Exemples
Une urne contient 5 boules blanches, 2 boules bleues et 3 boules vertes, indiscernables au toucher. Le joueur mise 4 €,
puis il tire une boule au hasard. Si la boule est bleue alors il gagne 3 €, si elle est verte il gagne 11 € et si elle est blanche,
il ne gagne rien. On note $X$ la variable aléatoire égale au gain algébrique d’un joueur à l’issue d’un tirage.
- Quelles sont les valeurs prises par la variable aléatoire $X$
- Définir les événement $\{X=-4\}$, et $\{X<0\}$
- Donner une fonction en Python simulant la variable aléatoire $X$.
Une urne contient 5 boules blanches, 2 boules bleues et 3 boules vertes, indiscernables au toucher. Le joueur mise 4 €,
puis il tire une boule au hasard. Si la boule est bleue alors il gagne 3 €, si elle est verte il gagne 11 € et si elle est blanche,
il ne gagne rien. On note $X$ la variable aléatoire égale au gain algébrique d’un joueur à l’issue d’un tirage.
Ci-contre une fonction en Python simulant la variable aléatoire $X$.
Déterminer la loi de probabilité de la variable aléatoire $X$.
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Une urne contient 5 boules blanches, 2 boules bleues et 3 boules vertes, indiscernables au toucher. Le joueur mise 4 €,
puis il tire une boule au hasard. Si la boule est bleue alors il gagne 3 €, si elle est verte il gagne 11 € et si elle est blanche,
il ne gagne rien. On note $X$ la variable aléatoire égale au gain algébrique d’un joueur à l’issue d’un tirage.
Déterminer l'espérance de la variable aléatoire $X$.
Une urne contient 5 boules blanches, 2 boules bleues et 3 boules vertes, indiscernables au toucher. Le joueur mise 4 €,
puis il tire une boule au hasard. Si la boule est bleue alors il gagne 3 €, si elle est verte il gagne 11 € et si elle est blanche,
il ne gagne rien. On note $X$ la variable aléatoire égale au gain algébrique d’un joueur à l’issue d’un tirage.
Déterminer la variance et l'écart-type de la variable aléatoire $X$.
Une urne contient 5 boules blanches, 2 boules bleues et 3 boules vertes, indiscernables au toucher. Le joueur mise 4 €,
puis il tire une boule au hasard. Si la boule est bleue alors il gagne 3 €, si elle est verte il gagne 11 € et si elle est blanche,
il ne gagne rien. On note $X$ la variable aléatoire égale au gain algébrique d’un joueur à l’issue d’un tirage.
Calculer la variance de la variable aléatoire $X$ en utilisant la formule de König-Huygens.
Une urne contient 5 boules blanches, 2 boules bleues et 3 boules vertes, indiscernables au toucher. Le joueur mise 4 €,
puis il tire une boule au hasard. Si la boule est bleue alors il gagne 3 €, si elle est verte il gagne 11 € et si elle est blanche,
il ne gagne rien. On note $X$ la variable aléatoire égale au gain algébrique d’un joueur à l’issue d’un tirage.
Calculer la variance de la variable aléatoire $X$ en utilisant la formule de König-Huygens.
Soit $X$ une variable aléatoire qui suit une loi binomiale de paramètres $n=10$ et $p=0,6$. Soit $Y=3X-2$.
Calculer l’espérance et la variance des variables aléatoires $X$ et $Y$.
Soit X une variable aléatoire suivant une loi binomiale de paramètres n=10 et p=0,6 et Y une variable aléatoire suivant une loi binomiale de paramètres n=5 et p=0,7.
- Quelles sont les valeurs prises par la variable aléatoire $X+Y$ ?
- Calculer l’espérance de la variable aléatoire $X+Y$.
Elias prend le même bus cinq jours par semaine. On admet que la variable aléatoire $X$ qui compte le nombre de retards suit la loi binomiale $\mathcal{B}\left(5~;~0,05\right)$.
En répétant cette expérience pendant 6 semaines.
Que peut-on dire de la liste $\left(X_1 ~;~X_2~;~X_3~;~X_4~;~X_5~;~X_6\right)$ ? Justifier.
Soit $X$ la variable aléatoire qui, à chaque pot de confiture issue d’une chaîne de production,
associe sa masse en grammes. On note $X_k$ la variable aléatoire qui, à chaque lot de $5$ pots de confiture, associe la masse du kème pot.
Les variables aléatoires X_1 ; X_2 ; X_3 ; X_4 et X_5 sont indépendantes et suivent la même loi que X.
- Que peut-on dire de la liste $\left(X_1 ~;~X_2~;~X_3~;~X_4~;~X_5~\right)$ ? Justifier.
- Que représente la variable aléatoire somme $S_n$ définie par : $S_n= X_1+X_2+X_3+X_4+X_5$ ?
- Que représente la variable aléatoire moyenne $M_n$ définie par : $M_n= \dfrac{X_1+X_2+X_3+X_4+X_5}{5}$ ?
Soit $X$ la variable aléatoire qui, à chaque pot de confiture issue d’une chaîne de production,
associe sa masse en grammes. On note $X_k$ la variable aléatoire qui, à chaque lot de $5$ pots de confiture, associe la masse du kème pot.
Les variables aléatoires X_1 ; X_2 ; X_3 ; X_4 et X_5 sont indépendantes et suivent la même loi que X.
La variable aléatoire somme $S_5$ définie par : $S_5= X_1+X_2+X_3+X_4+X_5$ associe à chaque lot de 5 pots sa masse en grammes.
