Statistique et probabilités | 1ère Bac Pro | Mathématiques
Dernière mise à jour : 26 juillet 2026, 01:57
On lance un dé cubique équilibré à 6 faces.
L'univers est \(\Omega = \{1;2;3;4;5;6\}\) et chaque face a la probabilité \(\dfrac{1}{6}\).
On tire au hasard une carte dans un jeu de 32 cartes.
La probabilité qu'une machine de découpe de panneaux de bois produise une pièce conforme est \(0{,}92\).
Un artisan menuisier a interrogé 200 clients sur leur satisfaction et le type de prestation réalisée.
| Cuisine | Placard | Terrasse | Total | |
|---|---|---|---|---|
| Satisfait | 60 | 45 | 35 | 140 |
| Non satisfait | 20 | 15 | 25 | 60 |
| Total | 80 | 60 | 60 | 200 |
On choisit un client au hasard.
Dans un magasin de bricolage, on classe les clients selon leur achat principal : peinture (P), bois (B), outillage (O) ou quincaillerie (Q). Les probabilités sont :
\(P(\text{P}) = 0{,}25\), \(P(\text{B}) = 0{,}30\), \(P(\text{O}) = 0{,}20\), \(P(\text{Q}) = 0{,}25\).
Un technicien contrôle un lot de 200 pièces métalliques. Chaque pièce peut présenter un défaut de dimension (D) et/ou un défaut d'aspect (A). Le contrôle donne :
| Défaut d'aspect (A) | Pas de défaut d'aspect (Ā) | Total | |
|---|---|---|---|
| Défaut de dimension (D) | 6 | …… | 20 |
| Pas de défaut de dimension (D̄) | …… | …… | 180 |
| Total | …… | …… | 200 |
1. Tableau croisé :
| A | Ā | Total | |
|---|---|---|---|
| D | 6 | 14 | 20 |
| D̄ | 9 | 171 | 180 |
| Total | 15 | 185 | 200 |
2. \(P(D \cap A) = \dfrac{6}{200} = 0{,}03\).
3. \(P(A) = \dfrac{15}{200} = 0{,}075\).
4. \(P(\bar{D} \cap \bar{A}) = \dfrac{171}{200} = 0{,}855\).
Vérification : \(6 + 14 + 9 + 171 = 200\). ✓
Un fournisseur de matériaux livre des commandes de bois massif (M), de panneaux agglomérés (A) et de contreplaqué (C). Le tableau donne la répartition des livraisons sur un mois (en nombre de commandes) :
| Conforme | Non conforme | Total | |
|---|---|---|---|
| Bois massif | 72 | 8 | 80 |
| Aggloméré | 54 | 6 | 60 |
| Contreplaqué | 51 | 9 | 60 |
| Total | 177 | 23 | 200 |
On choisit une commande au hasard.
Un carreleur (l'ouvrier qui pose le carrelage) ouvre un carton contenant 12 carreaux, tous de même format. Il en prend un au hasard, sans regarder.
| Couleur du carreau | Blanc | Gris | Beige | Total |
|---|---|---|---|---|
| Nombre de carreaux | 5 | 4 | 3 | 12 |
Rappel du cours : chaque résultat possible est une issue ; l'ensemble de toutes les issues est l'univers, noté \(\Omega\) ; un événement regroupe une ou plusieurs issues. Quand toutes les issues ont la même probabilité :
\[P(A) = \frac{\text{nombre d'issues favorables à } A}{\text{nombre total d'issues}}\]1. Combien y a-t-il d'issues dans cette expérience ? Autrement dit, combien de carreaux différents peut-il tirer ?
2. Calculer \(P(\text{blanc})\). Le calcul est amorcé : \(P(\text{blanc}) = \dfrac{5}{\ldots}\)
3. Calculer \(P(\text{gris})\), puis \(P(\text{beige})\), de la même façon.
4. Additionner les trois probabilités trouvées. Que doit-on obtenir ?
5. Vérifier que chaque probabilité trouvée est bien un nombre compris entre 0 et 1.
1. Le carton contient 12 carreaux : il y a donc 12 issues, toutes équiprobables (les carreaux ont le même format, aucun n'est privilégié).
2. Il y a 5 carreaux blancs sur 12 :
\[P(\text{blanc}) = \frac{5}{12} \approx \mathbf{0{,}417}\]3. Il y a 4 carreaux gris et 3 carreaux beiges :
\[P(\text{gris}) = \frac{4}{12} = \mathbf{\frac{1}{3}} \approx 0{,}333 \qquad P(\text{beige}) = \frac{3}{12} = \mathbf{\frac{1}{4}} = 0{,}25\]4. \(\dfrac{5}{12} + \dfrac{4}{12} + \dfrac{3}{12} = \dfrac{12}{12} = \mathbf{1}\). C'est normal : la somme des probabilités de toutes les issues d'une expérience aléatoire vaut toujours 1.
