Lors d'une expérience aléatoire, le calcul des probabilités des événements élémentaires se fait facilement. Grâce à ces probabilités, on peut ensuite calculer celles d'événements non élémentaires.
I Probabilité d'un événement
À noter
La somme des probabilités des événements élémentaires est égale à 1.
Théorème. La probabilité d'un événement est égale à la somme des probabilités des événements élémentaires qui le composent.
Cas particulier important : Si tous les événements élémentaires sont équiprobables, la probabilité d'un événement A est égale au rapport :
Soit A et B deux événements.
L'intersection de A et de B est l'événement formé de tous les éléments communs à A et à B. On la note A ∩ B qui se lit « A inter B ».
La réunion de A et de B est l'événement formé de tous les éléments appartenant à A ou à B ou aux deux. On la note A ∪ B qui se lit « A union B ».
Le contraire de A est l'événement formé des éléments qui appartiennent à Ω mais pas à A. On le note qui se lit « A barre ».
Dire que deux événements sont incompatibles signifie que A ∩ B = Ø.
II Formules de calcul
Théorème 1. Pour tout événement A et tout événement B d'un univers Ω :
P(A ∪ B) + P(A ∩ B) = P(A) + P(B)
Cas particulier important : Si les événements A et B sont incompatibles (et dans ce seul cas), alors :
P(A ∪ B) = P(A) + P(B)
Théorème 2. Pour tout événement A :
À noter
L'événement Ω étant l'événement certain, il y a 100 % de chances qu'il se produise. Donc : P(Ω) = 1 et P(Ø) = 1 – P(Ω) = 0.
Donc .
Calculer la probabilité d'un événement
Une urne contient 3 boules blanches (bb) et 7 boules noires (bn) identiques.
a. On tire une boule au hasard. Quelle est la probabilité qu'elle soit noire ?
b. On tire une poignée de deux boules. Quelle est la probabilité qu'elles soient de couleurs différentes ?
conseilS
a. Les événements élémentaires sont au nombre de 10. Attention, la réponse n'est pas sous prétexte que la boule tirée est soit noire soit blanche !
b. Examinez les deux raisonnements suivants : ils sont faux ! Pourquoi ?
Premier raisonnement faux. Trois tirages sont possibles : 1 bb et 1 bn ; 2 bb ou 2 bn. Il y a donc une chance sur trois pour chacun.
Deuxième raisonnement faux. Soit le tirage est bicolore, soit le tirage est unicolore. Il y a donc une chance sur deux pour chacun.
solution
a. On peut numéroter les bb de 1 à 3 (b1, b2, b3) et les bn de 4 à 10 (b4, b5, …, b10). L'événement « la boule tirée est noire » est donc {b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10}. Cet événement est formé de 7 événements élémentaires. Sa probabilité est égale à .
b. L'univers des possibles est constitué de toutes les paires de boules possibles.
On compte :
9 paires contenant la b1 ((b1, b2), (b1, b3)…),
8 paires contenant la b2 et pas la b1 ((b2, b3), (b2, b4)…),
7 paires contenant la b3 et ni la b1 ni la b2, etc.,
1 paire contenant la b9 et aucune des précédentes ((b9, b10)).
Au total, on a 9 + 8 + 7 + 6 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 45 événements élémentaires.
7 événements élémentaires contiennent la b1 et une boule noire : (b1, b4), (b1, b5), (b1, b6),…, (b1, b10). De même, 7 événements élémentaires contiennent la b2 et une boule noire. 7 événements encore contiennent la b3 et une boule noire.
Au total, 21 événements élémentaires composent l'événement « les deux boules sont de couleurs différentes ».
La probabilité cherchée est donc égale à , soit à .
À noter
Les affirmations énoncées dans les deux raisonnements des « Conseils » sont justes, mais ce sont les conclusions que l'on en tire qui sont fausses. En effet, les événements énoncés ne sont pas équiprobables.