Terminale Spé Maths / Chapitre 12 : Succession d'épreuves et loi binomiale
Fiche 4 : problèmes classiques avec la loi binomiale
Six exercices de synthèse, les grands classiques du chapitre :
- le seuil « au moins un succès avec une probabilité d'au moins » ;
- la surréservation (overbooking) ;
- une pièce choisie au hasard : arbre et loi binomiale mêlés ;
- un contrôle de qualité avec règle de décision ;
- un algorithme de seuil en Python ;
- vrai/faux.
Toutes les corrections sont rédigées comme on l'attend au bac :
- modèle justifié avec , et le succès ;
- inéquation traitée avec les logarithmes (inégalité renversée) ;
- arbre et loi binomiale articulés par la formule des probabilités totales ;
- conclusion en contexte.
💡 Comment attaquer un problème de loi binomiale
- Identifie le succès, et , et justifie l'indépendance.
- Traduis la question : « au moins un » ; « au plus » .
- Pour un seuil, écris l'inéquation en et passe aux logarithmes (attention au signe).
- S'il y a un choix préalable (une urne, une pièce), pense arbre : la loi binomiale est conditionnelle au choix, puis probabilités totales.
- Conclus en contexte.
⚠️ Les pièges classiques
- Oublier de renverser l'inégalité en divisant par .
- Arrondir le seuil par défaut : est le plus petit entier supérieur ou égal.
- Appliquer une loi binomiale avant d'avoir tenu compte d'un choix aléatoire préalable.
- Ne pas justifier « chaque passager se présente indépendamment ».
Exercice 1 (★★) : combien de pièces contrôler ?
Une pièce est défectueuse avec la probabilité , indépendamment des autres. On contrôle pièces.
1. Exprimer en fonction de la probabilité qu'au moins une pièce soit défectueuse.
2. Déterminer le plus petit entier tel que .
✏️ Correction de l'exercice 1
Question 1
Soit le nombre de pièces défectueuses parmi les : suit (épreuves identiques et indépendantes).
✅
Question 2
Le sens de l'inégalité est renversé car .
✅ Il faut contrôler au moins pièces.
Vérification : et ✓
Exercice 2 (★★) : la surréservation
Une compagnie aérienne vend billets pour un vol de places.
Chaque passager se présente à l'embarquement avec la probabilité , indépendamment des autres.
Soit le nombre de passagers qui se présentent.
1. Justifier que suit une loi binomiale.
2. Calculer la probabilité qu'au moins un passager ne puisse pas embarquer.
3. Calculer le nombre moyen de passagers qui se présentent.
✏️ Correction de l'exercice 2
Question 1
On répète fois, de façon identique et indépendante, une épreuve de Bernoulli de succès « le passager se présente », de probabilité .
✅ suit .
Question 2
Au moins un passager ne peut pas embarquer si .
et .
✅
Question 3
✅
Interprétation : en moyenne passagers se présentent, et le risque de refuser l'embarquement est d'environ .
Exercice 3 (★★★) : la pièce choisie au hasard
On dispose de deux pièces : une pièce équilibrée , et une pièce truquée qui donne « pile » avec la probabilité .
On choisit une pièce au hasard (avec la même probabilité), puis on la lance fois.
On note l'événement « on obtient trois piles ».
1. Calculer .
2. On a obtenu trois piles. Quelle est la probabilité que la pièce choisie soit la pièce truquée ?
✏️ Correction de l'exercice 3
On note : « la pièce est truquée » et : « la pièce est équilibrée ». .
Question 1
Sachant , les trois lancers sont indépendants avec : .
Sachant : .
est une partition. D'après la formule des probabilités totales :
✅
Question 2
✅
Interprétation : trois piles de suite rendent la pièce truquée environ quatre fois plus vraisemblable que la pièce équilibrée.
Exercice 4 (★★) : une règle de décision
Un lot est accepté si, dans un échantillon de pièces prélevées au hasard, il y a au plus pièces défectueuses. On assimile le prélèvement à épreuves indépendantes.
1. Le taux de pièces défectueuses est . Calculer la probabilité que le lot soit accepté.
2. Le taux est . Calculer la probabilité que le lot soit accepté.
3. Commenter.
✏️ Correction de l'exercice 4
Soit le nombre de pièces défectueuses dans l'échantillon. suit . Le lot est accepté si .
