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Terminale Spé Maths / Chapitre 12 : Succession d'épreuves et loi binomiale / Annales du bac

Bac 2023, Métropole : exercice 1

20 mars 2023 · jour 1 · 5 points QCM

Cet exercice est un questionnaire à choix multiple.
Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte.
Le candidat indiquera sur sa copie le numéro de la question et la réponse choisie.
Aucune justification n'est demandée.
Aucun point n'est enlevé en l'absence de réponse ou en cas de réponse inexacte.
Les questions sont indépendantes.

Un technicien contrôle les machines équipant une grande entreprise. Toutes ces machines sont identiques.

On sait que :

  • 20 % des machines sont sous garantie

  • 0,2 % des machines sont à la fois défectueuses et sous garantie

  • 8,2 % des machines sont défectueuses.

Le technicien teste une machine au hasard.

On considère les évènements suivants :

  • GG: « la machine est sous garantie »

  • DD: « la machine est défectueuse »

  • G‾\overline{G} et D‾\overline{D} désignent respectivement les évènements contraires de GG et DD.

Pour répondre aux questions 1 à 3, on pourra s'aider de l'arbre proposé ci-contre.

Figure de l'énoncé, exercice 1, Métropole 20 mars 2023
  1. La probabilité pG(D)p_G(D) de l'évènement DD sachant que GG est réalisé est égale à :

    a.  0,002b.   0,01c.   0,024d.   0,2
  2. La probabilité p(G‾∩D)p\left(\overline{G} \cap D\right) est égale à :

    a.  0,01b. 0,08c.   0,1d.   0,21
  3. La machine est défectueuse. La probabilité qu'elle soit sous garantie est environ égale, à 10−310^{-3} près, à :

    a.  0,01b.   0,024c.   0,082d.   0,1

Pour les questions 4 et 5, on choisit au hasard et de façon indépendante nn machines de l'entreprise, où nn désigne un entier naturel non nul.

On assimile ce choix à un tirage avec remise, et on désigne par XX la variable aléatoire qui associe à chaque lot de nn machines le nombre de machines défectueuses dans ce lot.

On admet que XX suit la loi binomiale de paramètres nn et p=0,082p = 0,082.

  1. Dans cette question, on prend n=50n =50.

    La valeur de la probabilité p(X>2)p(X > 2), arrondie au millième, est de :

    a.  0,136b.   0,789c.   0,864d. 0,924
  2. On considère un entier nn pour lequel la probabilité que toutes les machines d'un lot de taille nn fonctionnent correctement est supérieure à 0,40,4.

    La plus grande valeur possible pour nn est égale à :

    a.  5b.   6c.   10d. 11
Voir le corrigé

On traduit les données de l'énoncé en probabilités :

P(G)=0,2,P(G∩D)=0,002,P(D)=0,082.P(G) = 0{,}2, \qquad P(G \cap D) = 0{,}002, \qquad P(D) = 0{,}082.

Question 1. Réponse b.

On cherche PG(D)P_G(D). Comme P(G)=0,2≠0P(G) = 0{,}2 \neq 0, la définition de la probabilité conditionnelle donne

PG(D)=P(G∩D)P(G)=0,0020,2=0,01.P_G(D) = \dfrac{P(G \cap D)}{P(G)} = \dfrac{0{,}002}{0{,}2} = 0{,}01.

Donc la probabilité qu'une machine sous garantie soit défectueuse est 0,010{,}01.

Les autres propositions ne conviennent pas : 0,0020{,}002 est P(G∩D)P(G \cap D) et 0,20{,}2 est P(G)P(G).

Réponse : 0,010{,}01 (proposition b).

Question 2. Réponse b.

Les évènements GG et G‾\overline{G} forment une partition de l'univers. D'après la formule des probabilités totales,

P(D)=P(G∩D)+P(G‾∩D).P(D) = P(G \cap D) + P\left(\overline{G} \cap D\right).

Donc

P(G‾∩D)=P(D)−P(G∩D)=0,082−0,002=0,08.P\left(\overline{G} \cap D\right) = P(D) - P(G \cap D) = 0{,}082 - 0{,}002 = 0{,}08.

Donc la probabilité qu'une machine ne soit pas sous garantie et soit défectueuse est 0,080{,}08.

Réponse : 0,080{,}08 (proposition b).

Question 3. Réponse b.

