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Etude de tirages successifs dans une urne

Succession d'épreuves indépendantes

Étude de tirages successifs dans une urne

45 min

4 points

Intérêt du sujet  Dans ce sujet, on utilise essentiellement les données consignées dans un arbre dont les branches comportent des probabilités variables en fonction des précédentes. Il est donc nécessaire de bien en comprendre la mécanique.

 

Une urne contient trois boules blanches et deux boules noires.

On tire successivement trois boules en remettant la boule après tirage si celle-ci est noire et en ne remettant pas la boule après tirage si celle-ci est blanche. L'arbre ci-dessous, qui est à compléter, modélise la situation ; par exemple le chemin n° 3 est le chemin BNB.

056_matT_2000_00_51C_01

1. a) Calculer a

b) En déduire la valeur de b.

2. a) Justifier la valeur 12 portée par la première branche BB.

b) En déduire la valeur de c.

3. a) Montrer que e=25.

b) En déduire la valeur de d.

4. a) Montrer que h=i=j=k=12.

b) Calculer f et g.

c) Calculer l et m.

5. On appelle X la variable aléatoire qui à chaque tirage de trois boules associe le nombre de boules blanches obtenues.

a) Montrer que X(Ω)={0,1,2,3}.

b) Déterminer la loi de probabilité de X.

 

Les clés du sujet

1. b) 2. b) et 3. b) Utilisez la somme des probabilités portées par les branches d'une même racine.

2. a) Si la boule d'un tirage est blanche elle est n'est pas remise dans l'urne donc la composition de l'urne change en conséquence au tirage suivant.

3. et 4. Il faut connaître la composition de l'urne lors des tirages précédents.

5. a) Déterminez toutes les valeurs que peut prendre X.

b) Il s'agit de calculer les probabilités des événements {X=k} pour tout kX(Ω).

1. Connaître la signification des données figurant dans un arbre

a) Puisque l'urne contient 3 boules blanches, la probabilité de tirer une boule blanche est a=35.

à noter

b est la probabilité de tirer une boule noire.

b) « Tirer une boule noire » est l'événement complémentaire de « tirer une boule blanche » donc b=1a=25.

2. Interpréter les données de l'énoncé

a) On cherche la probabilité que la deuxième boule tirée soit blanche sachant que la première est blanche. Dans ce cas la composition de l'urne au deuxième tirage est de deux boules blanches et deux boules noires. C'est pourquoi la probabilité cherchée est égale à 24=12.

b) La somme des probabilités portées par les branches d'une même racine vaut 1 donc c=112=12.

3. Traduire en probabilités l'énoncé

a) On cherche la probabilité que la deuxième boule tirée soit noire sachant que la première est noire. Dans ce cas la composition de l'urne n'a pas changé au deuxième tirage. C'est pourquoi e=b=25.

b) Comme précédemment, on a : d=125=35.

4. Analyser un énoncé pour le traduire en termes probabilistes

a) Dans les chemins 3 à 6, on voit que lors des deux premiers tirages on a obtenu une boule blanche et une boule noire. C'est pourquoi, avant d'effectuer le troisième tirage, l'urne contient deux boules blanches et deux boules noires.

Ainsi : h=i=j=k=24=12.

b) Dans les chemins 1 et 2, on voit que les deux premiers triages ont fourni deux boules blanches. Avant d'effectuer le troisième tirage, l'urne contient donc une boule blanche et deux boules noires. C'est pourquoi f=13 et g=113=23.

c) Dans les chemins 7 et 8, on voit que les deux premiers triages ont fourni deux boules noires. Avant d'effectuer le troisième tirage, l'urne contient donc trois boules blanches et deux boules noires comme au départ. C'est pourquoi l=35 et m=135=25.

5. a) Déterminer les valeurs prises par une variable aléatoire

À l'issue des trois tirages il est possible d'obtenir aucune boule blanche (chemin 8), une boule blanche (chemins 4, 6 et 7), deux boules blanches (chemins 2, 3 et 5) ou trois boules blanches (chemin 1). Donc X(Ω)=0,1,2,3.

b) Résumer une loi de probabilité dans un tableau

à noter

La somme des probabilités est égale à 1.

Le tableau suivant résume la loi de probabilité de X.

Tableau de 2 lignes, 5 colonnes ;Corps du tableau de 2 lignes ;Ligne 1 : k; 0; 1; 2; 3; Ligne 2 : P(X=k); 8125=0,064; 0,366; 0,47; 330=0,1;

Avec : P(X=0)=bem;P(X=1)=aci+bdk+bel;P(X=2)=a×12×g+ach+bdj;P(X=3)=a×12×f.

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