Terminale Spé Maths / Chapitre 12 : Succession d'épreuves et loi binomiale / Annales du bac
Bac 2022, Polynésie : exercice 1
Parmi les angines, un quart nécessite la prise d'antibiotiques, les autres non.
Afin d'éviter de prescrire inutilement des antibiotiques, les médecins disposent d'un test de diagnostic ayant les caractéristiques suivantes :
lorsque l'angine nécessite la prise d'antibiotiques, le test est positif dans 90 % des cas
lorsque l'angine ne nécessite pas la prise d'antibiotiques, le test est négatif dans 95 % des cas.
Les probabilités demandées dans la suite de l'exercice seront arrondies à près si nécessaire.
Partie 1
Un patient atteint d'angine et ayant subi le test est choisi au hasard.
On considère les évènements suivants :
: « le patient est atteint d'une angine nécessitant la prise d'antibiotiques »
: « le test est positif »
et sont respectivement les évènements contraires de et .
Calculer . On pourra s'appuyer sur un arbre pondéré.
Démontrer que .
On choisit un patient ayant un test positif. Calculer la probabilité qu'il soit atteint d'une angine nécessitant la prise d'antibiotiques.
Parmi les évènements suivants, déterminer ceux qui correspondent à un résultat erroné du test : .
On définit l'évènement : « le test fournit un résultat erroné ».
Démontrer que .
Partie 2
On sélectionne au hasard un échantillon de patients qui ont été testés.
On admet que l'on peut assimiler ce choix d'échantillon à un tirage avec remise.
On note la variable aléatoire qui donne le nombre de patients de cet échantillon ayant un test erroné.
On suppose que .
Justifier que la variable aléatoire suit une loi binomiale de paramètres
et
Calculer .
Calculer la probabilité qu'il y ait au moins un patient dans l'échantillon dont le test est erroné.
Quelle valeur minimale de la taille de l'échantillon faut-il choisir pour que soit supérieure à ?
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Partie 1
On traduit les données de l'énoncé en probabilités :
un quart des angines nécessite des antibiotiques : , donc
si l'angine nécessite des antibiotiques, le test est positif dans des cas : , donc
si l'angine n'en nécessite pas, le test est négatif dans des cas : , donc .
Question 1.
D'après la formule des probabilités composées :
Donc la probabilité que le patient soit atteint d'une angine nécessitant des antibiotiques et que son test soit positif est .
Réponse : .
Question 2.
Les évènements et forment une partition de l'univers : ils sont incompatibles et leur réunion est l'univers entier.
D'après la formule des probabilités totales :
On a déjà .
Par la formule des probabilités composées :
Donc
Donc la probabilité que le test soit positif est bien .
Question 3.
On cherche la probabilité de sachant . Par définition de la probabilité conditionnelle (avec ) :
Donc (arrondie à près) : sachant que le test est positif, la probabilité que le patient soit atteint d'une angine nécessitant des antibiotiques est environ .
Réponse : .
Question 4. a)
Le test est erroné dans deux situations :
il est positif alors que l'angine ne nécessite pas d'antibiotiques : c'est l'évènement
il est négatif alors que l'angine nécessite des antibiotiques : c'est l'évènement .
Les évènements et correspondent à un résultat correct du test.
Donc les évènements correspondant à un résultat erroné sont et .
Réponse : et .
Question 4. b)
D'après la question précédente :
Ces deux évènements sont incompatibles (ils sont contenus respectivement dans et dans , qui sont disjoints). Donc
On a (question 2) et
Donc
Donc la probabilité que le test fournisse un résultat erroné est bien .
Partie 2
Question 1. a)
On considère comme épreuve de Bernoulli le choix d'un patient testé, le succès étant « le test de ce patient est erroné », de probabilité d'après la partie 1.
Le choix de l'échantillon est assimilé à un tirage avec remise : les épreuves sont donc identiques et indépendantes.
La variable aléatoire compte le nombre de succès au cours de ces épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes de probabilité .
Donc suit la loi binomiale .
Question 1. b)
Pour suivant :
À la calculatrice : (arrondie à près).
Donc la probabilité qu'exactement patients de l'échantillon aient un test erroné est environ .
Réponse : .
Question 1. c)
L'évènement « il y a au moins un patient dont le test est erroné » est , de contraire . Donc
À la calculatrice : , donc (arrondie à près).
Donc la probabilité qu'au moins un patient de l'échantillon ait un test erroné est environ .
Réponse : .
Question 2.
Ici suit la loi binomiale , pour la même raison qu'à la question 1. a), avec épreuves.
On cherche le plus petit entier tel que .
Monotonie en . Notons le nombre de tests erronés dans un échantillon de taille . Un échantillon de taille s'obtient en ajoutant un patient : vaut ou , donc . Ainsi l'évènement est inclus dans , et la suite est croissante. Il suffit donc de trouver la première valeur de pour laquelle on dépasse .
À la calculatrice (ou avec Python), en calculant :
pour :
pour : .
Par croissance, pour tout on a , et pour tout on a .
Donc la taille minimale de l'échantillon pour que soit supérieure à est .
Réponse : .
Points clés attendus
Traduire les pourcentages de l'énoncé en , et , puis en déduire les probabilités complémentaires.
Citer la formule des probabilités totales avec la partition , et la définition de la probabilité conditionnelle pour la question 3.
Identifier les deux évènements incompatibles qui composent et ajouter leurs probabilités.
Justifier la loi binomiale : épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes (tirage avec remise), probabilité de succès .
Pour « au moins un », passer par l'évènement contraire .
Pour la taille minimale, justifier la croissance de ou encadrer entre et .
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
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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2022 (Polynésie, 30 août 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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