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Leçon 7
Schéma de Bernoulli et loi binomiale
Le cours écrit
7.1 Épreuve de Bernoulli
Définition. Une épreuve de Bernoulli est une expérience aléatoire qui n'a que deux issues : le succès , de probabilité , et l'échec , de probabilité .
Exemples : lancer une pièce (succès : pile, ) ; lancer un dé (succès : obtenir , ) ; répondre au hasard à une question à propositions dont une seule est juste (succès : bonne réponse, ).
7.2 Schéma de Bernoulli
Définition. Un schéma de Bernoulli de paramètres et est la répétition de épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes, de même probabilité de succès .
On s'intéresse au nombre de succès , qui prend les valeurs , , …, .
Exemple (). On représente les trois épreuves par un arbre à chemins. Chaque branche « succès » porte , chaque branche « échec » porte (les épreuves sont indépendantes).
- Un chemin avec succès et échec a pour probabilité , quel que soit l'ordre.
- Il y a tels chemins : , , . C'est le nombre de façons de choisir les épreuves réussies parmi , soit .
- Donc .
7.3 Loi binomiale
Théorème. Dans un schéma de Bernoulli de paramètres et , le nombre de succès suit la loi binomiale de paramètres et , notée :
Démonstration. Un chemin de l'arbre qui comporte succès et échecs a pour probabilité (produit des branches, épreuves indépendantes). Un tel chemin est déterminé par le choix des épreuves réussies parmi les : il y en a . On ajoute leurs probabilités.
Vérification. D'après la formule du binôme de Newton, .
Cas particuliers à connaître. (aucun succès), , et .
Exemple 1 (QCM au hasard). Un QCM comporte questions, chacune avec propositions dont une seule est juste. Un élève répond au hasard à chaque question. Les réponses sont indépendantes, donc le nombre de bonnes réponses suit .
- .
- .
- .
Loi complète (valeurs arrondies au millième) :
Exemple 2 (situation simplifiée). Un sachet de graines annonce un taux de germination de . On sème graines, qui germent indépendamment les unes des autres. Le nombre de graines qui germent suit : ; ; donc .
7.4 Espérance et variance d'une loi binomiale
Propriété (admise). Si suit la loi :
Vérification pour . vaut avec la probabilité et avec la probabilité : , , .
Exemple 1 (suite). : en répondant au hasard, on obtient en moyenne bonne réponse sur . .
Exercices 11 et 12
- Exercice 11 : reconnaître et utiliser une loi binomiale
- Exercice 12 : au moins un succès
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Corrigés
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