Reconnaître des situations relevant de la loi binomiale
Calculer une probabilité dans le cadre de la loi binomiale
Représenter la répétition d'expériences identiques et indépendantes à l'aide d'un arbre pondéré
Une expérience aléatoire avec deux issues, succés de probabilité p ou échec de probabilité 1 - p est appelé une épreuve de Bernouilli
de paramètre p.
Tirer à pile ou face (pile étant le succés) est une épreuve de Bernouilli de paramètre 0,5
Lancer un dé (faire 6 étant le succés) est une épreuve de Bernouilli de paramètre \frac{1}{6}
Une épreuve de Bernoulli peut être représentée par un arbre pondéré simple. En prenant l'exemple du dé :
Un schéma de Bernoulli d’ordre n et de paramètre p est la répétition d’une épreuve de Bernoulli de paramètre pn fois où
chaque issue est indépendante.
La loi de probabilité de la variable X comptant le nombre de succés de ce shéma de Bernouilli s'appelle la loi Binomiale et se note \mathcal{B}(n,p).
Tirer un dé (faire 6 étant le succés) trois fois d'affilée est un schéma de Bernouilli d'ordre 3 et de paramètre \frac{1}{6}. On peu le représenter par
l'arbre pondéré suivant :
La probabilité de gagner 2 fois P (X=2)correspond aux chemins dans l'arbre : SS\bar{S} ou S\bar{S}S ou SS\bar{S} ou \bar{S}SS :
\begin{array}{lll}
P (X=2) &=& (\frac{1}{6}\times\frac{1}{6}\times\frac{5}{6}) + (\frac{1}{6}\times\frac{5}{6}\times\frac{1}{6}) + (\frac{5}{6}\times\frac{1}{6}\times\frac{1}{6}) \\\\
&=& \text{nombre de chemins a deux succes} \times (\frac{1}{6})^2\times (\frac{5}{6})^1
\end{array}
Le coefficient binomial \binom{n}{k} est le nombre de chemins réalisant k succés pour n répétitions.
Dans l'exemple précédent, le nombre de chemins à 2 succés parmi 3 tirs est \binom{2}{3} = 3
À la calculatrice, on peut calculer \binom{n}{k} de la manière suivante :
Texas Instrument : touche
MATH
puis
PRB
, puis
Combinaison
. On tape
n Combinaison k
Casio : touce
OPTN
puis
→
, puis
PROB
puis
nCr
. On tape
n nCr k
La probabilité de faire k succés parmi n dans une épreuve de Bernouilli de paramètre p est :
P (X = k) = \binom{n}{k} p^k \times (1-p)^{n-k}
À la calculatrice, on peut calculer P (X=k) pour la loi binomiale\mathcal{B}(n,p) de la manière suivante :
Texas Instrument : Menu Distrib (+) puis
PRB
, puis
BinomFdp
. On tape
BinomFdp (n,p,k)
Casio : touche
OPTN
puis
STAT
, puis
DIST
puis
BINM
puis
Bpd
. On tape
BinomialPD (k, n, p)
À la calculatrice, on peut calculer P (X\leq k) pour la loi binomiale\mathcal{B}(n,p) de la manière suivante :
Texas Instrument : Menu Distrib (+) puis
PRB
, puis
BinomFRép
. On tape
BinomFRép (n,p,k)
Casio : touche
OPTN
puis
STAT
, puis
DIST
puis
BINM
puis
Bcd
. On tape
BinomialCD (k, n, p)
On considère une variable aléatoire X suivant une loi binomiale \mathcal{B}(n,p) :
Son espérance E (X) = n p
Son écart type \sigma = \sqrt{n p (1-p)}
L'espérance représente la valeur moyenne prise par la variable aléatoire. L'écart type représente l'écart moyen entre deux valeurs prises par la variable aléatoire.