MATHÉMATIQUES · 1ʳᵉ

Probabilités conditionnelles et indépendance — exercices corrigés

63 exercices pour t'entraîner sur Probabilités conditionnelles et indépendance en 1ʳᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.

Découvrir20 exercices

01Découvrir

Comment se lit la notation PB(A) ?

  • A

    Probabilité de B sachant A

  • B

    Probabilité de A sachant B

  • C

    Probabilité de A et de B

  • D

    Probabilité de A ou de B

Correction
Réponse.

B

La notation PB(A) se lit « probabilité de A sachant B » : c'est la probabilité que l'événement A se réalise, sous l'hypothèse que B est déjà réalisé. L'événement écrit en indice (B) est celui qu'on suppose acquis ; l'événement entre parenthèses (A) est celui dont on cherche la probabilité.

Si tu as répondu A, tu as inversé le conditionnement : c'est l'erreur la plus fréquente du chapitre. Si tu as répondu C, tu confonds avec P(AB) ; si tu as répondu D, avec P(AB).

Mémo : l'indice, c'est le « sachant ». On se place dans l'univers où B est vrai.

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02Découvrir

Quelle est la formule de définition de la probabilité conditionnelle PB(A), pour P(B)0 ?

  • A

    PB(A)=P(A)×P(B)

  • B

    PB(A)=P(AB)P(B)

  • C

    PB(A)=P(B)P(AB)

  • D

    PB(A)=P(AB)P(B)

Correction
Réponse.

B

Par définition, PB(A)=P(AB)P(B). Au numérateur figure la probabilité de l'intersection (les deux événements réalisés), au dénominateur la probabilité de l'événement qu'on suppose acquis, B, qui joue le rôle de nouvel univers de référence.

Si tu as répondu C, tu as inversé numérateur et dénominateur. Si tu as répondu D, tu as mis la réunion au lieu de l'intersection : or « sachant B » restreint à B, donc on ne garde que la part de A dans B, c'est-à-dire AB.

Mémo : conditionnelle = intersection sur condition.

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03Découvrir

Dans une classe d'un lycée de Rabat, on a P(AB)=14 et P(B)=12. Calcule PB(A). Donne le résultat sous forme a/b irréductible.

Correction
Réponse.

12, soit 1/2 sous forme irréductible.

On applique directement la définition de la probabilité conditionnelle : PB(A)=P(AB)P(B)=1/41/2=14×21=24=12.

Diviser par une fraction revient à multiplier par son inverse : 1/41/2=14×2=12.

La fraction 12 est irréductible car \pgcd(1;2)=1.

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04Découvrir

On tire une carte au hasard dans un jeu de 32 cartes. Sachant que la carte tirée est un cœur (il y a 8 cœurs), quelle est la probabilité que ce soit la dame de cœur ? Donne le résultat sous forme a/b irréductible.

Correction
Réponse.

18, soit 1/8 sous forme irréductible.

Une fois qu'on sait que la carte est un cœur, l'univers se réduit aux 8 cœurs. Parmi eux, une seule est la dame de cœur. Donc, dans cet univers réduit : Pcœur(dame de cœur)=18.

On retrouve le même résultat par la formule, avec P(cœurdame de cœur)=132 et P(cœur)=832 : 1/328/32=18.

La fraction 18 est irréductible.

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05Découvrir

Sur un arbre pondéré, depuis un nœud partent deux branches. L'une porte la probabilité 37. Quelle est la probabilité portée par l'autre branche ? Donne le résultat sous forme a/b irréductible.

Correction
Réponse.

47, soit 4/7 sous forme irréductible.

Première règle de l'arbre pondéré : la somme des probabilités des branches issues d'un même nœud vaut 1. Donc la branche manquante vaut 137=7737=47.

La fraction 47 est irréductible car \pgcd(4;7)=1.

Mémo : depuis un nœud, les branches couvrent tous les cas possibles à cette étape, donc elles somment toujours à 1. C'est ton garde-fou pour repérer une erreur sur un arbre.

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06Découvrir

Sur un arbre pondéré, un chemin est formé de deux branches successives portant les probabilités 25 puis 12. Quelle est la probabilité de ce chemin ? Donne le résultat sous forme a/b irréductible.

Correction
Réponse.

15, soit 1/5 sous forme irréductible.

Deuxième règle de l'arbre pondéré : la probabilité d'un chemin est le produit des probabilités de ses branches. 25×12=210=15.

On simplifie 210 par 2 : 210=15, qui est irréductible.

Mémo : sur un chemin, on multiplie (c'est la formule des probabilités composées) ; pour réunir plusieurs chemins en un événement, on additionne.

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07Découvrir

Quelle égalité caractérise l'indépendance de deux événements A et B ?

