Terminale Spé Maths / Chapitre 13 : Sommes de variables aléatoires et concentration / Annales du bac
Bac 2025, Nouvelle-Calédonie : exercice 2
Dans le repère orthonormé (O I, J) ci-contre, on a représenté :
la droite d'équation
la droite d'équation
la droite d'équation
la parabole d'équation .
On peut ainsi partager le carré OIKJ en trois zones.

Les parties { B} et { C} peuvent être traitées indépendamment l'une de l'autre
Partie A
Démontrer les résultats figurant dans le tableau ci-dessous.
| ZONE | ZONE 1 | ZONE 2 | ZONE 3 |
| AIRE |
Partie B : un premier jeu
Un joueur lance une fléchette sur le carré ci-dessus. On admet que la probabilité qu'elle tombe sur une zone est égale à l'aire de cette zone. Ainsi, la probabilité que la fléchette tombe sur la ZONE 3 est égale à .
Si la fléchette tombe sur la ZONE 3, alors le joueur lance une pièce équilibrée. Si la pièce tombe sur PILE, alors le joueur gagne, sinon il perd.
Si la fléchette tombe sur une autre zone que la ZONE 3, alors le joueur lance un dé équilibré à six faces. Si le dé tombe sur la FACE 6, alors le joueur gagne, sinon il perd.
On note les évènements suivants :
: « la fléchette tombe sur la ZONE 3 »
: « le joueur gagne ».
Représenter la situation par un arbre pondéré.
Démontrer que la probabilité de l'évènement est égale à .
On sait que le joueur a gagné. Quelle est la probabilité que la fléchette soit tombée sur la ZONE 3 ?
Partie C : un second jeu
Un joueur, appelé joueur , lance une fléchette sur le carré précédent. Comme dans la partie B, on admet que la probabilité que la fléchette tombe sur chacune des zones est égale à l'aire de cette zone.
Le joueur gagne une somme égale, en euros, au numéro de la zone. Par exemple, si la fléchette tombe sur la ZONE 3, le joueur gagne 3 euros.
On note la variable aléatoire donnant le gain du joueur n° 1. On note respectivement et l'espérance et la variance de la variable aléatoire .
Calculer .
Montrer que .
Un joueur n° 2 et un joueur n° 3 jouent à leur tour, dans les mêmes conditions que le joueur n° 1. On admet que les parties de ces trois joueurs sont indépendantes les unes des autres.
On note et les variables aléatoires donnant les gains des joueurs n° 2 et n° 3. On note la variable aléatoire définie par .
Déterminer la probabilité que l'on ait .
Calculer .
Justifier que .
Voir le corrigé
Partie A
D'après la figure, le carré OIKJ a pour côté 1 et pour aire 1. Les trois zones forment une partition du carré.
Zone 1. C'est la région du carré située au-dessus de la droite d'équation . C'est un triangle rectangle isocèle dont les deux côtés de l'angle droit mesurent 1. Son aire vaut
Zone 2. C'est la région située entre l'axe des abscisses et la parabole d'équation , pour compris entre 0 et 1.
La fonction est continue et positive sur . Son aire, en unités d'aire, est donc l'intégrale
Zone 3. Les trois zones se partagent le carré d'aire 1, donc
On peut le vérifier directement : pour tout , on a , donc la zone 3 est la région comprise entre la droite et la parabole, d'aire
Les aires des zones 1, 2 et 3 sont donc respectivement , et .
Partie B
Question 1.
Les données traduites en probabilités sont :
Si la fléchette tombe sur la zone 3, le joueur lance une pièce équilibrée et gagne avec PILE :
Sinon, le joueur lance un dé équilibré à six faces et gagne avec la face 6 :
Arbre pondéré : de la racine partent deux branches, de poids et de poids . De partent deux branches et de poids chacune. De partent deux branches de poids et de poids .
Question 2.
Les évènements et forment une partition de l'univers (leurs probabilités sont non nulles). D'après la formule des probabilités totales :
Donc la probabilité que le joueur gagne est .
Question 3.
On cherche la probabilité de sachant . Par définition de la probabilité conditionnelle (avec ) :
On a , donc
Donc, sachant que le joueur a gagné, la probabilité que la fléchette soit tombée sur la zone 3 est .
Réponse : .
Partie C
La probabilité de chaque zone est son aire. Le gain est le numéro de la zone, donc la loi de est :
On vérifie que .
Question 1. a)
Par définition de l'espérance :
Donc le gain moyen d'un joueur est euro.
Réponse : .
Question 1. b)
D'après la formule de König-Huygens, .
On calcule d'abord
Donc
Donc .
Question 2. a)
Chaque gain est au plus égal à 3. La somme vaut 9 si et seulement si , et .
Les parties des trois joueurs sont indépendantes, donc
Donc la probabilité que est .
Réponse : .
Question 2. b)
Par linéarité de l'espérance, .
Les trois joueurs jouent dans les mêmes conditions : , et ont la même loi, donc la même espérance . D'où
Donc l'espérance de la somme des gains des trois joueurs est 5 euros.
Réponse : .
Question 2. c)
Les variables aléatoires , et sont indépendantes, donc la variance de leur somme est la somme de leurs variances :
Ces trois variables ayant la même loi, elles ont la même variance , donc
Donc .
Points clés attendus
Partie A : l'aire de la zone 2 est une intégrale d'une fonction continue et positive l'aire de la zone 3 s'obtient par différence ou par l'intégrale de .
Partie B : citer la formule des probabilités totales avec la partition , puis la définition de la probabilité conditionnelle.
Partie C : poser la loi de , citer la formule de König-Huygens pour la variance.
Pour , justifier l'indépendance avant d'additionner les variances, et la linéarité pour l'espérance.
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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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2025 (Nouvelle-Calédonie, 21 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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