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5e

Probabilités — Exercices d'application

1. Vocabulaire du hasard

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Exercice 1 — ⭐⭐

On tire une carte au hasard dans un jeu de 32 cartes (8 cartes de chaque couleur : cœur, carreau, trèfle, pique).

  1. Quelle est l’expérience aléatoire ?
  2. Combien y a-t-il d’issues possibles ?
  3. Combien d’issues appartiennent à l’évènement « tirer un cœur » ?
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  1. L’expérience aléatoire est l’action dont le résultat dépend du hasard : ici, c’est le tirage d’une carte dans le jeu.
  2. Chaque carte du jeu constitue une issue possible : comme le jeu comporte 3232 cartes, il y a donc 3232 issues possibles.
  3. L’événement « tirer un cœur » regroupe toutes les cartes de la couleur cœur : comme il y a 88 cartes de chaque couleur, cet événement est composé de 88 issues.

2. Calculer une probabilité

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Exercice 2 — ⭐⭐⭐

  1. On lance un dé équilibré à 6 faces. Quelle est la probabilité d’obtenir un multiple de 3 ?
  2. Dans le jeu de 32 cartes, quelle est la probabilité de tirer un cœur (voir exercice 1) ?
  3. Un sac contient 3 billes vertes, 5 billes jaunes et 2 billes noires. Quelle est la probabilité de tirer une bille jaune ?
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En situation d’équiprobabilité, la probabilité d’un événement est le rapport entre le nombre d’issues favorables et le nombre total d’issues.

  1. Les multiples de 33 compris entre 11 et 66 sont 33 et 66, soit 22 issues favorables sur les 66 possibles : 26=13\dfrac{2}{6} = \dfrac{1}{3}.
  2. D’après l’exercice précédent, il y a 88 issues favorables (les cœurs) sur 3232 issues totales : 832=14\dfrac{8}{32} = \dfrac{1}{4}.
  3. Le sac contient au total 3+5+2=103 + 5 + 2 = 10 billes, dont 55 jaunes : 510=12\dfrac{5}{10} = \dfrac{1}{2}.

3. Exploiter des fréquences observées

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Exercice 3 — ⭐⭐⭐⭐ Le dé truqué ?

On lance 200 fois un dé et on obtient : 28 fois le 1, 30 fois le 2, 68 fois le 3, 29 fois le 4, 22 fois le 5, 23 fois le 6.

  1. Calcule la fréquence observée de chaque face.
  2. Si le dé était parfaitement équilibré, quelle serait la probabilité théorique de chaque face ?
  3. Que peux-tu penser de ce dé ?
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  1. La fréquence observée de chaque face s’obtient en divisant son nombre d’apparitions par le nombre total de lancers (200200) : Face 1, 28÷200=0,1428 \div 200 = 0{,}14 ; Face 2, 30÷200=0,1530 \div 200 = 0{,}15 ; Face 3, 68÷200=0,3468 \div 200 = 0{,}34 ; Face 4, 29÷200=0,14529 \div 200 = 0{,}145 ; Face 5, 22÷200=0,1122 \div 200 = 0{,}11 ; Face 6, 23÷200=0,11523 \div 200 = 0{,}115.
  2. Pour un dé parfaitement équilibré, chaque face a exactement la même chance de sortir : la probabilité théorique de chaque face est donc 16≈0,167\dfrac{1}{6} \approx 0{,}167.
  3. En comparant les fréquences observées à la probabilité théorique de 0,1670{,}167, on remarque que la face 33 sort beaucoup plus souvent que prévu (0,340{,}34, soit environ le double), tandis que les autres faces sortent plutôt un peu moins souvent que prévu. Cet écart, trop important pour être simplement dû au hasard sur 200200 lancers, suggère que ce dé est probablement truqué, en faveur de la face 33.

4. Situer une probabilité sur une échelle

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Exercice 4 — ⭐⭐

Un sac opaque contient 10 boules indiscernables au toucher : 4 rouges, 3 vertes et 3 jaunes. On tire une boule au hasard.

  1. Quelle est la probabilité de tirer une boule rouge ?
  2. Quelle est la probabilité de tirer une boule bleue ? Que peux-tu dire de cet évènement ?
  3. Quelle est la probabilité de tirer une boule rouge, verte ou jaune ? Que peux-tu dire de cet évènement ?
  4. Parmi les trois couleurs présentes dans le sac, laquelle est la plus probable à tirer ? Justifie en comparant les probabilités.
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  1. Il y a 44 boules rouges sur 1010 boules au total : P(rouge)=410=25P(\text{rouge}) = \dfrac{4}{10} = \dfrac{2}{5}.
  2. Il n’y a aucune boule bleue dans le sac : cet évènement est impossible, sa probabilité est 00.
  3. Toutes les boules du sac sont soit rouges, soit vertes, soit jaunes : cet évènement est certain, sa probabilité est 11.
  4. P(rouge)=410=0,4P(\text{rouge}) = \dfrac{4}{10} = 0{,}4, P(vert)=310=0,3P(\text{vert}) = \dfrac{3}{10} = 0{,}3 et P(jaune)=310=0,3P(\text{jaune}) = \dfrac{3}{10} = 0{,}3. La probabilité la plus grande est celle du rouge : c’est donc la couleur la plus probable.