  • A

    P(AB)=P(A)+P(B)

  • B

    P(AB)=0

  • C

    P(AB)=P(A)×P(B)

  • D

    P(AB)=P(A)×P(B)

Correction
Réponse.

C

Deux événements A et B sont indépendants si et seulement si P(AB)=P(A)×P(B). C'est le critère officiel : on compare la probabilité de l'intersection au produit des probabilités.

Si tu as répondu B, tu as confondu avec l'incompatibilité (AB=), qui est une notion opposée. Deux événements incompatibles de probabilités non nulles sont au contraire dépendants. Si tu as répondu A, tu confonds avec une propriété de la réunion d'événements incompatibles.

Mémo : indépendance on multiplie les probabilités.

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08Découvrir

On donne P(A)=13, P(B)=12 et P(AB)=16. Les événements A et B sont-ils indépendants ?

  • A

    Oui, car P(AB)=P(A)×P(B)

  • B

    Non, car P(AB)0

  • C

    Non, car P(A)P(B)

  • D

    Oui, car A et B sont incompatibles

Correction
Réponse.

A

On calcule le produit P(A)×P(B)=13×12=16. On le compare à P(AB)=16. Les deux sont égaux, donc A et B sont indépendants.

Si tu as répondu B, tu confonds indépendance et incompatibilité : avoir P(AB)0 n'empêche en rien l'indépendance. Si tu as répondu D, attention : A et B ne sont pas incompatibles ici, puisque P(AB)=160.

Mémo : pour décider de l'indépendance, calcule P(A)×P(B) et compare à P(AB) — rien d'autre.

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09Découvrir

On lance une pièce équilibrée deux fois de suite. Les lancers sont indépendants. Quelle est la probabilité d'obtenir « pile » aux deux lancers ? Donne le résultat sous forme a/b irréductible.

Correction
Réponse.

14, soit 1/4 sous forme irréductible.

Chaque lancer donne « pile » avec probabilité 12, indépendamment de l'autre. Pour une succession d'épreuves indépendantes, on multiplie les probabilités : P(pile puis pile)=12×12=14.

La fraction 14 est irréductible.

Mémo : la pièce n'a pas de mémoire, le deuxième lancer ignore tout du premier. C'est l'image type de l'indépendance.

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10Découvrir

On lance un dé équilibré deux fois de suite, les lancers étant indépendants. Quelle est la probabilité d'obtenir un 6 aux deux lancers ? Donne le résultat sous forme a/b irréductible.

Correction
Réponse.

136, soit 1/36 sous forme irréductible.

À chaque lancer, la probabilité d'obtenir un 6 est 16. Les lancers étant indépendants, on multiplie : P(6 puis 6)=16×16=136.

La fraction 136 est irréductible car \pgcd(1;36)=1.

Mémo : « deux 6 d'affilée » est bien plus rare qu'un seul 6 ; multiplier deux probabilités inférieures à 1 donne un résultat plus petit que chacune.

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11Découvrir

Pour tous événements A et B de probabilités non nulles, on a toujours PB(A)=PA(B). Vrai ou faux ?

  • A

    Vrai

  • B

    Faux

Correction
Réponse.

B

C'est faux en général. La définition donne PB(A)=P(AB)P(B) et PA(B)=P(AB)P(A). Le numérateur est le même (P(AB)), mais le dénominateur diffère : P(B) d'un côté, P(A) de l'autre. Ces deux nombres ne sont égaux que dans le cas particulier où P(A)=P(B).

Confondre PB(A) et PA(B) — inverser le conditionnement — est l'erreur la plus coûteuse du chapitre : c'est elle qui fait croire qu'un test « fiable à 95% » donne 95% de chances d'être malade quand il est positif.

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12Découvrir

« Deux événements indépendants sont nécessairement incompatibles. » Vrai ou faux ?

  • A

    Vrai

  • B

    Faux

Correction
Réponse.

B

C'est faux. Indépendance et incompatibilité sont des notions différentes, voire opposées.

  • Incompatibles : AB=, donc P(AB)=0 (ils ne peuvent jamais coexister).
  • Indépendants : P(AB)=P(A)×P(B) (savoir l'un n'informe pas sur l'autre).

Si A et B ont des probabilités non nulles et sont incompatibles, alors P(AB)=0 mais P(A)×P(B)>0 : ils sont au contraire dépendants. Apprendre que A est réalisé t'apprend alors avec certitude que B ne l'est pas.

Mémo : incompatibilité = une forme extrême de dépendance, pas d'indépendance.

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13Découvrir

Sur un arbre pondéré, la probabilité d'un chemin s'obtient en additionnant les probabilités des branches qui le composent. Vrai ou faux ?

  • A

    Vrai

  • B

    Faux

Correction
Réponse.

