Schéma de Bernoulli et loi binomiale
Un schéma de Bernoulli est la répétition de n épreuves identiques et indépendantes, chacune ayant deux issues : succès (S) de probabilité p, échec (E) de probabilité q=1−p. La variable X comptant le nombre de succès suit la loi binomiale B(n, p). P(X=k)=C(n,k)·p^k·(1−p)^(n−k). Espérance E(X)=n·p, variance V(X)=n·p·(1−p), écart-type σ=√(n·p·(1−p)). Démonstration de E(X)=np : linéarité avec les variables de Bernoulli indicatrices. La loi binomiale modélise des sondages, des tirages avec remise, des défauts de production.
📝 Examen de trimestre (barème : 20 pts, grille : 16-20 = TB, 12-15 = B, 8-11 = passable, <8 = insuffisant)
- P(X=k) pour B(n,p). (1 pt)
- E(X) pour B(n,p). (1 pt)
- V(X) pour B(n,p). (1 pt)
- P(X=2) pour B(5, 0,3). (2 pts)
- P(X=0) pour B(4, 0,1). (2 pts)
- E(X) pour B(10, 0,4). (1 pt)
- V(X) pour B(10, 0,4). (1 pt)
- σ pour B(100, 0,5). (1 pt)
- Démontre P(X=k)=C(n,k)p^k q^(n−k). (2 pts)
- 10 lancers de pièce, P(X=5). (2 pts)
- P(X≥1) pour B(3, 0,2). (2 pts)
- Démontre E(X)=n·p. (2 pts)
- P(X=3) pour B(6, 0,5). (2 pts)
- 20 tirages, défaut 5%, P(X=0). (2 pts)
- P(X≤2) pour B(4, 0,3). (2 pts)
- Condition pour un schéma de Bernoulli. (1 pt)
- E(X) pour B(50, 0,2). (1 pt)
- Sondage : 1000 personnes, P(X=500) si p=0,5. (1 pt)
- Approximation de B(n, p) pour grand n. (1 pt)
- P(X=10) pour B(20, 0,5). (1 pt)
Corrigé et barème :
- C(n,k)p^k(1−p)^(n−k) (1 pt).
- n·p (1 pt).
- n·p·(1−p) (1 pt).
- C(5,2)·0,3²·0,7³=10·0,09·0,343=0,3087 (2 pts).
- 0,9⁴=0,6561 (2 pts).
- 4 (1 pt).
- 2,4 (1 pt).
- √25=5 (1 pt).
- k succès parmi n (combinaison), chacun de proba p (2 pts).
- C(10,5)·0,5^10=252/1024≈0,246 (2 pts).
- 1−P(X=0)=1−0,8³=0,488 (2 pts).
- Σ des indicatrices, linéarité (2 pts).
- C(6,3)·0,5⁶=20/64=0,3125 (2 pts).
- 0,95^20≈0,358 (2 pts).
- P(0)+P(1)+P(2)=0,7⁴+4·0,3·0,7³+6·0,09·0,49=0,2401+0,4116+0,2646=0,9163 (2 pts).
- Épreuves identiques indépendantes, 2 issues (1 pt).
- 10 (1 pt).
- Approximativement 0,025 (pic) (1 pt).
- Loi normale (1 pt).
- C(20,10)·0,5^20≈0,176 (1 pt).
📝 Corrigés détaillés des exercices
Corrigé de l'exercice 1
Question : P(X=k) pour B(n,p) ?
Méthode : Formule.
Étapes détaillées :
- Formule.
- Choisis la méthode, la formule ou le théorème approprié.
- Effectue les calculs en détaillant chaque étape.
- Vérifie et conclus.
Réponse finale : C(n,k)p^k(1−p)^(n−k)
Corrigé de l'exercice 2
Question : E(X) pour B(n,p) ?
Méthode : Espérance.
Étapes détaillées :
- Espérance.
- Choisis la méthode, la formule ou le théorème approprié.
- Effectue les calculs en détaillant chaque étape.
- Vérifie et conclus.
Réponse finale : n·p
Corrigé de l'exercice 3
Question : V(X) pour B(n,p) ?
Méthode : Variance.
Étapes détaillées :
- Variance.
- Choisis la méthode, la formule ou le théorème approprié.
- Effectue les calculs en détaillant chaque étape.
- Vérifie et conclus.
Réponse finale : n·p·(1−p)
Corrigé de l'exercice 4
Question : P(X=2) pour B(5, 0,3) ?
Méthode : C(5,2)·0,09·0,343.
Étapes détaillées :
- C(5,2)·0,09·0,343.
- Choisis la méthode, la formule ou le théorème approprié.
- Effectue les calculs en détaillant chaque étape.
- Vérifie et conclus.
Réponse finale : 0,3087
Corrigé de l'exercice 5
Question : P(X=0) pour B(4, 0,1) ?
Méthode : 0,9⁴.
Étapes détaillées :
- 0,9⁴.
- Choisis la méthode, la formule ou le théorème approprié.
- Effectue les calculs en détaillant chaque étape.
- Vérifie et conclus.
Réponse finale : 0,6561
Corrigé de l'exercice 6
Question : E(X) pour B(10, 0,4) ?
Méthode : n·p.
Étapes détaillées :
- n·p.
- Choisis la méthode, la formule ou le théorème approprié.
- Effectue les calculs en détaillant chaque étape.
- Vérifie et conclus.
Réponse finale : 4
Corrigé de l'exercice 7
Question : P(X≥1) pour B(3, 0,2) ?
Méthode : 1−P(X=0).
Étapes détaillées :
- 1−P(X=0).
- Choisis la méthode, la formule ou le théorème approprié.
- Effectue les calculs en détaillant chaque étape.
- Vérifie et conclus.
Réponse finale : 0,488
Corrigé de l'exercice 8
Question : Condition pour un schéma de Bernoulli ?
Méthode : Définition.
Étapes détaillées :
- Modélise l'expérience : univers, événement, schéma de Bernoulli si applicable.
- Applique les formules : P(A), P(X=k) = C(n,k)·p^k·(1−p)^(n−k) pour B(n,p), E(X)=np, V(X)=np(1−p).
- Si intervalle de confiance : [f−1/√n, f+1/√n]. Si fluctuation : [p−1/√n, p+1/√n].
- Vérifie que les probabilités sont entre 0 et 1, et interprète le résultat.
Réponse finale : Épreuves identiques indépendantes, 2 issues