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

Bac 2024, Amérique du Sud : exercice 1

22 novembre 2024 · jour 2 · 5 points Python

Voici la répartition des principaux groupes sanguins des habitants de France:

Figure de l'énoncé, exercice 1, Amérique du Sud 22 novembre 2024

Source : https://fr.statista.com!statistiques/6 56036/ groupes-sanguins-repartition-rh- france/

A+, O+, B+, A−-, O−-, AB+, B−- et AB−- sont les différents groupes sanguins combinés aux rhésus.

Par exemple: A + est le groupe sanguin A de rhésus +.

Une expérience aléatoire consiste à choisir une personne au hasard dans la population française et à déterminer son groupe sanguin et son rhésus.

Dans l'exercice, on adopte les notations du type :

AA + est l'évènement « la personne est de groupe sanguin A et de rhésus + »

A−A - est l'évènement « la personne est de groupe sanguin A et de rhésus −- »

AA est l'évènement « la personne est de groupe sanguin A »

Les parties 1 et 2 sont indépendantes.

Partie 1

On note RhRh + l'évènement « La personne est de rhésus positif ».

  1. Justifier que la probabilité que la personne choisie soit de rhésus positif est égale à 0,849.

  2. Démontrer à l'aide des données de l'énoncé que PRh+(A)=0,450P_{Rh+}(A) = 0,450 à 0,001 près.

  3. Une personne se souvient que son groupe sanguin est AB mais a oublié son rhésus.

    Quelle est la probabilité que son rhésus soit négatif ? Arrondir le résultat à 0,001 près.

Partie 2

Dans cette partie, les résultats seront arrondis à 0,0010,001 près.

Un donneur universel de sang est une personne de groupe sanguin O et de rhésus négatif. On rappelle que 6,5 % de la population française est de groupe O−-.

  1. On considère 5050 personnes choisies au hasard dans la population française et on note XX la variable aléatoire qui compte le nombre de donneurs universels.

    1. Déterminer la probabilité que 8 personnes soient des donneurs universels. Justifier votre réponse.

    2. On considère la fonction ci-dessous nommée proba d'argument k écrite en langage Python.

      def proba(k):
           p=0
           for i in range(k+1):
                p = p + binomiale(i,50,0.065)
           return p

      Cette fonction utilise la fonction binomiale d'argument i,ni, n et pp, créée pour l'occasion, qui renvoie la valeur de la probabilité P(X=i)P(X = i) dans le cas où XX suit une loi binomiale de paramètres nn et pp.

      Déterminer la valeur numérique renvoyée par la fonction proba lorsqu'on saisit proba(8) dans la console Python. Interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.

  2. Quel est le nombre minimal de personnes à choisir au hasard dans la population française pour que la probabilité qu'au moins une des personnes choisies soit donneur universel, soit supérieure à 0,9990,999.

Voir le corrigé

Partie 1

Les données de l'histogramme, converties en probabilités, sont :

  • P(A+)=0,382P(A+)=0{,}382   P(O+)=0,365P(O+)=0{,}365   P(B+)=0,077P(B+)=0{,}077   P(AB+)=0,025P(AB+)=0{,}025

  • P(A−)=0,068P(A-)=0{,}068   P(O−)=0,065P(O-)=0{,}065   P(B−)=0,014P(B-)=0{,}014   P(AB−)=0,004P(AB-)=0{,}004.

Question 1.

L'évènement Rh+Rh+ est la réunion des quatre évènements A+A+, O+O+, B+B+ et AB+AB+.

Ces quatre évènements sont deux à deux incompatibles, car une personne a un seul groupe sanguin.

Donc

P(Rh+)=P(A+)+P(O+)+P(B+)+P(AB+)=0,382+0,365+0,077+0,025=0,849.P(Rh+)=P(A+)+P(O+)+P(B+)+P(AB+)=0{,}382+0{,}365+0{,}077+0{,}025=0{,}849.

Donc la probabilité que la personne choisie soit de rhésus positif est égale à 0,8490{,}849.

Question 2.

L'évènement A∩Rh+A\cap Rh+ est l'évènement A+A+ : « la personne est de groupe A et de rhésus ++ ».

D'après la définition de la probabilité conditionnelle (avec P(Rh+)=0,849≠0P(Rh+)=0{,}849\neq 0),

PRh+(A)=P(A∩Rh+)P(Rh+)=P(A+)P(Rh+)=0,3820,849≈0,4499.P_{Rh+}(A)=\dfrac{P(A\cap Rh+)}{P(Rh+)}=\dfrac{P(A+)}{P(Rh+)}=\dfrac{0{,}382}{0{,}849}\approx 0{,}4499.

À 0,0010{,}001 près, on obtient 0,4500{,}450.

Donc PRh+(A)=0,450P_{Rh+}(A)=0{,}450 à 0,0010{,}001 près.

Question 3.

L'évènement ABAB est la réunion des évènements incompatibles AB+AB+ et AB−AB- :

P(AB)=P(AB+)+P(AB−)=0,025+0,004=0,029.P(AB)=P(AB+)+P(AB-)=0{,}025+0{,}004=0{,}029.

