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

Bac 2023, Métropole : exercice 1

21 mars 2023 · jour 2 · 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.

Un jeu vidéo possède une vaste communauté de joueurs en ligne. Avant de débuter une partie, le joueur doit choisir entre deux « mondes » : soit le monde A, soit le monde B.

On choisit au hasard un individu dans la communauté des joueurs.

Lorsqu'il joue une partie, on admet que:

  • la probabilité que le joueur choisisse le monde A est égale à 25\dfrac25

  • si le joueur choisit le monde A, la probabilité qu'il gagne la partie est de 710\dfrac{7}{10}

  • la probabilité que le joueur gagne la partie est de 1225\dfrac{12}{25}.

On considère les évènements suivants :

  • AA : « Le joueur choisit le monde A »

  • BB : « Le joueur choisit le monde B »

  • GG : « Le joueur gagne la partie ».

  1. La probabilité que le joueur choisisse le monde A et gagne la partie est égale à :

    a.   710\dfrac{7}{10}b.   325\dfrac{3}{25}c.   725\dfrac{7}{25}d.   24125\dfrac{24}{125}
  2. La probabilité PB(G)P_B(G) de l'événement GG sachant que BB est réalisé est égale à :

    a.   15\dfrac{1}{5}b.   13\dfrac{1}{3}c.   715\dfrac{7}{15}d.   512\dfrac{5}{12}

Dans la suite de l'exercice, un joueur effectue 10 parties successives.

On assimile cette situation à un tirage aléatoire avec remise.

On rappelle que la probabilité de gagner une partie est de 1225\dfrac{12}{25}.

  1. La probabilité, arrondie au millième, que le joueur gagne exactement 66 parties est égale à :

    a.   0,8590,859b.  0,671c.  0,188d.   0,187
  2. On considère un entier naturel nn pour lequel la probabilité, arrondie au millième, que le joueur gagne au plus nn parties est de 0,2070,207. Alors :

    a.   n=2n = 2b.   n=3n = 3c.   n=4n = 4d.   n=5n = 5
  3. La probabilité que le joueur gagne au moins une partie est égale à :

    a.   1−(1225)101 - \left(\dfrac{12}{25}\right)^{10}b.   (1325)10\left(\dfrac{13}{25}\right)^{10}c.   (1225)10\left(\dfrac{12}{25}\right)^{10}d.  1−(1325)101 - \left(\dfrac{13}{25}\right)^{10}
Voir le corrigé

Question 1. Réponse c.

L'évènement « le joueur choisit le monde A et gagne la partie » est A∩GA\cap G.

D'après la formule des probabilités composées (définition de la probabilité conditionnelle), on a

P(A∩G)=P(A)×PA(G).P(A\cap G)=P(A)\times P_A(G).

On lit dans l'énoncé P(A)=25P(A)=\dfrac25 et PA(G)=710P_A(G)=\dfrac7{10}. Donc

P(A∩G)=25×710=1450=725.P(A\cap G)=\dfrac25\times\dfrac7{10}=\dfrac{14}{50}=\dfrac{7}{25}.

Donc la probabilité que le joueur choisisse le monde A et gagne la partie est 725\dfrac{7}{25}.

Les autres propositions sont écartées : la valeur 710\dfrac7{10} est PA(G)P_A(G), et non P(A∩G)P(A\cap G).

Réponse : 725\dfrac{7}{25}, soit la proposition c.

Question 2. Réponse b.

Les évènements AA et BB sont incompatibles et leur réunion est l'univers : ils forment une partition de l'univers.

D'après la formule des probabilités totales,

P(G)=P(A∩G)+P(B∩G).P(G)=P(A\cap G)+P(B\cap G).

On connaît P(G)=1225P(G)=\dfrac{12}{25} et, d'après la question 1, P(A∩G)=725P(A\cap G)=\dfrac7{25}. Donc

P(B∩G)=1225−725=525=15.P(B\cap G)=\dfrac{12}{25}-\dfrac{7}{25}=\dfrac{5}{25}=\dfrac15.

De plus, BB est l'évènement contraire de AA, donc

P(B)=1−P(A)=1−25=35.P(B)=1-P(A)=1-\dfrac25=\dfrac35.

Comme P(B)≠0P(B)\neq0, la probabilité conditionnelle de GG sachant BB est définie et vaut

PB(G)=P(B∩G)P(B)=1535=15×53=13.P_B(G)=\dfrac{P(B\cap G)}{P(B)}=\dfrac{\dfrac15}{\dfrac35}=\dfrac15\times\dfrac53=\dfrac13.

Donc la probabilité que le joueur gagne sachant qu'il a choisi le monde B est 13\dfrac13.

Réponse : PB(G)=13P_B(G)=\dfrac13, soit la proposition b.

