Terminale Spé Maths / Chapitre 13 : Sommes de variables aléatoires et concentration / Annales du bac
Bac 2025, Amérique du Sud : exercice 1
Dans cet exercice, tous les résultats seront arrondis à près en cas de besoin.
Les deux parties de cet exercice sont indépendantes l'une de l'autre.
Partie A
Au tennis, le joueur qui est au service peut, en cas d'échec lors du premier service, servir une deuxième balle.
En match, Abel réussit son premier service dans 70 % des cas. Lorsque le premier service est réussi, il gagne le point dans 80 % des cas.
En revanche, après un échec à son premier service, Abel gagne le point dans 45 % des cas.
Abel est au service.
On considère les évènements suivants:
: « Abel réussit son premier service »
: « Abel gagne le point ».
Décrire l'évènement puis traduire la situation par un arbre pondéré.
Calculer .
Justifier que la probabilité de l'évènement est égale à .
Abel a gagné le point. Quelle est la probabilité qu'il ait réussi son premier service ?
Les évènements et sont-ils indépendants ? Justifier.
Partie B
À la sortie d'une usine de fabrication de balles de tennis, une balle est jugée conforme dans 85 % des cas.
On teste successivement balles. On considère que le nombre de balles est suffisamment grand pour assimiler ces tests à un tirage avec remise. On note la variable aléatoire qui compte le nombre de balles conformes parmi les testées.
Quelle est la loi suivie par et quels sont ses paramètres ? Justifier.
Calculer .
Quelle est la probabilité qu'au moins deux balles ne soient pas conformes parmi les balles testées ?
Déterminer l'espérance de .
On teste maintenant balles successivement. On considère les tests comme un échantillon de variables aléatoires indépendantes suivant la loi de Bernoulli de paramètre .
On considère la variable aléatoire
Déterminer l'espérance et la variance de .
Après avoir rappelé l'inégalité de Bienaymé-Tchebychev, montrer que, pour tout entier naturel , .
En déduire un entier tel que la moyenne du nombre de balles conformes pour un échantillon de taille appartienne à l'intervalle ]0,75 0,95[ avec une probabilité supérieure à .
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Partie A
Question 1. L'évènement est : « Abel réussit son premier service ».
L'énoncé donne les probabilités suivantes :
On en déduit les probabilités complémentaires :
L'arbre pondéré se construit ainsi :
deux branches issues de la racine : (poids ) et (poids )
deux branches issues de : (poids ) et (poids )
deux branches issues de : (poids ) et (poids ).
Donc l'arbre est construit, la somme des poids des branches issues d'un même nœud valant .
Question 2. D'après la formule des probabilités conditionnelles :
Donc la probabilité qu'Abel réussisse son premier service et gagne le point est .
Réponse : .
Question 3. Les évènements et forment une partition de l'univers ( et sont incompatibles et leur réunion est l'univers, avec et ).
D'après la formule des probabilités totales :
On a .
Donc
Donc la probabilité qu'Abel gagne le point est bien égale à .
Question 4. On cherche la probabilité de sachant que est réalisé, avec .
D'après la définition de la probabilité conditionnelle :
Donc, sachant qu'Abel a gagné le point, la probabilité qu'il ait réussi son premier service est d'environ .
Réponse : .
Question 5. Deux évènements et sont indépendants si et seulement si .
On calcule le produit :
Or .
Ces deux nombres sont différents : .
Donc les évènements et ne sont pas indépendants.
Partie B
Question 1. a) On répète fois la même épreuve : on teste une balle. Cette épreuve a deux issues : « la balle est conforme » (succès), de probabilité , ou « la balle n'est pas conforme ».
Il s'agit d'une épreuve de Bernoulli de paramètre .
Le tirage 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.
Donc suit la loi binomiale de paramètres et .
Question 1. b) L'évènement s'écrit car prend des valeurs entières.
À la calculatrice, avec la loi binomiale :
Donc la probabilité que moins de balles soient conformes parmi les testées est d'environ .
Réponse : .
Question 1. c) Il y a au moins deux balles non conformes parmi les si et seulement si il y a au plus balles conformes, car le nombre de balles non conformes est et équivaut à .
À la calculatrice :
Donc la probabilité qu'au moins deux balles ne soient pas conformes parmi les est d'environ .
Réponse : .
Question 1. d) suit une loi binomiale, donc son espérance est .
Donc, en moyenne, balles sur sont conformes.
Réponse : .
Question 2. a) Chaque variable suit la loi de Bernoulli de paramètre .
Donc et .
Espérance. Par linéarité de l'espérance :
Variance. Pour une constante , . De plus les variables sont indépendantes, donc la variance de la somme est la somme des variances :
Donc et .
Réponse : et .
Question 2. b) Inégalité de Bienaymé-Tchebychev. Pour toute variable aléatoire d'espérance et de variance , et pour tout réel :
On l'applique à , d'espérance et de variance , avec :
On a les équivalences :
L'évènement est donc l'évènement contraire de .
Donc
Donc, pour tout entier naturel non nul, .
Question 2. c) D'après la question précédente, il suffit de trouver tel que .
Pour :
Le plus petit entier convenable est donc .
Vérification : , donc .
Donc, pour :
Donc pour un échantillon de balles, la moyenne du nombre de balles conformes appartient à avec une probabilité supérieure à (c'est vrai pour tout entier ).
Réponse : convient.
Points clés attendus
Traduire les données de l'énoncé en probabilités (conditionnelles) et citer la formule des probabilités totales avec la partition .
Pour l'indépendance, comparer et .
Justifier la loi binomiale : répétition de épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes, de paramètre .
Passer de « au moins deux non conformes » à .
Énoncer l'inégalité de Bienaymé-Tchebychev et passer à l'évènement contraire à partir de .
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
- Chapitre 13 : Sommes de variables aléatoires et concentration : le cours · exercices type bac corrigés
- Chapitre 12 : Succession d'épreuves et loi binomiale : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2025 (Amérique du Sud, 14 novembre 2025 (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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