5. \(0{,}417\), \(0{,}333\) et \(0{,}25\) sont bien tous compris entre 0 et 1 : \(0 \leqslant P(A) \leqslant 1\). ✓
Un technicien en efficacité énergétique doit remplacer l'éclairage d'un bureau. Son carton contient 20 ampoules LED identiques, mais de teintes différentes. Il en prend une au hasard.
| Teinte de l'ampoule | Blanc chaud | Blanc neutre | Blanc froid | Total |
|---|---|---|---|---|
| Nombre d'ampoules | 8 | 7 | 5 | 20 |
Rappel du cours : \(P(A) = \dfrac{\text{nombre d'issues favorables}}{\text{nombre total d'issues}}\) et \(P(\bar{A}) = 1 - P(A)\), où \(\bar{A}\) (« A barre ») est l'événement contraire de \(A\).
1. Combien d'issues compte cette expérience ?
2. Calculer \(P(\text{blanc chaud})\). Le calcul est amorcé : \(P(\text{blanc chaud}) = \dfrac{8}{\ldots}\)
3. Calculer \(P(\text{blanc neutre})\) puis \(P(\text{blanc froid})\).
4. Vérifier que la somme des trois probabilités vaut 1.
5. En utilisant l'événement contraire, calculer la probabilité que l'ampoule tirée ne soit pas blanc froid : \(P(\overline{\text{blanc froid}}) = 1 - \ldots\)
1. Il y a 20 ampoules, donc 20 issues équiprobables.
2. \(P(\text{blanc chaud}) = \dfrac{8}{20} = \mathbf{\dfrac{2}{5}} = 0{,}40\), soit 40 %.
3. \(P(\text{blanc neutre}) = \dfrac{7}{20} = \mathbf{0{,}35}\) et \(P(\text{blanc froid}) = \dfrac{5}{20} = \mathbf{\dfrac{1}{4}} = 0{,}25\).
4. \(0{,}40 + 0{,}35 + 0{,}25 = \mathbf{1}\). ✓ La somme des probabilités de toutes les issues vaut bien 1.
5. \(P(\overline{\text{blanc froid}}) = 1 - 0{,}25 = \mathbf{0{,}75}\), soit 75 % de chances de tirer une ampoule qui n'est pas blanc froid.
Toutes les probabilités trouvées (0,40 ; 0,35 ; 0,25 ; 0,75) sont comprises entre 0 et 1. ✓
Dans un atelier, trois postes de perçage fabriquent la même pièce. Pour chaque poste, on connaît la probabilité qu'une pièce prise au hasard soit conforme (c'est-à-dire qu'elle respecte les cotes du plan).
| Poste | A | B | C |
|---|---|---|---|
| \(P(\text{conforme})\) | 0,95 | 0,90 | 0,84 |
| \(P(\text{non conforme})\) | … | … | … |
Rappel du cours : « non conforme » est l'événement contraire de « conforme », donc \(P(\text{non conforme}) = 1 - P(\text{conforme})\).
1. Compléter la dernière ligne du tableau. Le premier calcul est amorcé : pour le poste A, \(1 - 0{,}95 = \ldots\)
2. Le poste C produit 300 pièces dans la journée. Combien de pièces non conformes peut-on s'attendre à trouver ? (Calculer \(300 \times P(\text{non conforme})\).)
3. Le poste A produit lui aussi 300 pièces. Combien de pièces non conformes peut-on s'attendre à trouver ?
4. Quel poste faut-il régler en priorité ? Expliquer en une phrase.
1. On applique \(P(\bar{A}) = 1 - P(A)\) pour chaque poste :
| Poste | A | B | C |
|---|---|---|---|
| \(P(\text{conforme})\) | 0,95 | 0,90 | 0,84 |
| \(P(\text{non conforme})\) | 0,05 | 0,10 | 0,16 |
Vérification : \(1 - 0{,}95 = 0{,}05\) ; \(1 - 0{,}90 = 0{,}10\) ; \(1 - 0{,}84 = 0{,}16\). Ces trois valeurs sont bien comprises entre 0 et 1. ✓
2. Poste C : \(300 \times 0{,}16 = \mathbf{48}\) pièces non conformes attendues.
3. Poste A : \(300 \times 0{,}05 = \mathbf{15}\) pièces non conformes attendues.
4. Il faut régler le poste C en priorité : c'est celui dont la probabilité de non-conformité est la plus grande (0,16), soit plus de trois fois celle du poste A. Sur une journée, il produit 48 pièces à rebuter contre 15 pour le poste A.