Question 3. Réponse c.

Soit XX la variable aléatoire égale au nombre de parties gagnées sur les 1010 parties.

Le joueur effectue 1010 parties successives, assimilées à un tirage avec remise : ce sont 1010 épreuves identiques et indépendantes. Chacune n'a que deux issues, « gagner » (succès) de probabilité p=1225p=\dfrac{12}{25}, ou « perdre ».

Donc XX suit la loi binomiale de paramètres n=10n=10 et p=1225p=\dfrac{12}{25} :

X∼B(10 ; 1225).X\sim\mathcal{B}\left(10\,;\,\dfrac{12}{25}\right).

Pour tout entier kk compris entre 00 et 1010, on a P(X=k)=(10k)pk(1−p)10−kP(X=k)=\binom{10}{k}p^k(1-p)^{10-k}. Donc

P(X=6)=(106)(1225)6(1325)4=210×(1225)6(1325)4.P(X=6)=\binom{10}{6}\left(\dfrac{12}{25}\right)^6\left(\dfrac{13}{25}\right)^4=210\times\left(\dfrac{12}{25}\right)^6\left(\dfrac{13}{25}\right)^4.

À la calculatrice, on obtient P(X=6)≈0,18779P(X=6)\approx0{,}18779, soit 0,1880{,}188 arrondi au millième.

Donc la probabilité que le joueur gagne exactement 66 parties est environ 0,1880{,}188.

La proposition d. (0,1870{,}187) est écartée car la valeur approchée 0,187790{,}18779 s'arrondit à 0,1880{,}188.

Réponse : P(X=6)≈0,188P(X=6)\approx0{,}188, soit la proposition c.

Question 4. Réponse b.

On reprend la variable XX de loi B(10 ; 1225)\mathcal{B}\left(10\,;\,\dfrac{12}{25}\right). La calculatrice donne les probabilités cumulées suivantes, arrondies au millième :

  • P(X⩽2)≈0,070P(X\leqslant2)\approx0{,}070

  • P(X⩽3)≈0,207P(X\leqslant3)\approx0{,}207

  • P(X⩽4)≈0,427P(X\leqslant4)\approx0{,}427.

La fonction k⟼P(X⩽k)k\longmapsto P(X\leqslant k) est croissante, donc les valeurs pour n=2n=2 et n⩾4n\geqslant4 ne peuvent pas être égales à 0,2070{,}207. Seule la valeur n=3n=3 convient.

Donc l'entier nn cherché est 33.

Réponse : n=3n=3, soit la proposition b.

Question 5. Réponse d.

Soit XX la variable aléatoire de la question 3. L'évènement « le joueur gagne au moins une partie » est {X⩾1}\{X\geqslant1\}.

Son évènement contraire est {X=0}\{X=0\} : « le joueur ne gagne aucune partie », c'est-à-dire qu'il perd les 1010 parties.

Les parties sont indépendantes et la probabilité de perdre une partie est 1−1225=13251-\dfrac{12}{25}=\dfrac{13}{25}. Donc

P(X=0)=(100)(1225)0(1325)10=(1325)10.P(X=0)=\binom{10}{0}\left(\dfrac{12}{25}\right)^0\left(\dfrac{13}{25}\right)^{10}=\left(\dfrac{13}{25}\right)^{10}.

Donc

P(X⩾1)=1−P(X=0)=1−(1325)10.P(X\geqslant1)=1-P(X=0)=1-\left(\dfrac{13}{25}\right)^{10}.

Donc la probabilité que le joueur gagne au moins une partie est 1−(1325)101-\left(\dfrac{13}{25}\right)^{10}.

Réponse : 1−(1325)101-\left(\dfrac{13}{25}\right)^{10}, soit la proposition d.

Points clés attendus

  • Traduire les données de l'énoncé en probabilités (probabilité conditionnelle PA(G)P_A(G)) et citer la formule P(A∩G)=P(A)×PA(G)P(A\cap G)=P(A)\times P_A(G).

  • Citer la formule des probabilités totales avec la partition {A ;B}\{A\,;B\} pour obtenir P(B∩G)P(B\cap G), puis calculer PB(G)=P(B∩G)P(B)P_B(G)=\dfrac{P(B\cap G)}{P(B)}.

  • Justifier la loi binomiale : 1010 épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes, de probabilité de succès 1225\dfrac{12}{25}.

  • Utiliser la calculatrice avec les bons paramètres (10 ;1225)\left(10\,;\dfrac{12}{25}\right) et respecter l'arrondi au millième.

  • Passer par l'évènement contraire pour « au moins une partie gagnée ».

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.

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Revoir le cours

Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2023 (Métropole, 21 mars 2023 (jour 2)), 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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