Terminale Spé Maths / Chapitre 12 : Succession d'épreuves et loi binomiale / Annales du bac
Bac 2024, Polynésie : exercice 3
Les probabilités demandées seront exprimées sous forme de fractions irréductibles
Partie A
On lance trois fois de suite une pièce de monnaie bien équilibrée. On note la variable aléatoire qui compte le nombre de fois, sur les trois lancers, où la pièce est retombée du côté « Face ».
Préciser la nature et les paramètres de la loi de probabilité suivie par .
Recopier et compléter le tableau suivant donnant la loi de probabilité de .
0 1 2 3
Partie B
Voici les règles d'un jeu où le but est d'obtenir trois pièces du côté « Face » en un ou deux essais :
On lance trois pièces équilibrées :
Si les trois pièces sont tombées du côté « Face », la partie est gagnée
Sinon, les pièces tombées du côté « Face » sont conservées et on relance celles tombées du côté « Pile ».
La partie est gagnée si on obtient trois pièces du côté « Face », sinon elle est perdue.
On considère les évènements suivants :
: « la partie est gagnée ».
Et pour tout entier compris entre 0 et 3, les évènements:
: « pièces sont tombées du côté « Face » au premier lancer ».
Démontrer que .
Recopier et compléter l'arbre pondéré ci-dessous:

Démontrer que la probabilité de gagner à ce jeu est
La partie a été gagnée. Quelle est la probabilité qu'exactement une pièce soit tombée du côté « Face » à la première tentative ?
Combien de fois faut-il jouer à ce jeu pour que la probabilité de gagner au moins une partie dépasse ?
Voir le corrigé
Partie A
Question 1.
Chaque lancer est une épreuve de Bernoulli dont le succès est « la pièce retombe du côté Face », de probabilité car la pièce est équilibrée.
Les trois lancers sont identiques et indépendants. La variable aléatoire compte le nombre de succès.
Donc suit la loi binomiale de paramètres et .
Réponse : .
Question 2.
Pour ,
Avec , , et :
.
Donc le tableau est : , , , . La somme vaut bien .
Partie B
Question 1.
Si l'évènement est réalisé, une pièce est tombée du côté Face au premier lancer et elle est conservée. On relance les deux autres pièces.
La partie est gagnée si et seulement si ces deux pièces retombent du côté Face. Les deux lancers sont indépendants et chacun donne Face avec la probabilité . Donc
Question 2.
Les probabilités des branches sont données par la loi de : , , , .
On détermine les probabilités conditionnelles de : si est réalisé, on relance les pièces tombées sur Pile, et la partie est gagnée si toutes tombent sur Face.
et
et
(une seule pièce à relancer) et
(les trois pièces sont déjà sur Face, la partie est gagnée).
Ce sont les pondérations à inscrire sur les branches de , , et vers et .
Question 3.
Les évènements , , et sont incompatibles deux à deux et leur réunion est l'univers : ils forment une partition de l'univers.
D'après la formule des probabilités totales,
On remplace :
On met au dénominateur :
Donc la probabilité de gagner à ce jeu est .
Question 4.
On cherche . Comme ,
On a . Donc
Donc, sachant que la partie est gagnée, la probabilité qu'exactement une pièce soit tombée du côté Face à la première tentative est .
Réponse : .
Question 5.
On joue parties, identiques et indépendantes, chacune étant gagnée avec la probabilité et perdue avec la probabilité .
L'évènement « gagner au moins une partie » est le contraire de « perdre les parties ». Par indépendance, la probabilité de perdre les parties est . Donc la probabilité de gagner au moins une partie est
On cherche le plus petit entier tel que
La fonction est strictement croissante sur , donc
Comme , on a . En divisant par ce nombre négatif, le sens de l'inégalité change :
Le plus petit entier vérifiant cette inégalité est .
Vérification à la calculatrice : et .
Donc il faut jouer au moins fois pour que la probabilité de gagner au moins une partie dépasse .
Réponse : .
Points clés attendus
Justifier la loi binomiale : trois lancers identiques et indépendants, de probabilité .
Déterminer les probabilités conditionnelles en comptant les pièces relancées.
Citer la formule des probabilités totales avec la partition , puis donner la fraction irréductible demandée.
Pour la question 4, calculer (probabilité conditionnelle « à l'envers ») avec et .
Seuil : écrire , utiliser le logarithme et penser au changement de sens de l'inégalité.
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 2024 (Polynésie, 19 juin 2024 (jour 1)), 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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