Probabilités et Loi Binomiale

Entraînez-vous avec des exercices sur la loi binomiale, les probabilités conditionnelles et les variables aléatoires.

Probabilités et Loi Binomiale

Exercice 1 : Loi binomiale

Une urne contient 5 boules blanches et 3 boules noires. On effectue 10 tirages successifs avec remise. Soit X la variable aléatoire correspondant au nombre de boules blanches obtenues.

1. Justifier que X suit une loi binomiale et préciser ses paramètres.

2. Calculer la probabilité d'obtenir exactement 4 boules blanches.

3. Calculer la probabilité d'obtenir au moins 2 boules blanches.

Exercice 2 : Probabilité conditionnelle

Dans une population, 60% des individus sont des femmes. Parmi les femmes, 30% pratiquent une activité sportive. Parmi les hommes, 40% pratiquent une activité sportive. On choisit au hasard un individu de cette population.

1. Calculer la probabilité que l'individu choisi soit une femme qui pratique une activité sportive.

2. Calculer la probabilité que l'individu choisi pratique une activité sportive.

3. Sachant que l'individu choisi pratique une activité sportive, calculer la probabilité que ce soit une femme.

Exercice 4 : Probabilité conditionnelle et arbre de probabilité

Une entreprise fabrique des stylos. 5% des stylos sont défectueux. On utilise un test de contrôle qualité. Ce test détecte 95% des stylos défectueux mais déclare 2% des stylos non défectueux comme défectueux. On choisit un stylo au hasard.

1. Modéliser la situation avec un arbre pondéré.

2. Calculer la probabilité que le stylo soit défectueux et détecté comme tel par le test.

3. Calculer la probabilité qu'un stylo soit détecté comme défectueux.

4. Calculer la probabilité qu'un stylo détecté comme défectueux soit réellement défectueux.

Exercice 5 : Loi binomiale et espérance

Un jeu consiste à lancer 8 fois de suite une pièce. La probabilité d'obtenir pile est de 0.4. On gagne 5 euros par face obtenue et on perd 3 euros par pile obtenue. Soit X le gain algébrique à l'issue de la partie.

1. Décrire la loi de probabilité du nombre de faces obtenues.

2. Exprimer X en fonction du nombre de faces obtenues.

3. Déterminer l'espérance mathématique de X.

Exercice 6 : Loi binomiale et calcul de probabilité

Une usine fabrique des pièces. La probabilité qu'une pièce soit défectueuse est de 0.04. On prélève au hasard 15 pièces.

1. Quelle est la probabilité qu'il y ait exactement 2 pièces défectueuses ?

2. Quelle est la probabilité qu'il y ait au moins une pièce défectueuse ?

3. Quelle est la probabilité qu'il y ait au plus 2 pièces défectueuses ?

Exercice 7 : Probabilité conditionnelle et tableau

Dans un lycée, 60% des élèves sont des filles. 40% des filles sont inscrites en section scientifique. 30% des garçons sont inscrits en section scientifique. On choisit un élève au hasard.

1. Calculer la probabilité que l'élève soit une fille inscrite en section scientifique.

2. Calculer la probabilité que l'élève soit inscrit en section scientifique.

3. Calculer la probabilité que l'élève soit une fille sachant qu'il est inscrit en section scientifique.

Exercice 8 : Loi binomiale et intervalle

On lance 100 fois de suite un dé équilibré à 6 faces. On appelle succès le fait d'obtenir 6. Soit X la variable aléatoire égale au nombre de succès.

1. Justifier que X suit une loi binomiale et préciser ses paramètres.

2. Calculer l'espérance et l'écart type de X.

3. Calculer la probabilité que X soit dans l'intervalle \[[ E(X) - \sigma(X); E(X) + \sigma(X) ]\]

Exercice 9 : Probabilité conditionnelle et variable aléatoire

Une urne contient 20 boules, 12 blanches et 8 noires. On tire 3 boules successivement et sans remise. Soit X le nombre de boules blanches obtenues.

1. Donner la loi de probabilité de X.

2. Calculer la probabilité d'obtenir 2 boules blanches, sachant que la première boule tirée est blanche.

3. Calculer l'espérance mathématique de X.

Exercice 10 : Loi binomiale et calcul de probabilité

Une usine fabrique des pièces. La probabilité qu'une pièce soit défectueuse est de 0.04. On prélève au hasard 15 pièces.

1. Quelle est la probabilité qu'il y ait exactement 2 pièces défectueuses ?

2. Quelle est la probabilité qu'il y ait au moins une pièce défectueuse ?

3. Quelle est la probabilité qu'il y ait au plus 2 pièces défectueuses ?

Exercice 11 : Probabilité conditionnelle et tableau

Dans un lycée, 60% des élèves sont des filles. 40% des filles sont inscrites en section scientifique. 30% des garçons sont inscrits en section scientifique. On choisit un élève au hasard.

