Une expérience aléatoire est une expérience dont les résultats possibles sont
connus sans que l’on puisse déterminer lequel sera réalisé.
Une issue est un des résultats possibles d’une expérience aléatoire.
L’univers associé à une expérience aléatoire est l’ensemble de toutes ses issues
possibles. En général, l’univers est noté Ω.
Définir une loi de probabilité pour une expérience aléatoire d’univers Ω={x1;x2;…;xn} consiste à attribuer à chacune des issues un nombre pi positif ou nul, appelé probabilité, tel que p1+p2+…+pn=1.
Exemple
Lancer un dé équilibré à 6 faces est une expérience aléatoire.
Une issue de cette expérience est — par exemple : « Obtenir un 4 ».
L’univers de cette expérience aléatoire est Ω={1;2;3;4;5;6}.
La loi de probabilité de cette expérience aléatoire est donnée par le tableau suivant :
Issue
1
2
3
4
5
6
Probabilité
61
61
61
61
61
61
Évènements
Un événement A est un ensemble d’issues : c’est une partie de l’univers Ω.
Exemple
« Obtenir un nombre pair en lançant un dé équilibré à 6 faces » est un événement. Il est composé des issues : « Obtenir un 2 », « Obtenir un 4 » et « Obtenir un 6 ».
Un événement élémentaire est un événement qui ne contient qu’une seule issue.
Exemple
L’événement « Obtenir un 1 en lançant un dé équilibré à 6 faces » est un événement élémentaire.
Une issuexi réalise l’événement A lorsque xi est un élément de A.
Un événement impossible est un événement qui n’est réalisé par aucune issue. La probabilité d’un événement impossible est égale à 0.
Un événement certain est un événement qui est réalisé par toutes les issues. La probabilité d’un événement certain est égale à 1.
Exemple
« Tirer un 15 de trèfle » est un événement impossible. « Obtenir un nombre entre 1 et 6 en lançant un dé équilibré à 6 faces » est un événement certain.
La probabilité d’un événement est la somme des probabilités des événements
élémentaires qui le constituent.
Propriété : P(∅)=0 P(Ω)=1
Pour tout événement A,0⩽P(A)⩽1.
Propriété : Dans une situation d’équiprobabilité, la probabilité d’un événement A est P(A)= nombre total d’issues nombre d’issues favorables aˋA.
Intersection d'évènements
L’intersection de A et B, notée A∩B, est l’ensemble des issues qui réalisent à la fois A et B (les deux à la fois).
Exemple
L’intersection de l’événement « Obtenir un nombre pair en lançant un dé à 6 faces » et de l’événement « Obtenir un nombre plus grand que 3 en lançant un dé à 6 faces » est l’événement « Obtenir un 4 ou un 6 en lançant un dé à 6 faces ».
Deux événements A et B sont dits incompatibles si A∩B=∅.
Exemple
Les événements « Obtenir un 2 en lançant un dé à 6 faces » et « Obtenir un 5 en lançant un dé à 6 faces » sont incompatibles.
Union d'évènements
La réunion de A et B, notée A∪B, est l’ensemble des issues qui réalisent A ou B (au moins l’un des deux).
Exemple
La réunion de l’événement « Obtenir un nombre pair en lançant un dé à 6 faces » et de l’événement « Obtenir un nombre plus grand que 3 en lançant un dé à 6 faces » est l’événement « Obtenir un 2, un 3, un 4, un 5 ou un 6 en lançant un dé à 6 faces ».
Propriété : Soient A et B deux événements. On a P(A∪B)+P(A∩B)=P(A)+P(B).
Remarque : Si A et B sont deux événements incompatibles alors on a A∩B=∅., donc la formule précédente peut se réécrire : P(A∪B)=P(A)+P(B).
Évènement contraire
L’événement contraire de A est l’événement, noté A, formé de toutes les issues qui ne réalisent pas A.
Exemple
Les événements « Obtenir un nombre pair en lançant un dé à 6 faces » et « Obtenir un nombre impair en lançant un dé à 6 faces » sont contraires.
Propriété : A et A sont incompatibles.
Propriété : Pour tout événement A, on a P(A)=1−P(A).
2
Échantillonage
Échantillon
Un échantillon de taille n est la liste des résultats obtenus lorsqu’on répète n fois une même expérience aléatoire de façon indépendante.
Fluctuation d'échantillonage
Sur plusieurs échantillons de même taille, la fréquence d’un caractère observé varie
d’un échantillon à l’autre : c’est la fluctuation d’échantillonnage.
Théorème : Soit p la proportion théorique d’apparition d’un caractère dans une population de taille n. Lorsque n est grand, la fréquence observée f d’individus présentant le caractère étudié est telle que ∣f−p∣⩽n1 dans une grande majorité des cas.