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

Guide de rédaction : succession d'épreuves et loi binomiale

Ce guide complète le Guide de rédaction général. Il rassemble, pour le chapitre Succession d'épreuves et loi binomiale, les quatorze situations qui reviennent au bac et, pour chacune, la rédaction modèle.

En probabilités, un résultat numérique seul vaut peu. Le correcteur note d'abord la modélisation : les événements définis, la formule citée, la loi justifiée.

🎯 Le principe du chapitre

En probabilités, un correcteur regarde surtout cinq choses :

  • les événements définis par des lettres, avec les données de l'énoncé traduites ;
  • la formule citée (composées, totales, conditionnelle, loi binomiale) ;
  • l'indépendance justifiée (tirage avec remise, énoncé, épreuves distinctes) ;
  • la loi binomiale justifiée avec nn, pp et le succès ;
  • la conclusion en contexte avec la valeur exacte ou approchée.

1. Les quatorze situations et leur rédaction modèle

Situation 1 : traduire l'énoncé.

« On note MM l'événement « la personne est malade » et TT l'événement « le test est positif ». D'après l'énoncé, P(M)=0,02P(M)=0{,}02, PM(T)=0,95P_M(T)=0{,}95 et PM‾(T‾)=0,90P_{\overline M}\left(\overline T\right)=0{,}90, donc PM‾(T)=0,10P_{\overline M}(T)=0{,}10. »

💡 Définis tes événements avant tout calcul. « Sachant que » signale une probabilité conditionnelle.

Situation 2 : probabilités composées.

« D'après la formule des probabilités composées, P(A∩B)=P(A)×PA(B)=0,4×0,7=0,28P(A\cap B)=P(A)\times P_A(B)=0{,}4\times0{,}7=0{,}28. »

Situation 3 : formule des probabilités totales.

« (M,M‾)\left(M,\overline M\right) est une partition de l'univers. D'après la formule des probabilités totales, P(T)=P(M)PM(T)+P(M‾)PM‾(T)=0,02×0,95+0,98×0,10=0,117P(T)=P(M)P_M(T)+P\left(\overline M\right)P_{\overline M}(T)=0{,}02\times0{,}95+0{,}98\times0{,}10=0{,}117. »

⚠️ Vérifie que les événements forment une partition (incompatibles, réunion égale à Ω\Omega) et n'oublie aucun chemin.

Situation 4 : inverser le conditionnement.

« PT(M)=P(M∩T)P(T)=0,0190,117=19117≈0,162P_T(M)=\dfrac{P(M\cap T)}{P(T)}=\dfrac{0{,}019}{0{,}117}=\dfrac{19}{117}\approx0{,}162. »

💡 Numérateur : un chemin de l'arbre. Dénominateur : tous les chemins qui mènent à l'événement conditionnant.

Situation 5 : tester l'indépendance.

« P(A∩B)=0,5+0,4−0,7=0,2P(A\cap B)=0{,}5+0{,}4-0{,}7=0{,}2 et P(A)P(B)=0,5×0,4=0,2P(A)P(B)=0{,}5\times0{,}4=0{,}2. Donc P(A∩B)=P(A)P(B)P(A\cap B)=P(A)P(B) : les événements AA et BB sont indépendants. »

Sinon : « P(C∩D)=0,05≠0,15=P(C)P(D)P(C\cap D)=0{,}05\neq0{,}15=P(C)P(D) : les événements ne sont pas indépendants. »

Situation 6 : justifier l'indépendance de tirages.

« Le tirage est avec remise : la composition de l'urne est la même à chaque tirage. Les tirages sont donc identiques et indépendants, avec P(R)=0,4P(R)=0{,}4 à chaque tirage. »

⚠️ Sans remise, les tirages ne sont pas indépendants.

Situation 7 : une succession d'épreuves indépendantes.