1. Calculer la probabilité que l'élève soit une fille inscrite en section scientifique.

2. Calculer la probabilité que l'élève soit inscrit en section scientifique.

3. Calculer la probabilité que l'élève soit une fille sachant qu'il est inscrit en section scientifique.

Exercice 12 : Loi binomiale et intervalle

On lance 100 fois de suite un dé équilibré à 6 faces. On appelle succès le fait d'obtenir 6. Soit X la variable aléatoire égale au nombre de succès.

1. Justifier que X suit une loi binomiale et préciser ses paramètres.

2. Calculer l'espérance et l'écart type de X.

3. Calculer la probabilité que X soit dans l'intervalle \[[ E(X) - \sigma(X); E(X) + \sigma(X) ]\]

Exercice 13 : Probabilité conditionnelle et variable aléatoire

Une urne contient 20 boules, 12 blanches et 8 noires. On tire 3 boules successivement et sans remise. Soit X le nombre de boules blanches obtenues.

1. Donner la loi de probabilité de X.

2. Calculer la probabilité d'obtenir 2 boules blanches, sachant que la première boule tirée est blanche.

3. Calculer l'espérance mathématique de X.

Exercice 14 : Loi binomiale et variable aléatoire

Un fabricant de bonbons produit des lots de 100 bonbons. La probabilité qu'un bonbon soit défectueux est de 0,03. On note X la variable aléatoire qui compte le nombre de bonbons défectueux dans un lot.

1. Justifier que X suit une loi binomiale et préciser les paramètres.

2. Calculer la probabilité qu'il y ait au moins 4 bonbons défectueux.

3. Calculer la probabilité qu'il y ait entre 2 et 5 bonbons défectueux.

Exercice 15 : Bac 2022 (Nouvelle-Calédonie) - Loi binomiale

Un jeu consiste à lancer une bille dans une série de 7 trous. La probabilité que la bille tombe dans un trou est de 0,4. Chaque trou est indépendant et la variable aléatoire X compte le nombre de trous dans lesquels la bille est tombée.

1. Justifier que X suit une loi binomiale dont on précisera les paramètres.

2. Calculer la probabilité qu’au moins trois trous soient atteints.

3. Calculer la probabilité qu’exactement 4 trous soient atteints.

Exercice 16 : Bac 2022 (Métropole) - Probabilité conditionnelle

Une association sportive propose à ses adhérents des activités au choix: cours de yoga, cours de pilates et cours de zumba. Chaque adhérent choisit une et une seule activité. Les adhérents sont répartis de la manière suivante : 30% choisissent le yoga, 50% choisissent le pilates, 20% choisissent la zumba. De plus, 60% des adhérents qui choisissent le yoga sont des femmes, 70% des adhérents qui choisissent le pilates sont des femmes et 80% des adhérents qui choisissent la zumba sont des femmes. On choisit un adhérent au hasard.

1. Modéliser cette situation par un arbre pondéré.

2. Calculer la probabilité que la personne choisie soit une femme ayant choisi les cours de yoga.

3. Montrer que la probabilité que la personne choisie soit une femme est 0.67.

4. Sachant que la personne choisie est une femme, calculer la probabilité qu'elle ait choisi les cours de pilates.

Exercice 17 : Bac 2022 (Liban) - Variable aléatoire et loi binomiale

Un joueur lance 10 fois de suite une pièce truquée. La probabilité d'obtenir pile est 0.6. On appelle X la variable aléatoire comptant le nombre de piles obtenus. Le gain du joueur est calculé de la façon suivante : - Si X vaut au moins 7, le joueur gagne 10 euros. - Si X vaut au moins 4 et au plus 6, le joueur gagne 5 euros. - Si X vaut strictement moins de 4, le joueur perd 2 euros.

1. Justifier que X suit une loi binomiale et préciser ses paramètres.

2. Calculer la probabilité que le joueur perde 2 euros.

3. Déterminer la loi de probabilité du gain du joueur.

4. Calculer l'espérance de gain du joueur.

Exercice 18 : Bac 2023 (Métropole) - Variable aléatoire et loi binomiale

Une urne contient 100 boules, 10 boules rouges et 90 boules blanches. Un joueur tire au hasard n boules avec remise. Le joueur gagne 10 euros par boule rouge tirée. Soit X la variable aléatoire égale au gain algébrique du joueur.