On cherche PD(G)P_D(G). Comme P(D)=0,082≠0P(D) = 0{,}082 \neq 0,

PD(G)=P(G∩D)P(D)=0,0020,082≈0,024P_D(G) = \dfrac{P(G \cap D)}{P(D)} = \dfrac{0{,}002}{0{,}082} \approx 0{,}024
à 10−310^{-3} près.

Donc, sachant qu'une machine est défectueuse, la probabilité qu'elle soit sous garantie est environ 0,0240{,}024.

Les autres propositions ne conviennent pas : 0,0820{,}082 est P(D)P(D), 0,010{,}01 est PG(D)P_G(D), et 0,10{,}1 est PG‾(D)=0,080,8P_{\overline{G}}(D) = \dfrac{0{,}08}{0{,}8}.

Réponse : 0,0240{,}024 (proposition b).

Question 4. Réponse b.

On admet que XX suit la loi binomiale de paramètres n=50n = 50 et p=0,082p = 0{,}082.

L'évènement {X>2}\{X > 2\} est le contraire de {X⩽2}\{X \leqslant 2\}, donc

P(X>2)=1−P(X⩽2)=1−[P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)].P(X > 2) = 1 - P(X \leqslant 2) = 1 - \left[P(X = 0) + P(X = 1) + P(X = 2)\right].

À la calculatrice, P(X⩽2)≈0,2114P(X \leqslant 2) \approx 0{,}2114, donc

P(X>2)≈1−0,2114=0,7886≈0,789P(X > 2) \approx 1 - 0{,}2114 = 0{,}7886 \approx 0{,}789
à 10−310^{-3} près.

Donc la probabilité d'avoir plus de deux machines défectueuses dans un lot de 5050 est environ 0,7890{,}789.

Réponse : 0,7890{,}789 (proposition b).

Question 5. Réponse c.

Toutes les machines d'un lot de taille nn fonctionnent correctement si et seulement si X=0X = 0. Pour la loi binomiale de paramètres nn et p=0,082p = 0{,}082,

P(X=0)=(n0) p0 (1−p)n=0,918n.P(X = 0) = \binom{n}{0} \, p^0 \, (1 - p)^n = 0{,}918^n.

On cherche les entiers nn tels que 0,918n>0,40{,}918^n > 0{,}4. La suite (0,918n)\left(0{,}918^n\right) est géométrique de raison 0,918∈ ]0 ; 1[0{,}918 \in\, ]0\,;\,1[, donc strictement décroissante. On calcule :

0,91810≈0,425>0,4et0,91811≈0,390<0,4.0{,}918^{10} \approx 0{,}425 > 0{,}4 \qquad \text{et} \qquad 0{,}918^{11} \approx 0{,}390 < 0{,}4.

Par décroissance, 0,918n>0,40{,}918^n > 0{,}4 pour tout n⩽10n \leqslant 10 et 0,918n<0,40{,}918^n < 0{,}4 pour tout n⩾11n \geqslant 11.

Donc la plus grande valeur possible de nn est 1010.

On peut le retrouver par le logarithme : 0,918n>0,4  ⟺  nln⁡(0,918)>ln⁡(0,4)  ⟺  n<ln⁡(0,4)ln⁡(0,918)≈10,710{,}918^n > 0{,}4 \iff n \ln(0{,}918) > \ln(0{,}4) \iff n < \dfrac{\ln(0{,}4)}{\ln(0{,}918)} \approx 10{,}71, car ln⁡(0,918)<0\ln(0{,}918) < 0.

Réponse : n=10n = 10 (proposition c).

Points clés attendus

  • Traduire les pourcentages en probabilités avant tout calcul (P(G)P(G), P(G∩D)P(G \cap D), P(D)P(D)).

  • Distinguer PG(D)P_G(D) et PD(G)P_D(G) : le dénominateur change.

  • Citer la formule des probabilités totales avec la partition {G ; G‾}\{G\,;\,\overline{G}\}.

  • Pour la loi binomiale, utiliser P(X>2)=1−P(X⩽2)P(X>2)=1-P(X\leqslant 2) et donner l'arrondi demandé.

  • Pour le seuil, exprimer P(X=0)=0,918nP(X=0)=0{,}918^n puis exploiter la décroissance de la suite.

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

  • Exercice 2 · 5 points · Fonction logarithme · Limites de fonctions · Continuité et TVI
  • Exercice 3 · 5 points · Suites
  • Exercice 4 · 5 points · Orthogonalité et distances dans l'espace

Revoir le cours

Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2023 (Métropole, 20 mars 2023 (jour 1)), 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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