« Les lancers sont indépendants, avec P(P)=0,3P(\text{P})=0{,}3 et P(F)=0,7P(\text{F})=0{,}7. Donc P(PPF)=0,3×0,3×0,7=0,063P(\text{PPF})=0{,}3\times0{,}3\times0{,}7=0{,}063. Les trois suites contenant deux piles ont la même probabilité, donc P(exactement deux piles)=3×0,063=0,189P(\text{exactement deux piles})=3\times0{,}063=0{,}189. »

💡 Multiplie le long d'un chemin, compte les chemins.

Situation 8 : « au moins un ».

« L'événement contraire de « au moins une boule rouge » est « aucune boule rouge », de probabilité 0,63=0,2160{,}6^3=0{,}216. Donc P(au moins une rouge)=1−0,216=0,784P(\text{au moins une rouge})=1-0{,}216=0{,}784. »

Situation 9 : justifier une loi binomiale.

« On répète 1010 fois, de façon identique et indépendante, une épreuve de Bernoulli de paramètre p=0,3p=0{,}3 (succès : « la pièce est défectueuse »).

Soit XX le nombre de succès.

Donc XX suit la loi binomiale B(10 ;0,3)\mathcal B(10\,;0{,}3). »

⚠️ Les quatre éléments : répétition identique, indépendance, succès défini, paramètres nn et pp.

Situation 10 : calculer P(X=k)P(X=k).

« Pour tout kk entier de 00 à 1010, P(X=k)=(10k) 0,3k 0,710−kP(X=k)=\dbinom{10}k\,0{,}3^k\,0{,}7^{10-k}. Donc P(X=3)=(103)×0,33×0,77≈0,267P(X=3)=\dbinom{10}3\times0{,}3^3\times0{,}7^7\approx0{,}267. »

Situation 11 : P(X≤k)P(X\le k) et P(X≥k)P(X\ge k).

« P(X≤2)P(X\le2) se calcule avec la fonction de répartition de la calculatrice : ≈0,383\approx0{,}383. P(X≥3)=1−P(X≤2)≈0,617P(X\ge3)=1-P(X\le2)\approx0{,}617. »

⚠️ P(X≥k)=1−P(X≤k−1)P(X\ge k)=1-P(X\le\mathbf{k-1}). Écris l'événement contraire.

Situation 12 : espérance, variance, écart-type.

« XX suit B(20 ;0,038)\mathcal B(20\,;0{,}038), donc E(X)=np=0,76E(X)=np=0{,}76, V(X)=np(1−p)≈0,731V(X)=np(1-p)\approx0{,}731 et σ(X)=V(X)≈0,855\sigma(X)=\sqrt{V(X)}\approx0{,}855. Interprétation : sur 2020 pièces, on observe en moyenne 0,760{,}76 pièce défectueuse. »

Situation 13 : un seuil avec les logarithmes.

« 1−0,962n≥0,95  ⟺  0,962n≤0,05  ⟺  nln⁡0,962≤ln⁡0,051-0{,}962^n\ge0{,}95\iff0{,}962^n\le0{,}05\iff n\ln0{,}962\le\ln0{,}05. Comme ln⁡0,962<0\ln0{,}962<0, on divise en renversant l'inégalité : n≥ln⁡0,05ln⁡0,962≈77,3n\ge\dfrac{\ln0{,}05}{\ln0{,}962}\approx77{,}3. Donc n≥78n\ge78. »

⚠️ Renverse l'inégalité et arrondis à l'entier supérieur.

Situation 14 : arbre et loi binomiale mêlés (choix préalable).

« Sachant U2U_2, on répète 44 fois, de façon identique et indépendante, une épreuve de Bernoulli de paramètre 0,750{,}75 : YY suit B(4 ;0,75)\mathcal B(4\,;0{,}75) conditionnellement à U2U_2. (U1,U2)\left(U_1,U_2\right) est une partition : P(Y=3)=P(U1)PU1(Y=3)+P(U2)PU2(Y=3)=1564P(Y=3)=P(U_1)P_{U_1}(Y=3)+P(U_2)P_{U_2}(Y=3)=\dfrac{15}{64}. Donc P(Y=3)(U2)=27/12815/64=910P_{(Y=3)}(U_2)=\dfrac{27/128}{15/64}=\dfrac9{10}. »

💡 La loi binomiale est conditionnelle au choix préalable ; on combine avec les probabilités totales.