B

C'est faux. La probabilité d'un chemin s'obtient en multipliant les probabilités des branches (règle 2 de l'arbre, qui traduit les probabilités composées). On additionne uniquement quand on regroupe plusieurs chemins pour former un même événement (règle 3).

Retiens la distinction :

  • le long d'un chemin on multiplie ;
  • entre plusieurs chemins d'un même événement on additionne.

Inverser ces deux opérations est une erreur classique sur les arbres.

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14Découvrir

Une urne contient 4 jetons verts et 3 jetons rouges, soit 7 jetons. On en tire un, on le garde, puis on en tire un second (tirage sans remise). Sachant que le premier jeton tiré est vert, quelle est la probabilité que le second soit vert aussi ? Donne le résultat sous forme a/b irréductible.

Correction
Réponse.

12, soit 1/2 sous forme irréductible.

Après avoir retiré un jeton vert, il reste 6 jetons dans l'urne, dont 3 verts (il en restait 4, on en a enlevé un). La probabilité conditionnelle est donc PV1(V2)=36=12.

Le point clé : le tirage est sans remise, donc le premier tirage modifie la composition de l'urne. C'est une probabilité conditionnelle, pas une probabilité fixe 47.

La fraction 12 est irréductible.

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15Découvrir

On donne P(B)=13 et PB(A)=34. Calcule P(AB). Donne le résultat sous forme a/b irréductible.

Correction
Réponse.

14, soit 1/4 sous forme irréductible.

On utilise la formule des probabilités composées : P(AB)=P(B)×PB(A)=13×34=312=14.

On simplifie 312 par 3 : 312=14, qui est irréductible.

Mémo : cette formule est exactement ce qu'on lit le long d'un chemin d'arbre — probabilité du premier événement, multipliée par la probabilité du second sachant le premier.

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16Découvrir

Pour tout événement B de probabilité non nulle et différente de 1, quel couple d'événements forme toujours une partition de l'univers Ω ?

  • A

    B et Bˉ

  • B

    B et B

  • C

    B et

  • D

    B et Ω

Correction
Réponse.

A

Le couple {B,Bˉ} forme toujours une partition de l'univers : ces deux événements sont incompatibles (BBˉ=), de probabilités non nulles (puisque 0<P(B)<1), et leur réunion est Ω tout entier (une issue est soit dans B, soit dans Bˉ).

C'est la partition la plus simple et la plus utilisée dans la formule des probabilités totales : P(A)=P(B)PB(A)+P(Bˉ)PBˉ(A).

Les autres options ne marchent pas : B et ne couvrent pas Ω, et B et Ω ne sont pas incompatibles.

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17Découvrir

Pour une succession d'épreuves indépendantes, quel est le contraire de l'événement « obtenir au moins un succès » ?

  • A

    « Obtenir exactement un succès »

  • B

    « Obtenir aucun succès »

  • C

    « Obtenir tous les succès »

  • D

    « Obtenir au plus un succès »

Correction
Réponse.

B

Le contraire de « au moins un succès » est « aucun succès ». En effet, « au moins un » signifie « un ou plus » ; sa négation est donc « pas un seul », c'est-à-dire « aucun ».

C'est un réflexe central : calculer directement « au moins un » obligerait à additionner « exactement un », « exactement deux »… alors que « aucun » est un unique chemin, dont la probabilité est un simple produit. On conclut par P(au moins un)=1P(aucun).

Si tu as répondu A ou D, attention : « exactement un » et « au plus un » excluent les cas à plusieurs succès, ils ne sont pas le contraire de « au moins un ».

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18Découvrir

Les événements A et B sont indépendants, avec P(A)=0,3 et P(B)=0,4. Calcule P(AB).

Correction
Réponse.

0,12

Comme A et B sont indépendants, on applique directement le critère P(AB)=P(A)×P(B) : P(AB)=0,3×0,4=0,12.

Attention à ne pas additionner : 0,3+0,4=0,7 serait l'erreur. L'indépendance autorise précisément à multiplier les probabilités pour obtenir l'intersection.

Mémo : indépendants on multiplie.

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19Découvrir

Un événement A peut se produire par deux routes incompatibles B et Bˉ. On donne P(AB)=0,2 et P(ABˉ)=0,3. Calcule P(A) par la formule des probabilités totales.

Correction
Réponse.

0,5

La formule des probabilités totales avec la partition {B,Bˉ} donne P(A)=P(AB)+P(ABˉ)=0,2+0,3=0,5.

L'idée : l'événement A se décompose en deux morceaux disjoints, selon qu'on passe par B ou par Bˉ. Comme ces deux routes sont incompatibles et couvrent tous les cas, on additionne leurs probabilités.

C'est exactement la règle 3 de l'arbre pondéré : la probabilité d'un événement est la somme des chemins qui le réalisent.