On cherche la probabilité que le rhésus soit négatif sachant que le groupe est AB, avec AB∩Rh−=AB−AB\cap Rh-=AB- :

PAB(Rh−)=P(AB∩Rh−)P(AB)=P(AB−)P(AB)=0,0040,029≈0,138.P_{AB}(Rh-)=\dfrac{P(AB\cap Rh-)}{P(AB)}=\dfrac{P(AB-)}{P(AB)}=\dfrac{0{,}004}{0{,}029}\approx 0{,}138.

Donc la probabilité que le rhésus de cette personne soit négatif est environ 0,1380{,}138 (arrondie à 0,0010{,}001 près).

Réponse : PAB(Rh−)=429≈0,138P_{AB}(Rh-)=\dfrac{4}{29}\approx 0{,}138.

Partie 2

Question 1. a)

Choisir une personne au hasard et regarder si elle est donneur universel (groupe O−-) est une épreuve de Bernoulli, dont le succès a pour probabilité p=0,065p=0{,}065.

On choisit 5050 personnes au hasard dans la population française : ces 5050 épreuves sont identiques et indépendantes (la population étant très grande, on assimile ce choix à des tirages avec remise).

La variable aléatoire XX compte le nombre de succès, donc XX suit la loi binomiale B(50  ;  0,065)\mathcal{B}(50\;;\;0{,}065).

Alors

P(X=8)=(508)×0,0658×(1−0,065)42=(508)×0,0658×0,93542≈0,010.P(X=8)=\binom{50}{8}\times 0{,}065^{8}\times(1-0{,}065)^{42}=\binom{50}{8}\times 0{,}065^{8}\times 0{,}935^{42}\approx 0{,}010.

Donc la probabilité que 88 personnes parmi les 5050 soient des donneurs universels est environ 0,0100{,}010 (arrondie à 0,0010{,}001 près).

Réponse : P(X=8)≈0,010P(X=8)\approx 0{,}010.

Question 1. b)

La fonction proba initialise p à 00, puis, pour i allant de 00 à k, ajoute à p la valeur P(X=i)P(X=i).

Elle renvoie donc

∑i=0kP(X=i)=P(X⩽k).\sum_{i=0}^{k}P(X=i)=P(X\leqslant k).

Pour k = 8, la valeur renvoyée est

P(X⩽8)=∑i=08P(X=i)≈0,995.P(X\leqslant 8)=\sum_{i=0}^{8}P(X=i)\approx 0{,}995.

Interprétation : la probabilité que, parmi 5050 personnes choisies au hasard, il y ait au plus 88 donneurs universels est environ 0,9950{,}995.

Réponse : proba(8) renvoie P(X⩽8)≈0,995P(X\leqslant 8)\approx 0{,}995.

Question 2.

Soit nn le nombre de personnes choisies. Le nombre YY de donneurs universels parmi elles suit la loi binomiale B(n  ;  0,065)\mathcal{B}(n\;;\;0{,}065), pour la même raison qu'à la question 1. a).

La probabilité qu'au moins une personne soit donneur universel est

P(Y⩾1)=1−P(Y=0)=1−0,935n.P(Y\geqslant 1)=1-P(Y=0)=1-0{,}935^n.

On cherche le plus petit entier nn tel que 1−0,935n>0,9991-0{,}935^n>0{,}999, soit

0,935n<0,001.0{,}935^n<0{,}001.

La fonction ln⁡\ln est strictement croissante sur ]0  ;  +∞[]0\;;\;+\infty[ :

nln⁡(0,935)<ln⁡(0,001).n\ln(0{,}935)<\ln(0{,}001).

Comme 0,935<10{,}935<1, on a ln⁡(0,935)<0\ln(0{,}935)<0. On divise par ce nombre strictement négatif, ce qui change le sens de l'inégalité :

n>ln⁡(0,001)ln⁡(0,935)≈102,78.n>\dfrac{\ln(0{,}001)}{\ln(0{,}935)}\approx 102{,}78.

Le plus petit entier strictement supérieur à 102,78102{,}78 est 103103.

Vérification : 1−0,935102≈0,99895<0,9991-0{,}935^{102}\approx 0{,}99895<0{,}999 et 1−0,935103≈0,99901>0,9991-0{,}935^{103}\approx 0{,}99901>0{,}999.

Donc il faut choisir au minimum 103103 personnes pour que la probabilité qu'au moins l'une d'elles soit donneur universel dépasse 0,9990{,}999.

Réponse : n=103n=103.

Points clés attendus

  • Traduire l'histogramme en probabilités et additionner des évènements incompatibles pour P(Rh+)P(Rh+) et P(AB)P(AB).

  • Utiliser la définition de la probabilité conditionnelle avec les intersections correctement identifiées (A∩Rh+=A+A\cap Rh+=A+, AB∩Rh−=AB−AB\cap Rh-=AB-).

  • Justifier la loi binomiale : épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes, paramètres n=50n=50 et p=0,065p=0{,}065.

  • Reconnaître que la fonction Python calcule une somme de probabilités, donc P(X⩽8)P(X\leqslant 8), et l'interpréter.

  • Résoudre 0,935n<0,0010{,}935^n<0{,}001 avec ln⁡\ln, en changeant le sens de l'inégalité car ln⁡(0,935)<0\ln(0{,}935)<0.

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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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Revoir le cours

Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2024 (Amérique du Sud, 22 novembre 2024 (jour 2)), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès et François Hache) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.

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