1. Justifier que X peut prendre les valeurs \(10k\) pour \(k\) variant entre 0 et \(n\).

2. Dans le cas n = 5, déterminer la loi de probabilité de X.

3. Dans le cas n = 5, calculer l'espérance de X.

4. Dans le cas n = 10, calculer la probabilité que le gain soit inférieur ou égal à 40 euros.

Exercice 19 : Bac 2023 (Polynésie) - Probabilité conditionnelle

Une entreprise fabrique des objets, qui sont soit en plastique soit en métal. 40% des objets sont en métal. Parmi les objets en métal, 80% sont acceptables. Parmi les objets en plastique, 10% sont défectueux. On choisit un objet au hasard.

1. Représenter cette situation à l'aide d'un arbre de probabilités.

2. Calculer la probabilité que l'objet choisi soit en plastique et soit défectueux.

3. Calculer la probabilité que l'objet choisi soit défectueux.

4. Sachant que l'objet choisi est défectueux, quelle est la probabilité qu'il soit en plastique ?

Exercice 20 : Bac 2023 (Amérique du Nord) - Loi binomiale et probabilité conditionnelle

Une entreprise fabrique des composants électroniques. Une partie de la production est réalisée par l’usine A et l’autre partie par l’usine B. L’usine A fabrique 40 % de la production et l’usine B en fabrique 60 %. On prélève un composant au hasard et on appelle A l’évènement « le composant provient de l’usine A » et B l’évènement « le composant provient de l’usine B ». L’entreprise effectue un contrôle de qualité sur la production. On appelle D l’évènement « le composant est défectueux ». On sait que - 5% des composants fabriqués par l’usine A sont défectueux. - 10% des composants fabriqués par l’usine B sont défectueux.

1. Représenter la situation par un arbre pondéré.

2. Déterminer la probabilité que le composant soit défectueux et provienne de l’usine A.

3. Montrer que la probabilité qu’un composant soit défectueux est de 0,08.

4. On prélève n composants, et on admet que les prélèvements sont indépendants. On appelle Y la variable aléatoire égale au nombre de composants défectueux. Quelle est la plus petite valeur de n pour que la probabilité qu’il y ait au moins un composant défectueux soit supérieure ou égale à 0,95 ?

Exercice 21 : Bac 2021 (Métropole) - Variable aléatoire et loi binomiale

Une urne contient 3 boules rouges et 2 boules jaunes. On effectue 4 tirages successifs avec remise. Soit X la variable aléatoire égale au nombre de boules rouges obtenues.

1. Justifier que X suit une loi binomiale dont on précisera les paramètres.

2. Calculer la probabilité d'obtenir exactement 2 boules rouges.

3. Calculer l'espérance et la variance de X.

4. Déterminer la plus petite valeur de \(k\) telle que \(P(X \leq k) \geq 0.95\).

Exercice 22 : Bac 2023 (Nouvelle Calédonie) - Probabilité conditionnelle et variable aléatoire

Une enquête sur les pratiques sportives a été menée auprès des élèves d'un lycée. On choisit au hasard un élève. On note : - S l'événement "l'élève pratique un sport" ; - F l'événement "l'élève est une fille" ; On sait que : - la probabilité qu'un élève pratique un sport est de 0.7 - la probabilité qu'un élève pratique un sport sachant que c'est une fille est de 0.8 - la probabilité qu'un élève soit un garçon et ne pratique pas de sport est de 0.15

1. Calculer la probabilité qu'un élève soit une fille et pratique un sport.

2. Montrer que la probabilité qu'un élève soit une fille est de 0.65.

3. On choisit 3 élèves au hasard. On appelle X la variable aléatoire comptant le nombre d'élèves qui pratiquent un sport. Quelle est la probabilité qu'au moins un élève pratique un sport ?

Exercice 23 : Bac 2023 (Asie) - Loi Binomiale et espérance

Un joueur lance un dé à 6 faces. S'il obtient 6, il gagne 10 euros, sinon il perd 2 euros. On joue 10 fois de suite. Soit X la variable aléatoire qui compte le nombre de fois où le joueur obtient 6 et G la variable aléatoire du gain total.

1. Justifier que X suit une loi binomiale et préciser ses paramètres.

2. Calculer la probabilité d'obtenir exactement 2 fois le chiffre 6.

3. Exprimer G en fonction de X.

4. Calculer l'espérance mathématique du gain.

Exercice 24 : Bac 2023 (Pondichéry) - Probabilité conditionnelle et variable aléatoire

Un joueur participe à un jeu. Il lance un dé équilibré à 6 faces. - S’il obtient un 6, il gagne 10 euros ; - s’il obtient un 1, 2 ou 3, il gagne 2 euros ; - s’il obtient 4 ou 5, il perd 2 euros. Le joueur relance le dé au maximum 3 fois. S’il gagne 10 euros, il arrête le jeu. Soit X la variable aléatoire donnant le gain algébrique du joueur.

