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Plan
1
Probabilité conditionnelle et indépendance

    • Exemple introductif
    • Définition
    • Formule des probabilités totales
    • Formule de Bayes
    • Indépendance



2
Exemple introductif
  • Expérience : lancé d’un dé rouge et d’un dé bleu. On regarde la somme des deux dés
  • W={2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}
      • P(S=2)=P(S=12)=1/36 ,
      • P(S=3)=P(S=11)=2/36=1/18,
      • P(S=4)=P(S=10)=3/36=1/12
      • P(S=5)=P(S=9)=4/36=1/9
      • P(S=6)=P(S=8)=5/36
      • P(S=7)=6/36=1/6


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Exemple introductif (suite)
  • J’ajoute une information : le dé rouge affiche un 3.
  • Quelle est maintenant la probabilité pour que la somme des deux dés soit 2?


  • La probabilité pour que la somme soit 7?


  • La probabilité pour que la somme soit 9?
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Exemple introductif (suite et fin)
  • La probabilité pour que la somme vaille 2 est de 1/36, elle diminue et devient 0 si on sait que le dé rouge porte un 3
  • La probabilité pour que la somme vaille 7 est de 1/6, elle reste de 1/6 si on sait que le dé rouge porte un 3
  • La probabilité pour que la somme vaille 9 est de 1/9, elle augmente et devient 1/6 si on sait que le dé rouge porte un 3



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Définition
  •    Soient E et F deux événement, F ayant une probabilité non nulle. On appelle probabilité de E sachant F, et l’on note P(E|F) la quantité P(EÇF)/P(F)


  •    On ne regarde que les cas où l’événement F est réalisé, et parmi ceux-ci on comptabilise ceux où E et F à la fois sont réalisés.
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Montrer que P(.|F) est une probabilité
7
Exercice 2.1
  • On jette deux dés, quelle est la probabilité pour que l’un au moins d’entre eux soit un six sachant que les deux dés sont différents
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Exercice 2.2

  • Montrez que
  • Si B est inclus dans A, alors P(A|B)=1
  • Si A est inclus dans B, alors P(A|B)=P(A)/P(B)
  • Si A et B sont disjoints alors P(A|B)=0
9
Exercice 2.3
  • Une urne contient 8 boules jaunes, 10 boules blanches et 5 boules rouges. On tire une boule au hasard, quelle est la probabilité pour qu’elle soit rouge sachant qu’elle n’est pas jaune.
10
Exercice 2.4
  •    Pierre  provient d’une famille de deux enfants, quelle est la probabilité pour qu ’il ait une sœur?


  • Pierre  est l’ainé d’une famille de deux enfants, quelle est la probabilité pour qu ’il ait une sœur?


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Probabilité de l’intersection
  • De la définition des probabilités conditionnelles, il vient :
  • P(A Ç B) =P(A|B)P(B)=P(A)P(B|A)
  • On peut généraliser cette formule à une intersection d ’un nombre quelconque d’événements


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Preuve
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Exercice 2.5
  •    On divise un jeu de 52 cartes en 4 piles de 13 cartes. On cherche la probabilité pour que chaque pile contienne un as.
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Formule des probabilités totales
  • Soient E et F deux événements. Notons l’événement complémentaire de F.


  • Théorème :P(E)=P(E|F)P(F)+P(E|   )P(  )



15
Preuve du théorème des probabilités totales


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Généralisation
  • Soient Fi une famille d’événements formant une partition de W.


  • Théorème :P(E)=
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Exercice 2.6
  • Dans un chapeau, trois cartes : l’une à deux faces rouges, une autre  deux faces noires et la dernière a une face rouge et une face noire.
  • On tire une carte au hasard, sa face visible est rouge, quelle est la probabilité pour que l’autre face soit noire ?
18
Exercice 2.7
  • On lance un dé, puis une pièce est lancé le nombre de fois indiqué par le dé.
    • Trouvez la probabilité pour que toutes les pièces tombent sur pile
    • Sachant que toutes les pièces sont des piles, trouver la probabilité pour que le résultat du dé ait été 1,2,3,4,5 et 6.

19
Formule de Bayes
  • P(A|B)=P(B|A).P(A)/P(B)
  • Preuve:


20
Exercice 2.8
  • Lors d’un QCM, un étudiant à le choix entre m réponses. Il connaît la réponse avec probabilité p, et dans ce cas choisit la bonne case, sinon il choisit aléatoirement une des m cases.
  • Quelle est la probabilité pour que l’étudiant connaisse la réponse, sachant qu’il a choisit la bonne case.
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Événements indépendants
  • Intuitivement, deux événements A et B sont indépendants si et seulement si le fait de savoir que l’événement B est réalisé ne donne aucune information sur l’événement A, c’est à dire
  • P(A|B)=P(A)
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Événements indépendants
  • Définition : Deux événements A et B sont indépendants si et seulement si :
  • P(A Ç B)=P(A)P(B)
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Propriétés équivalentes
  • Deux événements A et B sont indépendants si et seulement si :
  • P(A | B)=P(A)
  • Deux événements A et B sont indépendants si et seulement si :
  • P(B | A)=P(B)


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Exercice 2.9
  • On suppose que A et B sont des événements indépendants dans une expérience.
  • Montrez que chacune des paires d ’événements suivantes est indépendante:
    • Ac, B
    • A, Bc
    • Ac, Bc

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Généralisation à n événements
  • Les événements E1,E2,…En forment une famille  d ’événements indépendants si et seulement si pour tout sous ensemble de la famille


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Exercice 2.10
  • Donner un exemple de trois événements deux à deux indépendants, mais pas trois à trois indépendants.
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Exercice 2.11
  • Un groupe d’élèves de l’ESSI contient 4 garçons et 6 filles de première année. Il contient 6 garçons de seconde année. Combien doit il comporter de filles pour que le sexe et l’année soient des facteurs indépendants dans le choix d’un élève au hasard dans ce groupe.
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Exercice 2.12
  • Un laboratoire d’analyse médicale assure avec une fiabilité de 95% la détection d’une maladie lorsqu’elle est effectivement présente. Le test indique aussi un résultat faussement positif pour  1% des personnes non atteintes.
  • En fait, 0,5% de la population est atteinte. Quelle est la probabilité pour qu’une personne soit effectivement malade lorsque le résultat du test est positif.
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Exercice 2.13
  • Une urne contient b boules blanches et r boules rouges. On effectue k tirages,k <r ,et on adopte la règle suivante: si on tire une boule blanche, on la remet, si on tire une boule rouge, on la remplace par c boules blanches.
  • Quelle est la probabilité de tirer k  boules rouges?
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Exercice 2.14
  • Transmission de messages. Considérons la transmission d’un message “Oui” ou “Non” dans une population. Chaque personne transmet le message qu’elle a reçu avec la probabilité p et le message contraire avec la probabilité q=1-p.
  • Soit Xn le message reçu par le nième individu In . On suppose que X1 était le message “Oui”. Calculer la probabilité que Xn soit le message “Oui”.