Des situations familières concernant les instruments produisant du hasard

1. Des situations familières concernant les instruments produisant du hasard

2. Le lancer de punaise : G P En lançant un grand nombre de fois la punaise, on obtient une suite de G et de P. Quelle est la probabilité d’obtenir G ?

3. « On peut supposer qu’une chose particulière se produira ou non autant de fois qu’elle s’est produite ou non dans le passé, dans des circonstances semblables ». « Même le plus stupide des hommes, par quelque instinct de la nature, par lui-même et sans aucune instruction (et c’est une chose remarquable), est convaincu que plus on fait d’observations, moins on risque de s’écarter de notre but ». Bernouilli

4. Pour certains des jeux évoqués précédemment, on peut obtenir la probabilité d’un résultat (d’une issue) par des considérations de symétrie ou de comparaison. La probabilité d’obtenir une boule jaune est 2/5.On a 3 chances sur 5 d’obtenir une boule rouge. Pour chacun des jeux, chacun des deux résultats possibles ont la même probabilité : 1/2 La probabilité de gagner est 1/4, …

5. Pour le lancer de punaise : approche fréquentiste… G P En lançant un grand nombre de fois la punaise, on obtient une suite de G et de P. Pour un petit nombre d’expériences, cette suite ne semble suivre aucune loi ; mais le résultat global laisse apparaître une régularité dans la fréquence de sortie de P et de G. Au début, la fréquence (relative) du nombre de G varie très fortement. Mais à la longue, elle tend à se stabiliser autour d’une valeur p [qui vaut à peu près 5/6]. C’est pour traduire ce fait empirique que l’on dit que la probabilité d’obtenir G est p. Pour le lancer de la punaise, on ne peut approcher cette probabilité que par l’expérimentation.

6. Autres exemples : Chaque résultat a la même probabilité : 1/6. Les résultats 1, 2, 3, 4 et 5 ont respectivement comme probabilités :1/3, 1/6, 1/4, 1/6 et 1/12. La probabilité d’obtenir un résultat pair est 1/6 + 1/6, c’est-à-dire 1/3.

7. Un tireur novice tire parfaitement au hasard sur la cible ci-contre. Tous les cercles sont concentriques et leurs rayons sont r, 2r, 3r, 4r, 5r et 6r. Quelles sont les probabilités pour le tireur d’atteindre chacune des régions 10, 9, …, 5 ? Réponse : 1/36, 3/36, 5/36, 7/36, 9/36, 11/36. Le même tireur tire parfaitement au hasard sur cette nouvelle cible. Tous les cercles sont concentriques et leurs rayons sont r, 2r, 3r, 4r, 5r et le carré a un côté de longueur 12r. Quelles sont les probabilités pour le tireur d’atteindre chacune des régions 10, 9, …, 5 ? Réponse : 0,022 ; 0,065 ; 0,109 ; 0,153 ; 0,196 ; 0,455.

8. Expériences à deux épreuves : jeu de croix ou pile 1er jet : P ( G : ½ ) F (½) alors 2ème jet : P (G : ½ du 2ème jet) F (P : ½ du 2ème jet) Proportion de parties gagnées = ½ au 1er jet + ½ de ½ au 2ème jet = ½ + ½ x ½ = ½ + ¼ = ¾

9. Expériences à deux épreuves : jeu de croix ou pile Simulation au tableur : Proportion de parties gagnées = ½ au 1er jet + ½ de ½ au 2ème jet = ½ + ½ x ½ = ½ + ¼ = ¾

10. 1 R 3 2 3 B 2 2 1 1/6 1/2 2 R 1/4 1/3 3 1/6 1 3/4 1/2 B 2 1/3 3 Expériences à deux épreuves : suite Les résultats possibles sont (R, 1), (R, 2), (R, 3), (B, 1), (B, 2), (B, 3). Chacun de ces résultats est représenté dans l’arbre ci-contre par une branche (ou chemin). Comment évaluer la probabilité de chacun d’eux ?

11. Imaginons que l’on reproduise 120 (ou N) fois l’expérience.1/4 de ces expériences suivront la branche vers R, et parmi celles-ci 1/6 iront vers 1. Donc il y en aura : La fréquence (relative) du résultat (R, 1) est donc 5/120 (ou 1/24). Ceci conduit à admettre que, de manière générale, la probabilité “d’un chemin” est égale au produit des probabilités “rencontrées le long de ce chemin”.

12. R R J 2/5 R 3/5 J O R O 1/6 1/6 R R 1/5 1/6 1/3 1/5 1/3 1/3 J J J J 3/5 O 1/2 O 1/2 1/2 R 1/5 R O O 2/5 J J O 2/5 O On peut traiter avec ces représentations en arbres les questions relatives à deux tirages successifs dans une urne, avec remise ou sans remise. Urne avec 3 boules Orange, 2 boules Jaunes, 1 boule RougeProbabilité d’obtenir deux boules de la même couleur. Tirages avec remise Tirages sans remise P(E) = 1/6  1/6 + 1/3  1/3 + 1/2  1/2 = 7/18 39 % P(E) = 1/3  1/5 + 1/2  2/5 = 4/15 27%

13. En résumé • Deux interprétations de la probabilité sont possibles en 3e : • Approche fréquentiste – La probabilité est estimée à partir de la fréquence. • Détermination de la probabilité par comparaison ou symétrie (cette seconde approche ne doit pas empêcher d’expérimenter). • L’arbre est un moyen de traitement intéressant qu’il convient de mettre en place sur des expériences à une épreuve. Mais son utilisation deviendra vraiment intéressante pour des expériences à deux épreuves.

14. fin