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Loi binomiale

Publié le 08/08/2014

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LOI BINOMIALE I) Introduction 3 . 4 La probabilité qu'un tireur atteigne sa cible est p = 1. On suppose qu'il fait deux tirs et on note X la variable aléatoire associant à cette épreuve le nombre de succès obtenus. (X = 0, 1 ou 2) a) Calculer la probabilité des événements [X = 0], [X = 1] et [X = 2]. (On pourra s'aider d'un arbre "pondéré" et on désignera par S les succès et E les échecs). 2   P([ X = k ]) . b) Calculer k =0 2. On suppose maintenant qu'il fait six tirs et on note Y le nombre de succès obtenus. (Y ? {0 ; 1 ; ... ; 6}) On voudrait calculer la probabilité de l'événement [Y = 4]. a) Peut-on encore raisonner à l'aide d'un arbre ? b) Calculer la probabilité qu'il commence par quatre succès suivis de deux échecs. c) Mais les succès et les échecs n'apparaissent pas nécessairement dans cet ordre. Parmi les "mots" de six lettres qui ne contiennent que des S et des E, combien contiennent exactement quatre fois la lettre S ? d) En déduire la probabilité de l'événement [Y = 4]. II) Loi binomiale : définition 1) Définition Soit Ohm l'univers associé à une expérience aléatoire. Soit X une variable aléatoire définie sur Ohm. * ¡ On dit que X suit une loi binomiale de paramètres n ? et p ? [0 ; 1] lorsque : o X(Ohm) = {0 ; 1 ; ... ; n} k o pour tout k ? {0 ; 1 ; ... ; n}, P([X = k]) = Cn p k (1 - p) On note parfois X n- k B(n ; p). n n     P([ X = k ]) = Remarque : on a bien : k =0 k Cn p k (1 - p) n- k k =0 [ ] = p + (1 - p) = 1, ce qui explique pourquoi cette n loi est dite "binomiale". 2) Théorème une épreuve comportant deux issues (Succès et Echec). On note p la probabilité de Succès. ...

« Loi b in om ia le page 2 G.

C O ST A N TIN I M ais le s s u ccès e t le s é ch ecs n 'a p para is se n t p as n écessa ir e m en t d an s c et o rd re ...

V oic i u n m oyen d e d én o m bre r t o ute s le s p ossib ilité s d 'a p paritio n d es s u ccès e t é ch ecs : o n c o nsid ère l'e n se m ble d es " m ots " d e n le ttr e s q ui n e c o ntie n nen t q ue d es S e t d es E.

O n s a it q u'i l y e n a e x acte m en t C nk q ui c o ntie n nen t e x acte m en t k f o is la le ttr e S (e t d onc n - k f o is l a l e ttr e E). O n e n d éd uit : P ([X = k ]) = C nkpk( )1- - p n k e t c eci p our t o ut k Î { 0 ; 1 ; ...

; n }. R em arq ues : 1 .

Si o n n o te q l a p ro bab ilité d ' Ech ec, o n a : P ([X = k ]) = C nkpkqn k - 2 .

La p ro bab ilité d 'a v o ir n s u ccès e st : P ([X = n ]) = p n. 3 .

La p ro bab ilité d 'a v o ir a u cu n s u ccès e st : P ([X = 0 ]) = q n . P ar c o nsé q uen t, la p ro bab ilité d 'a v o ir a u m oin s u n s u ccès e st P( [X 1 ]) = 1 - P([X = 0 ]) = 1 - q n . E xem ple : R ep re n o ns l a s itu atio n d e l 'i n tr o ductio n : l a p ro bab ilité q u'u n t ir e u r a tte ig ne s a c ib le e st p = 3 4 . 1 ) O n s u p pose q u'i l t ir e n = 7 f o is .

Q uelle e st l a p ro bab ilité q u'i l a tte ig ne l a c ib le a u m oin s u ne f o is ? D eu x f o is ? 2 ) C om bie n d e f o is d oit- il t ir e r p our q ue l a p ro bab ilité d 'a tte in d re l a c ib le a u m oin s u ne f o is s o it s u p érie u re à 0 .9 5 ? 3 ) D éfin itio n ( V aria b le a lé ato ir e s u iv an t u ne l o i d e B ern o ulli) S oit  u ne é p re u ve c o m porta n t d eu x is su es ( Su ccès e t Ec h ec).

O n n o te p la p ro bab ilité d e Su ccès.

S oit X la v aria b le a lé ato ir e q ui e st é g ale à 1 e n c as d e Su ccès e t 0 s in o n.

A lo rs , o n d it q ue X s u it u ne lo i d e B ern o ulli d e para m ètr e s p.

O n n o te a lo rs : X B( 1 ; p) . R em arq ues : · La l o i d e B ern o ulli e st u n c as p artic u lie r d e l a l o i b in o m ia le o ù l 'é p re u ve  n 'e st r é alis é e q u'u ne s e u le f o is . · Si X B( 1 ; p) a lo rs P([X = 1 ]) = p e t P( [X = 0 ]) = 1 - p. · Toute v aria b le a lé ato ir e X s u iv an t u ne lo i b in o m ia le d e p ara m ètr e s n Î * e t p Î [ 0 ; 1 ] p eu t s 'é crir e c o m me s o m me X = X 1 + ...

+ X n o ù, p our to ut k Î { 0 ; 1 ; ...

n} , X k e st u ne v aria b le a lé ato ir e s u iv an t u ne lo i d e B ern o ulli d e p ara m ètr e p.

(X k v au t 1 e n c as d e Su ccès à l a kè m e r é alis a tio n d e  e t 0 s in o n) III) E sp éra n ce e t v aria n ce d e la lo i b in om ia le C om men ço ns p ar u n p etit e x erc ic e : d ém ontr e r q ue s i X B( 1 ; p) a lo rs X 2 B( 1 ; p) . O n a X 2(W ) = { 0 ; 1 } e t P( X 2= 1 ) = P(X = 1 ) = p, d onc X 2 B( 1 ; p) . 1 ) P ro positio n S i X B( 1 ; p) , a lo rs : E(X) = p e t V(X) = pq ( o ù q = 1 - p) D ém onstr a tio n : E(X) = P([X = 0 ]) ´ 0 + P([X = 1 ]) ´ 1 = q ´ 0 + p ´ 1 = p. V(X) = ( )EX2 - ( )EX 2 = ( )EX 2 - p2. »

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