Exercices corrigés — Probabilités (2nde)
🎲 Exercices — Probabilités
Univers • événements • probabilité simple • contraire • réunion/intersection •
probabilités conditionnelles • tableaux croisés • arbres • simulations.
Objectif : raisonner avec le bon ensemble de référence, compter proprement et interpréter les probabilités.
Exercice 1 — Dé équilibré — événements, contraire, réunion/intersection (pièges de langage)
2ndeOn lance un dé équilibré (faces 1 à 6). On note \(\Omega=\{1,2,3,4,5,6\}\).
Définir les événements suivants puis calculer leur probabilité :
- (a) \(A\) : « obtenir un multiple de 2 ».
- (b) \(B\) : « obtenir un nombre \(\ge 5\) ».
- (c) \(A\cap B\) et \(A\cup B\), puis \(P(A\cap B)\) et \(P(A\cup B)\).
- (d) Calculer \(P\big(\overline{A\cup B}\big)\) puis décrire l’événement \(\overline{A\cup B}\).
Exercice 2 — Deux dés — couples, somme, réunion/intersection (double comptage)
2ndeOn lance deux dés équilibrés. Une issue est un couple \((i;j)\) avec \(i\in\{1..6\}\), \(j\in\{1..6\}\). Donc \(|\Omega|=36\).
On définit :
- \(S\) : « la somme vaut 7 »
- \(D\) : « les deux dés donnent le même nombre (double) »
- \(P\) : « le produit des résultats est pair »
- (a) Déterminer \(P(S)\).
- (b) Déterminer \(P(D)\).
- (c) Déterminer \(P(S\cup D)\) en expliquant pourquoi il faut (ou non) enlever l’intersection.
- (d) Déterminer \(P(P)\) le plus vite possible, sans lister 36 couples.
Exercice 3 — Cartes — cœur/figure/rouge : formules + intersection (piège du “ou”)
2ndeOn tire une carte au hasard dans un jeu de 52 cartes (sans joker). Toutes les cartes sont équiprobables.
On note :
- \(C\) : « la carte est un cœur »
- \(F\) : « la carte est une figure (V, D, R) »
- \(R\) : « la carte est rouge (cœur ou carreau) »
- (a) Calculer \(P(C)\), \(P(F)\), \(P(R)\).
- (b) Calculer \(P(C\cap F)\) puis \(P(C\cup F)\).
- (c) Calculer \(P(R\cap F)\) puis \(P(R\cup F)\).
- (d) Calculer \(P\big(\overline{R\cup F}\big)\) et interpréter.
Exercice 4 — Urne — événement contraire + réunion/intersection (comptage propre)
2ndeUne urne contient 6 boules rouges (R), 4 bleues (B) et 2 vertes (V). On tire une boule au hasard.
On note :
- \(A\) : « tirer une rouge »
- \(E\) : « tirer une boule rouge ou bleue »
- \(V\) : « tirer une verte »
- (a) Calculer \(P(A)\), \(P(V)\), \(P(E)\).
- (b) Décrire \(\overline{E}\) et calculer \(P(\overline{E})\).
- (c) Calculer \(P(A\cup V)\) et \(P(A\cap V)\).
- (d) Calculer \(P(E\cap A)\) puis interpréter la réponse.
Exercice 5 — Deux tirages — avec remise vs sans remise (comparaison ultra piégeuse)
2ndeUne urne contient 5 boules noires (N) et 3 boules blanches (B). On effectue deux tirages.
On étudie deux expériences :
- Expérience 1 : tirages avec remise.
- Expérience 2 : tirages sans remise.
- (a) Avec remise : calculer \(P(\text{N puis B})\).
- (b) Sans remise : calculer \(P(\text{N puis B})\).
- (c) Dans chaque expérience, calculer \(P(\text{deux boules de même couleur})\).
- (d) Expliquer en 2 phrases pourquoi les réponses changent (ou pas) selon remise / sans remise.