1. Calculer la probabilité que le joueur arrête le jeu au premier lancer.

2. Calculer la probabilité que le joueur effectue exactement 2 lancers.

3. Déterminer la loi de probabilité de la variable aléatoire X.

4. Calculer l’espérance de X.

Exercice 25 : Bac 2021 (Liban) - Loi binomiale et variable aléatoire

Une urne contient 10 boules, 3 rouges et 7 vertes. On tire 4 boules avec remise. On note X la variable aléatoire égale au nombre de boules rouges tirées. Le joueur gagne 10 euros par boules rouges obtenues et perd 3 euros par boule verte obtenue. Soit G la variable aléatoire correspondant au gain algébrique du joueur.

1. Justifier que X suit une loi binomiale dont on précisera les paramètres.

2. Calculer la probabilité que le joueur tire 2 boules rouges.

3. Exprimer G en fonction de X.

4. Calculer l’espérance du gain du joueur.

Exercice 26 : Bac 2022 (Amérique du Nord) - Probabilité conditionnelle

Dans une ville, les pompiers sont soit volontaires soit professionnels. On sait que 70% des pompiers sont des volontaires, et que 80% des volontaires sont des hommes. On sait aussi que 90% des pompiers professionnels sont des hommes. On choisit un pompier au hasard.

1. Modéliser cette situation par un arbre pondéré.

2. Calculer la probabilité que le pompier soit une femme volontaire.

3. Calculer la probabilité que le pompier soit une femme.

4. Sachant que le pompier est une femme, calculer la probabilité que ce soit une volontaire.

Exercice 27 : Bac 2022 (Asie) - Loi binomiale et probabilité conditionnelle

Dans un stand de fête foraine, un jeu consiste à lancer une balle sur une cible comportant 3 zones : une zone gagnante, une zone neutre et une zone perdante. La probabilité que la balle tombe dans la zone gagnante est de 0,1, dans la zone neutre est de 0,6 et dans la zone perdante est de 0,3. On effectue 5 lancers indépendants.

1. Calculer la probabilité de ne jamais toucher la zone gagnante lors des 5 lancers.

2. Calculer la probabilité de toucher la zone gagnante au moins une fois lors des 5 lancers.

3. On suppose qu'on a touché la zone gagnante au moins une fois. Calculer la probabilité d'avoir touché exactement 2 fois la zone gagnante.

4. Soit X la variable aléatoire égale au nombre de fois où la zone gagnante est touchée, déterminer l'espérance et l'écart type de X.

Exercice 28 : Bac 2021 (Antilles-Guyane) - Probabilité conditionnelle

Dans un lycée, une enquête a permis de déterminer que: - 10% des élèves sont inscrits à l'option musique; - 25% des élèves sont inscrits à l'option théâtre; - 4% des élèves sont inscrits aux deux options. On choisit un élève au hasard. On appelle M l'événement "l'élève est inscrit à l'option musique" et T l'événement "l'élève est inscrit à l'option théâtre".

1. Calculer la probabilité qu'un élève soit inscrit à l'option musique ou à l'option théâtre.

2. Les événements M et T sont-ils indépendants ?

3. On interroge au hasard 5 élèves du lycée. On appelle X la variable aléatoire égale au nombre d'élèves inscrits à l'option musique. Quelle est la probabilité que deux élèves soient inscrits à l'option musique ?

Exercice 29 : Bac 2021 (Centres étrangers) - Loi binomiale et variable aléatoire

Une entreprise fabrique des composants électroniques. On estime que la probabilité qu'un composant soit défectueux est de 0.03. On prélève au hasard un lot de 200 composants. On note X la variable aléatoire qui compte le nombre de composants défectueux dans ce lot.

1. Quelle est la probabilité que dans un lot il y ait exactement 4 composants défectueux ?

2. Quelle est la probabilité que dans un lot il y ait au plus 2 composants défectueux ?

3. Soit \(Y\) la variable aléatoire correspondant au nombre de composants non défectueux dans un lot. Déterminer l'espérance et la variance de \(Y\).

Exercice 30 : Bac 2021 (Asie) - Probabilité conditionnelle et variable aléatoire

Un sondage sur les pratiques culturelles des étudiants d'une université a révélé que 60% des étudiants fréquentent une bibliothèque et 25% sont abonnés à un service de streaming vidéo. On sait aussi que 15% des étudiants fréquentent la bibliothèque et sont abonnés à un service de streaming vidéo. On interroge au hasard un étudiant.

1. Calculer la probabilité que l’étudiant interrogé fréquente la bibliothèque ou soit abonné à un service de streaming vidéo.

2. Les évènements « l’étudiant fréquente la bibliothèque » et « l’étudiant est abonné à un service de streaming vidéo » sont-ils indépendants ?

3. On interroge au hasard 10 étudiants de cette université. Quelle est la probabilité qu'au moins 2 d'entre eux fréquentent la bibliothèque ?