eux portent un numéro impair : les jetons , et .
On en déduit la probabilité que le jeton extrait soit impair, c'est-à-dire la probabilité de gagner sachant que la case est blanche :
Donc, si la case obtenue est blanche, le joueur gagne avec la probabilité .
Réponse : .
Question 1. b)
La roue comporte cases, toutes équiprobables, dont blanches et rouges.
Donc
D'après la question précédente, .
Les évènements et sont contraires, donc
Si la case est rouge, le joueur gagne lorsque les deux jetons tirés successivement et sans remise sont impairs.
D'après l'énoncé (valeur admise), cette probabilité vaut : .
Donc
L'arbre pondéré à recopier se compose de deux branches issues de la racine, puis de deux branches issues de chacun des nœuds et :
, puis et
, puis et .
Donc l'arbre est complété par ces six probabilités.
Réponse : .
Question 2. a)
Les évènements et sont incompatibles et leur réunion est l'univers : ils forment une partition de l'univers.
D'après la formule des probabilités totales :
Donc la probabilité que le joueur gagne une partie est bien .
Question 2. b)
On cherche la probabilité que la case soit blanche sachant que le joueur a gagné, c'est-à-dire .
Par définition de la probabilité conditionnelle, comme :
On a et .
Donc
Donc, sachant que le joueur a gagné, la probabilité qu'il ait obtenu une case blanche est .
Réponse : .
Question 3.
Deux évènements et sont indépendants si et seulement si .
On a calculé .
D'autre part
Or , donc .
Autre vérification : est différent de .
Donc les évènements et ne sont pas indépendants.
Question 4. a)
Chaque partie est une épreuve de Bernoulli : deux issues seulement, le succès « le joueur gagne la partie » de probabilité d'après la question 2. a).
Les dix parties sont identiques, puisque la roue est relancée et que les jetons sont remis dans le sac après chaque partie : la probabilité de gagner est la même à chaque partie.
Elles sont indépendantes : le résultat d'une partie n'influe pas sur les suivantes, puisque le sac retrouve sa composition initiale.
La variable aléatoire compte le nombre de succès dans la répétition de épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes de probabilité de succès .
Donc suit la loi binomiale de paramètres et .
Réponse : .
Question 4. b)
Pour la loi binomiale :
On a , donc
Donc la probabilité que le joueur gagne exactement trois parties sur les dix est environ (arrondie au millième).
Réponse : .
Question 4. c)
L'évènement est le contraire de , donc
À la calculatrice, .
Donc
Interprétation : en jouant dix parties, le joueur a environ de chances d'en gagner au moins quatre.
Réponse : (arrondie au millième).
Question 5. a)
On note le nombre de parties gagnées sur parties.
Comme à la question 4. a), il s'agit de épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes de probabilité de succès : suit la loi binomiale .
L'évènement contraire de « gagner au moins une partie » est « ne gagner aucune partie », c'est-à-dire .
Donc
Donc .
Question 5. b)
On résout l'inéquation d'inconnue l'entier naturel .
On a utilisé que la fonction est strictement croissante sur , puis, à la dernière équivalence, que car : on divise par un nombre strictement négatif, ce qui change le sens de l'inégalité.
À la calculatrice, .
Donc les entiers solutions sont les entiers .
Vérification : et .
Donc la plus petite valeur de pour laquelle la probabilité de gagner au moins une partie est supérieure ou égale à est .
Réponse : .
Points clés attendus
Traduire l'énoncé en probabilités (, , , ) et citer la formule des probabilités totales avec la partition .
Calculer avec la définition de la probabilité conditionnelle, et conclure sur l'indépendance en comparant et .
Justifier la loi binomiale : épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes (jetons remis dans le sac), puis donner et .
Passer par l'évènement contraire pour et pour « au moins une partie gagnée ».
Résoudre l'inéquation avec le logarithme en précisant le changement de sens dû à .
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 (Asie, 17 mai 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.
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