Exercice 6 — Série d’essais — « au moins un » (méthode du contraire obligatoire)
2ndeOn lance une pièce équilibrée (Pile/Face). Les lancers sont indépendants.
- (a) En 4 lancers, calculer la probabilité d’obtenir au moins une fois Pile.
- (b) En 4 lancers, calculer la probabilité d’obtenir exactement 3 fois Pile.
- (c) En 6 lancers, calculer la probabilité d’obtenir aucune fois Face.
- (d) (piège) En 6 lancers, calculer la probabilité d’obtenir au plus une fois Face.
Exercice 7 — Données de probabilités — retrouver intersection / réunions (niveau tableau de Venn)
2ndeOn considère deux événements \(A\) et \(B\) dans un univers \(\Omega\). On connaît :
- \(P(A)=\dfrac{3}{5}\)
- \(P(B)=\dfrac{1}{2}\)
- \(P(A\cap B)=\dfrac{1}{4}\)
- (a) Calculer \(P(A\cup B)\).
- (b) Calculer \(P(A\setminus B)\) (c.-à-d. « \(A\) mais pas \(B\) »).
- (c) Calculer \(P\big(\overline{A\cup B}\big)\).
- (d) Calculer \(P(\overline{A}\cap B)\) (c.-à-d. « \(B\) mais pas \(A\) ») puis vérifier la cohérence (sommes = 1).
Exercice 8 — Entiers 1 à 60 — événements « divisible par » (inclusion-exclusion)
2ndeOn choisit au hasard un entier dans \(\{1,2,\dots,60\}\) (tous équiprobables).
On définit :
- \(A\) : « divisible par 4 »
- \(B\) : « divisible par 6 »
- (a) Calculer \(P(A)\) et \(P(B)\).
- (b) Calculer \(P(A\cap B)\).
- (c) Calculer \(P(A\cup B)\).
- (d) Calculer \(P(\overline{A\cup B})\) et donner une interprétation simple.
Exercice 9 — Contrôle qualité — défauts A/B, réunion/intersection (très réaliste)
2ndeDans une usine, on teste une pièce choisie au hasard. On note :
- \(A\) : « la pièce a un défaut d’assemblage »
- \(B\) : « la pièce a un défaut de peinture »
On sait que :
- \(P(A)=0{,}08\)
- \(P(B)=0{,}11\)
- \(P(A\cap B)=0{,}03\)
- (a) Calculer \(P(A\cup B)\) (au moins un défaut).
- (b) Calculer la probabilité qu’une pièce soit parfaite (aucun défaut).
- (c) Calculer la probabilité « défaut d’assemblage seul » (A mais pas B).
- (d) Sur 1 000 pièces, estimer le nombre de pièces parfaites si la fréquence observée est proche du modèle.
Exercice 10 — Challenge final — mix : 2 dés + contraire + réunion (niveau 20/20)
2ndeOn lance deux dés équilibrés. \(|\Omega|=36\) couples \((i;j)\).
On définit :
- \(A\) : « la somme est \(\ge 10\) »
- \(B\) : « au moins un des deux dés montre 6 »
- (a) Calculer \(P(A)\) en comptant les couples favorables.
- (b) Calculer \(P(B)\) en utilisant le contraire.
- (c) Calculer \(P(A\cap B)\).
- (d) Calculer \(P(A\cup B)\) et vérifier la cohérence (résultat entre 0 et 1).
Exercice 11 — Loi de probabilité — compléter et combiner des événements
2ndeUne expérience aléatoire possède quatre issues \(A,B,C,D\). On connaît :
- \(P(A)=0{,}18\)
- \(P(B)=0{,}27\)
- \(P(C)=x\)
- \(P(D)=0{,}22\)
- (a) Déterminer \(x\).
- (b) Calculer \(P(B\cup D)\).
- (c) Calculer \(P(\overline C)\).
