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Leçon 4

Indépendance

Le cours écrit

4.1 Événements indépendants

Définition. Deux événements AA et BB sont indépendants si P(A∩B)=P(A)×P(B).P(A \cap B) = P(A) \times P(B).

Propriété. Si P(B)≠0P(B) \neq 0 : AA et BB sont indépendants si et seulement si P(A/B)=P(A)P(A/B) = P(A). Savoir que BB est réalisé ne change pas la probabilité de AA.

Démonstration. P(A/B)=P(A)  ⟺  P(A∩B)P(B)=P(A)  ⟺  P(A∩B)=P(A)×P(B)P(A/B) = P(A) \iff \dfrac{P(A \cap B)}{P(B)} = P(A) \iff P(A \cap B) = P(A) \times P(B).

Méthode. Pour montrer que deux événements sont indépendants, on calcule séparément P(A∩B)P(A \cap B) et P(A)×P(B)P(A) \times P(B), puis on compare.

Exemple 1. On lance un dé équilibré. AA « pair » ={2 ;4 ;6}= \{2\,;4\,;6\}, B={1 ;2}B = \{1\,;2\}, DD « au plus 33 » ={1 ;2 ;3}= \{1\,;2\,;3\}.

  • P(A∩B)=P({2})=16P(A \cap B) = P(\{2\}) = \dfrac16 et P(A)×P(B)=12×13=16P(A) \times P(B) = \dfrac12 \times \dfrac13 = \dfrac16 : AA et BB sont indépendants.
  • P(A∩D)=P({2})=16P(A \cap D) = P(\{2\}) = \dfrac16 et P(A)×P(D)=12×12=14P(A) \times P(D) = \dfrac12 \times \dfrac12 = \dfrac14 : AA et DD ne sont pas indépendants.

Propriété. Si AA et BB sont indépendants, alors A‾\overline{A} et BB le sont aussi (ainsi que AA et B‾\overline{B}, A‾\overline{A} et B‾\overline{B}).

Démonstration. BB est la réunion des événements incompatibles A∩BA \cap B et A‾∩B\overline{A} \cap B, donc P(A‾∩B)=P(B)−P(A∩B)=P(B)−P(A) P(B)=(1−P(A)) P(B)=P(A‾) P(B).P(\overline{A} \cap B) = P(B) - P(A \cap B) = P(B) - P(A)\,P(B) = \big(1 - P(A)\big)\,P(B) = P(\overline{A})\,P(B).

4.2 Indépendants ou incompatibles : ne pas confondre

  • Incompatibles : A∩B=∅A \cap B = \varnothing. C'est une propriété des ensembles, on la voit sans calcul.
  • Indépendants : P(A∩B)=P(A) P(B)P(A \cap B) = P(A)\,P(B). C'est une propriété des probabilités, qu'il faut calculer.

Si P(A)≠0P(A) \neq 0 et P(B)≠0P(B) \neq 0, deux événements incompatibles ne sont jamais indépendants : P(A∩B)=0P(A \cap B) = 0, alors que P(A) P(B)>0P(A)\,P(B) > 0. Par exemple, avec le dé, « pair » et « impair » sont incompatibles : si l'un est réalisé, l'autre ne peut pas l'être, ce qui est tout le contraire de l'indépendance.

4.3 Épreuves successives indépendantes

Quand on enchaîne plusieurs expériences qui n'ont aucune influence les unes sur les autres (lancers successifs d'un dé ou d'une pièce, tirages avec remise…), on dit que les épreuves sont indépendantes. On admet alors que :

la probabilité d'obtenir un résultat donné à chaque épreuve est le produit des probabilités de ces résultats.

Sur l'arbre, les probabilités des branches ne dépendent plus du chemin parcouru.

Exemple 2. On lance un dé équilibré puis une pièce équilibrée : P(« 6 puis pile »)=16×12=112P(\text{« } 6 \text{ puis pile »}) = \dfrac16 \times \dfrac12 = \dfrac{1}{12}.

Exemple 3. Avec l'urne de 55 rouges et 33 vertes, trois tirages avec remise : P(« rouge, rouge, verte »)=58×58×38=75512P(\text{« rouge, rouge, verte »}) = \dfrac58 \times \dfrac58 \times \dfrac38 = \dfrac{75}{512}. Avec les trois places possibles de la verte, on retrouve 3×75512=2255123 \times \dfrac{75}{512} = \dfrac{225}{512} (leçon 2).

Exemple 4. Un tireur atteint sa cible avec la probabilité 0,70{,}7 à chaque tir, les tirs étant indépendants. Sur trois tirs, la probabilité de ne jamais l'atteindre est 0,33=0,0270{,}3^3 = 0{,}027, donc la probabilité de l'atteindre au moins une fois est 1−0,027=0,9731 - 0{,}027 = 0{,}973.

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Exercice 8

  • Exercice 8 : indépendants ou non ?

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