Question 1
Pour :
✅
Question 2
Pour , avec la calculatrice :
✅
Question 3
Un lot à de défectueuses est accepté dans environ des cas, un lot à dans environ des cas. La règle discrimine bien les lots, mais elle refuse aussi environ un lot sur trois parmi les bons lots (à ).
Exercice 5 (★★) : un algorithme de seuil
On considère le script suivant :
def seuil(p, a): n = 1 while 1 - (1 - p)**n < a: n = n + 1 return n1. Que calcule
seuil(0.05, 0.9)?2. Combien vaut
seuil(0.02, 0.99)? Vérifier avec la méthode des logarithmes.
✏️ Correction de l'exercice 5
Question 1
La boucle while augmente tant que . Elle s'arrête au premier entier tel que .
✅ seuil(0.05, 0.9) renvoie le plus petit tel que pour , soit (exercice 1).
Question 2
Par la méthode des logarithmes : .
✅ Le plus petit entier est : seuil(0.02, 0.99) renvoie 228.
Vérification : et ✓
Exercice 6 (★★) : vrai ou faux
Justifier chaque réponse :
1. Pour , augmente quand augmente.
2. Si l'on double le nombre d'épreuves, la probabilité d'au moins un succès double.
3. Une pièce choisie au hasard parmi deux pièces différentes, puis lancée fois : le nombre de piles suit une loi binomiale.
✏️ Correction de l'exercice 6
Affirmation 1
est une fonction croissante de , car décroît.
✅ Vrai.
Affirmation 2
Contre-exemple : pour , donne ; donne , pas . Une probabilité ne dépasse jamais .
❌ Faux.
Affirmation 3
La probabilité de « pile » dépend de la pièce choisie : le nombre de piles suit une loi binomiale conditionnellement à la pièce, mais pas globalement (la loi globale est un mélange de deux lois binomiales).
❌ Faux.
🎯 Ce qui peut tomber au bac
- Un seuil « au moins un succès » avec les logarithmes (exercices 1 et 5).
- Une situation de contrôle ou de réservation (exercices 2 et 4).
- Un arbre mêlé à une loi binomiale, avec probabilités totales (exercice 3).
- Un algorithme de seuil (exercice 5).
QCM : vérifie tes acquis
10 questions, une seule bonne réponse chacune. Choisis une réponse : la correction s'affiche tout de suite. Ton score est enregistré dans Mon espace.
Question 1 sur 10
Pièces défectueuses avec la probabilité . Quel est le plus petit nombre de pièces pour que ?
.
Question 2 sur 10
En résolvant , on divise par :
Diviser par un nombre négatif renverse l'inégalité : .
Question 3 sur 10
On choisit une pièce équilibrée ou truquée (), avec la même probabilité, puis on la lance fois : trois « pile ». Quelle est la probabilité que la pièce soit truquée ?
.
Question 4 sur 10
Une compagnie vend billets pour places, chaque passager se présentant avec la probabilité . Au moins un passager ne peut pas embarquer si le nombre de passagers présents vérifie :
Il y a places : dès qu'on dépasse présents, quelqu'un est refusé.
Question 5 sur 10
La fonction `seuil(p, a)` du cours, qui utilise une boucle `while`, renvoie :
La boucle s'arrête dès que la condition est satisfaite pour la première fois.
Question 6 sur 10
Dans l'exercice 1, quel est le plus petit nombre de pièces à contrôler pour que la probabilité d'au moins une défectueuse soit d'au moins (avec ) ?
: le plus petit entier est .
Question 7 sur 10
Dans l'exercice 2 (surréservation, billets pour places, ), quelle est la probabilité qu'au moins un passager ne puisse pas embarquer ?
.
Question 8 sur 10
Dans l'exercice 3 (pièce équilibrée ou truquée choisie au hasard, trois « pile » obtenus), quelle est la probabilité que la pièce soit la truquée ?
.
Question 9 sur 10
Dans l'exercice 4 (règle de décision, échantillon de , au plus défectueuses), pour , quelle est la probabilité d'acceptation du lot ?
Avec la calculatrice pour , , bien plus faible qu'avec .
Question 10 sur 10
Dans l'exercice 5, que renvoie `seuil(0.02, 0.99)` ?
On résout , soit : le plus petit entier est .
Un doute sur ce chapitre ? On en parle ensemble, sans engagement.
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