- (d) Calculer la probabilité de l’événement \(E=\{B,C\}\).
Exercice 12 — Simulation — fréquence et stabilisation
2ndeUn modèle attribue à un succès la probabilité \(p=0{,}35\). Trois simulations donnent :
| Nombre d’essais | Succès | Fréquence |
|---|---|---|
| 50 | 22 | à calculer |
| 500 | 181 | à calculer |
| 5 000 | 1 764 | à calculer |
- (a) Calculer les trois fréquences.
- (b) Calculer, pour chacune, l’écart absolu à \(0{,}35\).
- (c) Quelle simulation est la plus proche du modèle ?
- (d) Quelle observation générale peut-on faire lorsque le nombre d’essais augmente ?
Exercice 13 — Tableau croisé — fréquence marginale et fréquence conditionnelle
2ndeOn choisit au hasard un élève parmi les 200 élèves du tableau.
| Sport | Pas sport | Total | |
|---|---|---|---|
| Interne | 52 | 28 | 80 |
| Externe | 48 | 72 | 120 |
| Total | 100 | 100 | 200 |
On note \(I\) : « l’élève est interne » et \(S\) : « l’élève pratique un sport ».
- (a) Calculer \(P(S)\).
- (b) Calculer \(P_I(S)\).
- (c) Calculer \(P_S(I)\).
- (d) Expliquer pourquoi les résultats de (b) et (c) ne répondent pas à la même question.
Exercice 14 — Inversion des conditionnements — ne pas confondre \(P_A(B)\) et \(P_B(A)\)
2ndeOn choisit un individu au hasard dans le tableau.
| B | non B | Total | |
|---|---|---|---|
| A | 50 | 30 | 80 |
| non A | 50 | 70 | 120 |
| Total | 100 | 100 | 200 |
- (a) Calculer \(P(A\cap B)\).
- (b) Calculer \(P_A(B)\).
- (c) Calculer \(P_B(A)\).
- (d) Calculer \(P(A\cup B)\) et comparer les deux probabilités conditionnelles obtenues.
Exercice 15 — Arbre pondéré — lire et calculer la probabilité d’un chemin
2ndeOn considère l’arbre pondéré suivant.
- (a) Vérifier les probabilités des branches complémentaires.
- (b) Calculer \(P(A\cap B)\).
- (c) Calculer \(P(\overline A\cap B)\).
- (d) Parmi ces deux chemins menant à \(B\), lequel est le plus probable et de combien ?
Exercice 16 — Situation concrète — construire et exploiter un arbre pondéré
2ndePour un trajet, \(60\%\) des voyageurs prennent le train. Parmi ceux qui prennent le train, \(80\%\) arrivent à l’heure. Parmi ceux qui ne prennent pas le train, \(50\%\) arrivent à l’heure.
On note \(T\) : « prendre le train » et \(H\) : « arriver à l’heure ».
- (a) Justifier les six pondérations de l’arbre.
- (b) Calculer \(P(T\cap H)\).
- (c) Calculer \(P(\overline T\cap\overline H)\).
- (d) Comparer les probabilités de ces deux chemins.
Exercice 17 — Arbre incomplet — retrouver une pondération manquante
2ndeUn arbre vérifie \(P(A)=0{,}35\), \(P_A(B)=0{,}60\) et \(P_{\overline A}(\overline B)=0{,}25\).
- (a) Calculer \(P(\overline A)\).
- (b) Calculer \(P_{\overline A}(B)\).
- (c) Calculer \(P(A\cap B)\).
- (d) Calculer \(P(\overline A\cap\overline B)\).
Exercice 18 — Test diagnostique — sensibilité, faux positifs et inversion
2ndeOn choisit au hasard une personne dans le tableau.
| Test + | Test - | Total | |
|---|---|---|---|
| Malade | 72 | 8 | 80 |
| Non malade | 46 | 874 | 920 |
| Total | 118 | 882 | 1 000 |
On note \(M\) : « malade » et \(+\) : « test positif ».
