Mathématiques Terminale Spécialité
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Rappels de première
Algèbre et géométrie
Ch. 1
Combinatoire et dénombrement
Ch. 2
Vecteurs, droites et plans de l’espace
Ch. 3
Orthogonalité et distances dans l’espace
Analyse
Ch. 4
Suites
Ch. 5
Limites de fonctions
Ch. 6
Continuité
Ch. 7
Compléments sur la dérivation
Ch. 8
Logarithme népérien
Ch. 9
Fonctions trigonométriques
Ch. 10
Primitives - Équations différentielles
Ch. 11
Calcul intégral
Probabilités
Ch. 12
Loi binomiale
Ch. 13
Sommes de variables aléatoires
Ch. 14
Loi des grands nombres
Annexes
Exercices transversaux
Grand Oral
Apprendre à démontrer
Cahier d'algorithmique et de programmation
Chapitre 12
Activité

Loi binomiale

A
Loi binomiale


Objectif : Définir une nouvelle loi de probabilité : la loi binomiale.

Dans le jeu Tales from the Loop, les épreuves consistent à lancer un dé classique non pipé à six faces fois de suite, désignant un nombre entier naturel non nul. On compte alors le nombre d'apparitions de la face .
désigne la variable aléatoire égale au nombre d'apparitions de la face .
On souhaite établir la loi de probabilité suivie par . Pour tout entier , on note l'événement « Lors du ‑ième lancer, on obtient un . ».
Maths spé - Chapitre 12 - Loi binomiale - Activité A - Jeu Tales from the loop
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : 2017 Fria Ligan & Simon Stålenhag. 2019 Arkhane Asylum pour la France

Partie A : Cas où

1
Justifier que les lancers sont indépendants les uns des autres et identiques.

2
Modéliser cette expérience par un arbre pondéré.
Dessinez ici

3
Quelles valeurs la variable aléatoire peut‑elle prendre ?

4
Combien de chemins permettent d'obtenir  ? En déduire .

5
a) Combien y a‑t‑il de chemins permettant d'obtenir  ?

b) En parcourant un de ces chemins, quelles sont les probabilités parcourues ?

c) En déduire alors la probabilité correspondant à un chemin permettant d'obtenir . En déduire .

6
Déterminer complètement la loi de probabilité suivie par .

Partie B : Cas général

1
Reprendre les questions de la partie A pour .

2
Conjecturer une généralisation dans le cas où est quelconque. Quelles valeurs peut prendre  ? Comment calculer lorsque  ?
On justifiera que le nombre de chemins permettant d'obtenir fois le nombre 6 est égal à .
Aide
Bilan
On considère une expérience aléatoire, un événement de probabilité et son contraire de probabilité . Si est la variable aléatoire comptant le nombre d'apparitions de l'événement lors de répétitions identiques et indépendantes de cette expérience, comment calculer lorsque  ? On dit que suit une loi binomiale de paramètres et .

B
Espérance d'une loi binomiale


Objectif : Exprimer l'espérance d'une expérience aléatoire suivant une loi binomiale en fonction des paramètres de cette loi.


Soit un entier naturel non nul. On tire fois de suite avec remise une carte choisie aléatoirement parmi les cartes ci‑contre.
On compte le nombre d'apparitions d'une carte de carreau.
désigne la variable aléatoire égale au nombre d'apparitions d'une carte de carreau à l'issue des tirages.
On souhaite calculer l'espérance de la variable aléatoire .
Maths spé - Chapitre 12 - Loi binomiale - activité B - jeu de 32 cartes
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Francesco Abrignani / Shutterstock

Partie A : Cas

1
Justifier que suit la loi binomiale de paramètres et .

2
Compléter le tableau ci‑dessous avec des valeurs exactes.
Total

3
Donner l'espérance de sous forme d'une fraction irréductible.

4
Conjecturer une expression, en fonction de et , de l'espérance de .

Partie B : Simulation informatique avec

1
Écrire un algorithme qui compte le nombre d'apparitions d'une carte de carreau sur tirages avec remise.


2
À l'aide d'un script Python ou d'une feuille de calcul, simuler parties de tirages avec remise, puis calculer une valeur approchée de l'espérance de .

3
Les résultats obtenus ici semblent‑ils conforter la formule conjecturée dans la partie  ?
Bilan
Rappeler l'interprétation que l'on peut donner à l'espérance d'une variable aléatoire . Lorsque suit la loi binomiale de paramètres et , à quoi semble‑t‑il être égal ? Cela est‑il intuitif ?

C
Fluctuation d'échantillonnage


Objectif : Prévoir un intervalle de fluctuation, à un seuil donné, du nombre de succès.

Un QCM est composé de questions. Pour chacune des questions, il y a quatre propositions : une seule réponse est exacte et les trois autres sont fausses. Les étudiants choisissent, pour chaque question, une seule proposition.
La note obtenue est égale au nombre total de réponses exactes choisies.
Un étudiant a décidé de répondre complètement au hasard à chacune des questions du test.
On note la variable aléatoire donnant le nombre de réponses exactes.
1
Déterminer la loi de probabilité suivie par .

2
Quelle est l'espérance de  ? Interpréter ce résultat dans le contexte de la question.

3
a) À l'aide du tableau de valeurs de la calculatrice, afficher est un entier compris entre et .

b) Déterminer un entier tel que puis tel que .

c) Déterminer enfin deux entiers et tels que . Ces entiers sont‑ils uniques ?

d) Interpréter l'expression dans le contexte de l'exercice.
Bilan
Soit une variable aléatoire qui suit une loi binomiale de paramètres et . Décrire une méthode permettant de résoudre et sont des entiers tels que et est un réel appartenant à l'intervalle .

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