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20Découvrir

Si A et B sont deux événements indépendants avec P(B)0, à quoi est égale PB(A) ?

  • A

    PB(A)=0

  • B

    PB(A)=P(A)

  • C

    PB(A)=P(B)

  • D

    PB(A)=1

Correction
Réponse.

B

Quand A et B sont indépendants, savoir que B est réalisé ne change rien à la probabilité de A : on a donc PB(A)=P(A). C'est même une définition équivalente de l'indépendance.

On le retrouve par le calcul : PB(A)=P(AB)P(B)=P(A)×P(B)P(B)=P(A), en utilisant P(AB)=P(A)×P(B).

Mémo : indépendance, c'est « la condition n'apporte aucune information » — la probabilité conditionnelle retombe sur la probabilité simple.

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Comprendre23 exercices

09Comprendre

Un test détecte une maladie. On sait que Pmalade(positif)=0,99 (le test détecte 99% des malades). Karim affirme : « donc si une personne est testée positive, elle a 99% de chances d'être malade. » Quelle est l'erreur de Karim ?

  • A

    Aucune, son raisonnement est correct

  • B

    Il confond Pmalade(positif) et Ppositif(malade)

  • C

    Il aurait dû écrire 0,99×0,99

  • D

    Il a oublié de soustraire les faux positifs de 0,99

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21Comprendre

Une urne contient 10 jetons : 4 verts et 6 rouges. Yasmine tire deux jetons successivement et sans remise, et veut la probabilité de tirer deux verts. Karim propose : « à chaque tirage, la probabilité de vert est 410, donc la réponse est 410×410=425. » A-t-il raison ?

  • A

    Oui : on multiplie bien les probabilités le long du chemin, donc 425.

  • B

    Non : sans remise, le second tirage dépend du premier, c'est 410×39=215.

  • C

    Non : il faut additionner les probabilités, soit 410+410=45.

  • D

    Oui pour la méthode, mais le calcul donne 810=45.

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22Comprendre

Une urne contient 7 boules : 3 blanches et 4 noires. On tire deux boules sans remise. Salma construit son arbre. Depuis le nœud « première boule blanche », elle écrit 26 vers « blanche » et 47 vers « noire ». Elle vérifie : « la somme fait presque 1, c'est bon. » Où est l'erreur de Salma ?

  • A

    Aucune : ces deux branches sont correctes.

  • B

    La branche vers « noire » est fausse : après une blanche retirée, il reste 6 boules, donc ce doit être 46, et alors les branches somment à 1.

  • C

    La branche vers « blanche » est fausse : ce doit être 36.

  • D

    Les deux branches doivent valoir 12 car il ne reste que deux issues.

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23Comprendre

Dans un lycée de Fès, on sait que P(interneboursier)=0,12 : 12% des élèves sont à la fois internes et boursiers. Sachant par ailleurs que 30% des élèves sont internes, Amine conclut : « donc parmi les internes, 12% sont boursiers », c'est-à-dire Pinterne(boursier)=0,12. A-t-il raison ?

  • A

    Oui : P(interneboursier) et Pinterne(boursier) désignent la même chose.

  • B

    Non : il faut diviser par P(interne), soit Pinterne(boursier)=0,120,30=0,40.

  • C

    Non : il faut multiplier, soit 0,12×0,30=0,036.

  • D

    Non : la réponse est 0,30, la proportion d'internes.

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Approfondir20 exercices

09Approfondir

À la kermesse de son lycée à Oujda, Amine hésite entre deux stands. Au stand A, il gagne avec probabilité 0,4 ; au stand B, avec probabilité 0,25. Il choisit le stand A avec probabilité 0,6 et le stand B avec probabilité 0,4, puis joue une partie.

  1. Quelle est la probabilité qu'Amine gagne ?
  2. Sachant qu'il a gagné, quelle est la probabilité qu'il ait joué au stand B ?

Détaille.

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15Approfondir

Une maladie touche 1% d'une population. Un test donne un résultat positif sur 90% des malades et sur 20% des bien-portants. Parmi les affirmations suivantes, laquelle est correcte ?

  • A

    P(positif)=0,90

  • B

    P(positif)=0,01×0,90+0,99×0,20=0,207

  • C

    P(positif)=0,90+0,202=0,55

  • D

    P(positif)=0,01×0,90=0,009

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18Approfondir

Une coopérative de dattes de Zagora teste ses cageots. Un cageot est « bon » avec probabilité 0,8 et « défectueux » avec probabilité 0,2. Un contrôle automatique accepte un cageot bon dans 95% des cas, et accepte par erreur un cageot défectueux dans 30% des cas.

  1. Quelle est la probabilité qu'un cageot soit accepté ?
  2. Sachant qu'un cageot a été accepté, quelle est la probabilité qu'il soit réellement défectueux ?

Détaille ton raisonnement.

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