- (a) Calculer la sensibilité \(P_M(+)\).
- (b) Calculer la fréquence des faux positifs \(P_{\overline M}(+)\).
- (c) Calculer la spécificité \(P_{\overline M}(-)\).
- (d) Calculer \(P_+(M)\) et comparer avec la sensibilité.
Exercice 19 — Tableau incomplet — reconstruire les effectifs à partir d’une fréquence conditionnelle
2ndeUne population contient 240 individus. On sait que \(|A|=96\), \(|B|=150\) et \(P_A(B)=\dfrac58\).
| B | non B | Total | |
|---|---|---|---|
| A | à trouver | à trouver | 96 |
| non A | à trouver | à trouver | 144 |
| Total | 150 | 90 | 240 |
- (a) Compléter les quatre cellules intérieures du tableau.
- (b) Calculer \(P_B(A)\).
- (c) Calculer \(P(A\cup B)\).
- (d) Calculer la probabilité de n’appartenir ni à \(A\) ni à \(B\).
Exercice 20 — Tirages sans remise — probabilité conditionnelle au second tirage
2ndeUne urne contient 5 boules rouges et 3 boules bleues. On tire successivement deux boules sans remise.
- (a) Calculer la probabilité de tirer une rouge au premier tirage.
- (b) Sachant que la première boule est rouge, calculer la probabilité de tirer ensuite une bleue.
- (c) Calculer la probabilité du chemin « rouge puis bleue ».
- (d) Calculer la probabilité du chemin « bleue puis rouge » et comparer.
Exercice 21 — Avec remise / sans remise — mesurer l’effet sur les probabilités
2ndeUne urne contient 4 boules rouges et 6 bleues. On effectue deux tirages.
- (a) Avec remise, calculer la probabilité de tirer deux rouges.
- (b) Sans remise, calculer la probabilité de tirer deux rouges.
- (c) Avec remise, calculer la probabilité d’obtenir deux boules de même couleur.
- (d) Sans remise, calculer la même probabilité et comparer.
Exercice 22 — Deux dés — contraire et inclusion d’événements
2ndeOn lance deux dés équilibrés. On note \(A\) : « au moins un résultat est pair » et \(B\) : « la somme vaut 5 ».
- (a) Calculer \(P(A)\) en utilisant le contraire.
- (b) Calculer \(P(B)\).
- (c) Montrer que \(B\subset A\).
- (d) En déduire \(P(A\cup B)\) et \(P(A\cap B)\).
Exercice 23 — Jeu de 32 cartes — exactement un roi en deux tirages
2ndeDans un jeu de 32 cartes, il y a 4 rois et 28 cartes qui ne sont pas des rois. On tire deux cartes successivement sans remise.
- (a) Calculer la probabilité « roi puis non-roi ».
- (b) Calculer la probabilité « non-roi puis roi ».
- (c) En déduire la probabilité d’obtenir exactement un roi.
- (d) Calculer la probabilité d’obtenir au moins un roi par la méthode du contraire.
Exercice 24 — Loi des grands nombres — interpréter une stabilisation
2ndePour un phénomène, on envisage le modèle \(p=0{,}45\). Des simulations donnent les fréquences suivantes :
| n | 50 | 200 | 1 000 | 5 000 |
|---|---|---|---|---|
| Fréquence | 0,42 | 0,47 | 0,455 | 0,451 |
- (a) Calculer l’écart absolu à \(0{,}45\) pour chaque fréquence.
- (b) Ces observations sont-elles compatibles avec une stabilisation autour de \(0{,}45\) ?
- (c) Peut-on conclure que la probabilité réelle est exactement \(0{,}45\) ?
- (d) Dans le modèle proposé, quelle est la probabilité de l’événement contraire ?