La variable aléatoire moyenne $M_5$ définie par : $M_5= \dfrac{X_1+X_2+X_3+X_4+X_5}{5}$ associe à chaque lot de $5$ pots la masse moyenne d’un pot.
- Déterminer l'espérance et la variance de la variable aléatoire $S_5$ en foncrtion l'espérance et la variance de la variable aléatoire $X$
- Déterminer l'espérance et la variance de la variable aléatoire $M_5$ en foncrtion l'espérance et la variance de la variable aléatoire $X$
Soit X une variable aléatoire d’espérance $E(X)=\mu$ et d’écart-type $\sigma$.
- Donner une majoration de la probabilité que l’écart de $X$ à $\mu$ soit supérieur ou égal à $2\sigma$.
- Donner une majoration de la probabilité que l’écart de $X$ à $\mu$ soit supérieur ou égal à $4\sigma$.
Exercices
Une entreprise fabrique des machines.
Soit $X$ la variable aléatoire qui, pour un mois choisi au hasard, associe le nombre de machines vendues pendant cette période.
Une étude statistique permet d’établir la loi de probabilité de $X$.
| $x_i$ |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| $p_i=P(X=x_i)$ |
$0,03$ |
$0,08$ |
$0,10$ |
$0,3$ |
$0,25$ |
$0,18$ |
$0,06$ |
- Calculer l’espérance de $X$.
- La vente d’une machine rapporte 25 000 €.
On note Y la variable aléatoire qui, à un mois tiré au hasard, associe le résultat mensuel en euros de la fabrication de ces machines.
Déterminer l’espérance de Y puis l’interpréter.
Une urne contient trois jetons blancs numérotés $1$ et deux jetons noirs numérotés $2$.
On tire au hasard successivement deux jetons de l’urne sans remise.
Soit $X$ la variable aléatoire qui, au premier tirage, associe le numéro du jeton tiré et $Y$ la variable aléatoire qui,
au second tirage, associe le numéro du jeton tiré.
- Les variables $X$ et $Y$ sont-elles indépendantes ?
- Déterminer la loi de probabilité de la variable aléatoire $Z=X+Y$.
- Calculer l’espérance de $Z$.
Une urne contient trois jetons blancs numérotés $1$ et deux jetons noirs numérotés $2$.
On tire au hasard successivement deux jetons de l’urne avec remise.
Soit $X$ la variable aléatoire qui, au premier tirage, associe le numéro du jeton tiré et $Y$ la variable aléatoire qui,
au second tirage, associe le numéro du jeton tiré.
- Les variables $X$ et $Y$ sont-elles indépendantes ?
- Déterminer la loi de probabilité de la variable aléatoire $Z=X+Y$.
- Calculer l’espérance et la variance de $Z$.
On étudie la marche d’une particule se déplaçant sur les points d’abscisses entières d’un
axe gradué d’origine $O$. La particule est à l’origine au temps 0 et se déplace à chaque unité
de temps d’une unité vers la droite avec la probabilité 0,5 ou d’une unité vers la gauche
avec la probabilité $0,5$.
On suppose que les déplacements de la particule sont indépendants les uns des autres.
Pour tout entier naturel $k$, on note ${X}_k$ la variable aléatoire qui vaut $1$
si le $k$ème déplacement a lieu vers la droite et qui vaut $-1$ dans le cas contraire.
Pour tout entier naturel $n$ non nul, on note ${S}_n$ l’abscisse de la particule à l’instant $n$.
- Donner, pour tout entier naturel $k$, l’espérance et la variance de ${X}_k$.
- Pour tout entier naturel $n$ non nul, exprimer ${S}_n$ en fonction de certaines des variables ${X}_k$.
- En déduire l’espérance et la variance de ${S}_n$.
Le Yam’s est un jeu dans lequel on lance cinq dés équilibrés à six faces numérotées de $1$ à $6$,
pour obtenir certaines combinaisons particulières. Pour l’une de ces combinaisons, appelée « Chance »,
on marque la somme des numéros obtenus avec les cinq dés.
Déterminer l’espérance et l’écart-type du nombre de points que l’on peut ainsi obtenir. Arrondir au centième si de besoin.
On mise $2$ euros puis on lance un dé équilibré à quatre faces. On gagne $3$ euros si on fait un $3$, et $4$ euros si on fait un $4$.
Sinon on ne gagne rien.
On joue $15$ fois à ce jeu. $Z$ est la variable aléatoire donnant le gain algébrique total. Calculer $E\left(Z\right)$.
Une étude statistique a été réalisée sur le temps d’attente, en secondes, subi par la clientèle avant d’être prise en
communication avec un standardiste.
La variable aléatoire $T$, qui associe à tout client son temps d’attente, a pour espérance $18$ et pour écart-type $7$.
On estime que la probabilité qu’un client ait une attente de plus de $20$ secondes est égale à $0,4$.
Au cours d’une même semaine, un même client passe cinq appels, indépendants les uns des autres.
On note $X$ la variable aléatoire exprimant le nombre de fois où, au cours de ces cinq appels,
le temps d’attente est supérieur à $20$ secondes.
- Déterminer l’espérance et l’écart-type de $X$.
Dans le but de diminuer le temps d’attente, on effectue une enquête sur un échantillon de $100$ clients.
Soit $Y$ la variable aléatoire mesurant le temps d’attente moyen exprimé en secondes pour un échantillon de $100$ clients.
- Déterminer l’espérance et l’écart-type de $Y$.
Exercices d'approfondissement.