2. Avant / après sur les probabilités

a) Une loi binomiale.

❌ « XX suit une loi binomiale, donc P(X=3)=(103)×0,33×0,77P(X=3)=\dbinom{10}3\times0{,}3^3\times0{,}7^7. »

✅ « On répète 1010 fois, de façon identique et indépendante, une épreuve de Bernoulli de succès « la pièce est défectueuse », p=0,3p=0{,}3. Donc X∼B(10 ;0,3)X\sim\mathcal B(10\,;0{,}3) et P(X=3)=(103) 0,33 0,77≈0,267P(X=3)=\dbinom{10}3\,0{,}3^3\,0{,}7^7\approx0{,}267. »

b) Un seuil.

❌ « 0,95n≤0,10{,}95^n\le0{,}1 donc n≤ln⁡0,1ln⁡0,95n\le\dfrac{\ln0{,}1}{\ln0{,}95}, soit n≤44n\le44. »

✅ « 0,95n≤0,1  ⟺  nln⁡0,95≤ln⁡0,1  ⟺  n≥ln⁡0,1ln⁡0,95≈44,90{,}95^n\le0{,}1\iff n\ln0{,}95\le\ln0{,}1\iff n\ge\dfrac{\ln0{,}1}{\ln0{,}95}\approx44{,}9, car ln⁡0,95<0\ln0{,}95<0. Donc n≥45n\ge45. »

La première n'a pas renversé l'inégalité.

c) Une probabilité conditionnelle.

❌ « P(T∣M)=P(M)P(T)P(T\mid M)=\dfrac{P(M)}{P(T)}. »

✅ « PT(M)=P(M∩T)P(T)P_T(M)=\dfrac{P(M\cap T)}{P(T)} avec P(M∩T)=P(M)PM(T)P(M\cap T)=P(M)P_M(T). »

d) L'indépendance.

❌ « Les événements sont incompatibles, donc indépendants. »

✅ « P(E∩F)=0≠0,15=P(E)P(F)P(E\cap F)=0\neq0{,}15=P(E)P(F) : les événements EE et FF ne sont pas indépendants. »

3. Les erreurs de rédaction propres à ce chapitre

  • Commencer les calculs sans avoir défini les événements.
  • Confondre PA(B)P_A(B) et PB(A)P_B(A), ou oublier le facteur P(A)P(A) dans P(A∩B)P(A\cap B).
  • Oublier un chemin de l'arbre dans la formule des probabilités totales.
  • Confondre indépendants et incompatibles.
  • Affirmer « XX suit une loi binomiale » sans justification.
  • Utiliser une loi binomiale pour un tirage sans remise ou avec un choix préalable non traité.
  • Écrire P(X≥k)=1−P(X≤k)P(X\ge k)=1-P(X\le k).
  • Ne pas renverser l'inégalité en divisant par un logarithme négatif, ou arrondir le seuil à l'entier inférieur.

4. La check-list du chapitre

  • J'ai défini les événements et traduit les données de l'énoncé.
  • J'ai cité la formule utilisée (composées, totales, conditionnelle).
  • J'ai vérifié qu'il s'agit bien d'une partition et pris tous les chemins.
  • J'ai justifié l'indépendance (avec remise, énoncé).
  • Pour une loi binomiale, j'ai écrit identique, indépendant, succès, nn, pp.
  • Pour « au moins un » et P(X≥k)P(X\ge k), j'ai écrit l'événement contraire avec le bon indice.
  • Pour un seuil, j'ai renversé l'inégalité et arrondi à l'entier supérieur.
  • Ma conclusion est en contexte, avec la valeur exacte ou approchée.

😄 Une probabilité supérieure à 11, ça n'existe pas. Si tu en trouves une, c'est que tu as oublié un « 1−1- » quelque part, ou que tu joues au loto avec un budget infini.

Un doute sur ce chapitre ? On en parle ensemble, sans engagement.

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