Cours de maths : Probabilités conditionnelles

On considère Ω un univers fini et P une loi de probabilité sur Ω.
Conditionnement par un évènement
Définition :
Soient A et B deux évènements de Ω tels que P(B)≠0.
La probabilité que l'évènement A soit réalisé sachant que B est réalisé (on dira simplement probabilité de A sachant B) est notée PB(A).
La probabilité de A sachant B est définie par :
PB(A)=P(AB)P(B)


Exemple :
Une société comprend 25% de cadres. De plus 10% de la totalité des employés sont des hommes et sont cadres . On interroge au hasard un employé de cette entreprise. Quelle est la probabilité que l'employé interrogé soit un homme sachant que c'est un cadre ?

On note C l'évènement «l'employé interrogé est un cadre» et H l'évènement «l'employé interrogé est un homme».
D'après l'énoncé, on a P(C) = 0,25 et P(C∩H) = 0,1.
PC(H)=P(CH)P(C)=0,10,25=0,4
Donc la probabilité que l'employé interrogé soit un homme sachant que c'est un cadre est égale à 0,4.

Conséquence :
Soient A et B deux évènements de Ω tels que P(B)≠0.
P(AB)=P(B)×PB(A)


Exemple :
Lors d'un sondage, 80% des personnes interrogées parlent anglais, et parmi elles, 30% parlent espagnol. On choisis au hasard une personne interrogée lors de ce sondage, quelle est la probabilité que cette personne parle anglais et espagnol ?

On note A l'évènement «la personne interrogée parle anglais» et E l'évènement «la personne interrogée parle espagnol».
D'après l'énoncé, on a P(A) = 0,8 et PA(E)= 0,3
P(AE)=P(A)×PA(E) = 0,8 × 0,3 = 0,24
Donc la probabilité que la personne interrogée parle anglais et espagnol est égale à 0,24.


Arbre pondéré
Cas général :
On peut représenter une expérience faisant intervenir des probabilités conditionnelles par un arbre pondéré.

• Règle 1 : Sur les branches issues de Ω, on inscrit les probabilités des évènements correspondants

• Règle 2 : Sur les branches suivantes, on inscrit les probabilités conditionnelles

• Règle 3 : La somme des probabilités inscrites sur les branches d'un même noeud est égale à 1

• Règle 4 : Une succession de plusieurs branches est appelé un chemin. Un chemin représente l'intersection des évènements rencontrés, sa probabilité est égale au produit des probabilités notées sur ses branches.


arbre pondéré cas général


Exemple :
Dans une certaine population, 60% des individus ont les yeux marron. Parmi les individus qui ont les yeux marron, 30% portent des lunettes. Parmi les individus qui n'ont pas les yeux marron, 75% ne portent pas de lunettes.

• Soit M l'évènement «l'individu a les yeux marron»
• Soit M l'évènement «l'individu n'a pas les yeux marron»
• Soit L l'évènement «»l'individu porte des lunettes"
• Soit L l'évènement «l'individu ne porte pas de lunettes»


arbre pondéré exemple


Partition de l'univers
Définition :
Les évènements A1, ... ,An (avec n entier supérieur ou égal à 2) forment une partition de l'univers Ω lorsque:

pour tout entier i tel que 1≤i≤n , Ai ≠ 0.
pour tous entiers i et j tel que 1≤i≤n et 1≤j≤n et i ≠ j , Ai ∩ Aj = Ø.
A1 ∪...∪ An = Ω

Sur l'illustration ci-contre, les évènements A, B et C forment une partition de l'univers Ω.
A∩B = Ø, A∩C = Ø, B∩C = Ø et A∪B∪C = Ω.
partition de l univers


Exemple :
On tire une carte dans un jeu de 32 cartes. On note R l'évènement «la carte est rouge», P l'évènement «la carte est un pique» et T l'évènement «la carte est un trèfle». Les évènements R, P et T forment une partition de l'univers.


Cas particulier :
Quel que soit l'évènement A de probabilité non nulle et inférieure à 1, les évènements A et A forment une partition de l'univers.


Formule des probabilités totales :

• Cas général :
Si B1, ... ,Bn (avec n entier supérieur ou égal à 2) forment une partition de l'univers Ω , alors :
P(A)=P(AB1)+...+P(ABn)
ou
P(A)=P(B1)×PB1(A)+...+P(Bn)×PBn(A)

• Cas particulier :
Si B est un évènement de probabilité non nulle et inférieure à 1, alors pour tout évènement A, on a :
P(A)=P(AB)+P(AB_)
ou
P(A)=P(B)×PB(A)+P(B_)×PB_(A)


Exemple :

On s'intéresse à la LV2 choisie par les élèves d'un certain lycée.
• 30% des élèves ont choisi allemand (A), dont 45% de garçon (G).
• 55% des élèves ont choisi espagnol (E), dont 50% de garçon (G).
• 15% des élèves ont choisi italien (I), dont 60% de garçon (G).
On choisit au hasard un élève de ce lycée.
Quelle est la probabilité que cet élève soit un garçon?
probabilité totale

Réponse: Les évènements A, E et I forment une partition de l'univers.
D'après la formule des probabilités totales, on a:
P(G)=P(A)×PA(G)+P(E)×PE(G)+P(I)×PI(G)
P(G)=0,3×0,45+0,55×0,5+0,15×0,60
P(G)=0,135+0,275+0,09
P(G)=0,5 La probabilité que l'élève soit un garçon est égale à 0,5.


Indépendance
Définition :
On dit que deux évènements A et B sont indépendants si :
P(A∩B) = P(A)×P(B)


Propriétés :
Si deux évènements A et B sont indépendants, alors A et B sont indépendants.

Propriétés :
Soient A et B deux évènements de probabilités non nulles.
• A et B sont indépendants si et seulement si P(B)=PA(B) (autrement dit, la probabilité de B n'est pas influencée par la réalisation ou non de A)
• A et B sont indépendants si et seulement si P(A)=PB(A) (autrement dit, la probabilité de A n'est pas influencée par la réalisation ou non de B)

Exemple :
On tire une carte dans un jeu de 32 cartes. On C l'évènement «la carte tirée est un coeur» et D l'évènement «la carte tirée est une dame».
P(C) = 8/32 = 1/4 et P(D) = 4/32 = 1/8, d'où P(C)×P(D) = 1/32.
L'évènement C∩D n'a qu'une issue ( la dame de coeur), donc P(C∩D) = 1/32.
Donc P(C∩D)= P(C)×P(D), donc les évènements C et D sont indépendants.


Exercices :
Utiliser la définition d'une probabilité conditionnelle
Compléter un arbre de probabilités



Fiche précédente :
Variables aléatoires
Fiche suivante :
Combinatoire et dénombrement