Exercice 25 — Simulation Python — repérer et corriger une erreur de fréquence
2ndeLe programme suivant doit simuler une fréquence de succès de probabilité \(0{,}3\) :
s = 0
for k in range(n):
if random() < 0.3:
s = s + 1
return n/s- (a) Expliquer le rôle de la condition
random() < 0.3. - (b) Identifier l’erreur de la dernière ligne.
- (c) Donner la ligne correcte.
- (d) Si \(n=500\) et \(s=147\), calculer la fréquence renvoyée par la version corrigée.
Exercice 26 — Contrôle qualité — probabilités conditionnelles sur deux défauts
2ndeUne pièce est choisie au hasard parmi 400 pièces contrôlées.
| Défaut peinture | Pas défaut peinture | Total | |
|---|---|---|---|
| Défaut assemblage | 30 | 40 | 70 |
| Pas défaut assemblage | 70 | 260 | 330 |
| Total | 100 | 300 | 400 |
On note \(A\) : « défaut d’assemblage » et \(B\) : « défaut de peinture ».
- (a) Calculer \(P(A\cap B)\).
- (b) Calculer \(P_A(B)\).
- (c) Calculer \(P_B(A)\).
- (d) Calculer la probabilité qu’une pièce n’ait aucun des deux défauts.
Exercice 27 — Langage naturel et probabilités conditionnelles
2ndeDans un service numérique, \(60\%\) des utilisateurs se connectent principalement sur mobile. Parmi les utilisateurs mobiles, \(35\%\) utilisent une offre Premium.
On note \(M\) : « mobile » et \(P\) : « Premium ».
- (a) Traduire les deux informations sous forme \(P(M)\) et \(P_M(P)\).
- (b) Calculer \(P(M\cap P)\).
- (c) Une étude supplémentaire donne \(P_P(M)=0{,}70\). Comparer \(P_M(P)\) et \(P_P(M)\).
- (d) Sur 1 000 utilisateurs, combien le modèle associe-t-il au chemin « mobile et Premium » ?
Exercice 28 — Arbre algébrique — retrouver une probabilité à partir d’une intersection
2ndeDans un arbre, on sait que \(P(A)=x\), \(P_A(B)=\dfrac35\) et \(P(A\cap B)=\dfrac9{25}\).
- (a) Écrire l’équation reliant \(x\) aux données.
- (b) Déterminer \(x=P(A)\).
- (c) En déduire \(P(\overline A)\).
- (d) Calculer \(P(A\cap\overline B)\).
Exercice 29 — Réunion, intersection et parties exclusives — synthèse
2ndeDeux événements \(A\) et \(B\) vérifient \(P(A)=0{,}62\), \(P(B)=0{,}48\) et \(P(A\cap B)=0{,}25\).
- (a) Calculer \(P(A\cup B)\).
- (b) Calculer \(P(A\setminus B)\).
- (c) Calculer \(P(B\setminus A)\).
- (d) Calculer la probabilité de n’être ni dans \(A\) ni dans \(B\), puis vérifier que les quatre zones d’un diagramme de Venn totalisent 1.
Exercice 30 — Challenge final — filtre anti-phishing et inversion des conditionnements
2ndeOn analyse 2 000 courriels avec un filtre anti-phishing.
| Filtre + | Filtre - | Total | |
|---|---|---|---|
| Phishing | 180 | 20 | 200 |
| Légitime | 90 | 1 710 | 1 800 |
| Total | 270 | 1 730 | 2 000 |
On note \(P\) : « courriel de phishing » et \(+\) : « filtre déclenché ».
- (a) Calculer \(P(P)\).
- (b) Calculer \(P_P(+)\), la sensibilité du filtre.
- (c) Calculer \(P_{\overline P}(+)\), la fréquence des faux positifs.
- (d) Calculer \(P_+(P)\) puis expliquer pourquoi ce résultat n’est pas égal à celui de (b).