À la fête d'un quartier, une roue de tombola est partagée en 20 secteurs identiques. On fait tourner la roue une fois : chaque secteur a la même probabilité d'être désigné.
| Résultat du secteur | Gros lot | Lot moyen | Perdu | Total |
|---|---|---|---|---|
| Nombre de secteurs | 3 | 5 | 12 | 20 |
Rappel du cours : deux événements sont incompatibles lorsqu'ils ne peuvent pas se réaliser en même temps. Dans ce cas : \(P(A \cup B) = P(A) + P(B)\).
1. Combien d'issues cette expérience compte-t-elle ?
2. Calculer \(P(\text{gros lot})\). Le calcul est amorcé : \(P(\text{gros lot}) = \dfrac{3}{\ldots}\)
3. Calculer \(P(\text{lot moyen})\).
4. Un même secteur ne peut pas être à la fois « gros lot » et « lot moyen » : ces deux événements sont incompatibles. Calculer la probabilité de gagner un lot : \(P(\text{gros lot} \cup \text{lot moyen}) = \ldots + \ldots\)
5. En utilisant l'événement contraire, en déduire \(P(\text{perdu})\). Vérifier ensuite ce résultat directement avec le tableau.
1. La roue a 20 secteurs identiques : il y a 20 issues équiprobables.
2. \(P(\text{gros lot}) = \dfrac{3}{20} = \mathbf{0{,}15}\), soit 15 %.
3. \(P(\text{lot moyen}) = \dfrac{5}{20} = \mathbf{\dfrac{1}{4}} = 0{,}25\), soit 25 %.
4. Les deux événements sont incompatibles, on peut donc additionner :
\[P(\text{gros lot} \cup \text{lot moyen}) = \frac{3}{20} + \frac{5}{20} = \frac{8}{20} = \mathbf{\frac{2}{5}} = 0{,}40\]Il y a 40 % de chances de gagner un lot.
5. « Perdu » est l'événement contraire de « gagner un lot » :
\[P(\text{perdu}) = 1 - 0{,}40 = \mathbf{0{,}60}\]Vérification avec le tableau : \(\dfrac{12}{20} = 0{,}60\). ✓ Les deux méthodes donnent le même résultat, et toutes les probabilités trouvées sont comprises entre 0 et 1.
Un conducteur de travaux (le responsable qui organise un chantier) a relevé les 180 livraisons reçues au cours d'un trimestre. Chaque livraison concerne du béton ou des parpaings, et arrive à l'heure ou en retard.
| À l'heure | En retard | Total | |
|---|---|---|---|
| Béton | 85 | … | 100 |
| Parpaings | … | 18 | 80 |
| Total | … | … | 180 |
On choisit une livraison au hasard parmi les 180.
1. Compléter le tableau. Aide : sur chaque ligne, « à l'heure » + « en retard » = total de la ligne. Pour le béton : \(100 - 85 = \ldots\)
2. Calculer \(P(\text{à l'heure}) = \dfrac{\ldots}{180}\). Donner une valeur arrondie au millième.
3. Calculer \(P(\text{béton et en retard})\) : chercher la case à l'intersection de la ligne « Béton » et de la colonne « En retard ».
4. Calculer \(P(\text{en retard})\) à partir du total de la colonne, puis vérifier avec l'événement contraire : \(1 - P(\text{à l'heure})\).
1. Béton en retard : \(100 - 85 = 15\). Parpaings à l'heure : \(80 - 18 = 62\). Totaux des colonnes : \(85 + 62 = 147\) et \(15 + 18 = 33\).
| À l'heure | En retard | Total | |
|---|---|---|---|
| Béton | 85 | 15 | 100 |
| Parpaings | 62 | 18 | 80 |
| Total | 147 | 33 | 180 |
Vérification : \(147 + 33 = 180\) et \(100 + 80 = 180\). ✓ Les totaux tombent juste.
2. \(P(\text{à l'heure}) = \dfrac{147}{180} = \mathbf{\dfrac{49}{60}} \approx 0{,}817\), soit environ 81,7 %.
3. \(P(\text{béton et en retard}) = \dfrac{15}{180} = \mathbf{\dfrac{1}{12}} \approx 0{,}083\).
4. Par le total de la colonne : \(P(\text{en retard}) = \dfrac{33}{180} = \mathbf{\dfrac{11}{60}} \approx 0{,}183\).
Par l'événement contraire : \(1 - \dfrac{49}{60} = \dfrac{11}{60}\). ✓ Les deux méthodes concordent, et toutes les probabilités sont comprises entre 0 et 1.
Pour l'examen du diplôme de secourisme, chaque candidat reçoit une mise en situation tirée au sort. Le tirage se fait en deux temps : d'abord le lieu (domicile ou entreprise), puis le type de victime (adulte, enfant ou personne âgée). Toutes les combinaisons ont la même probabilité d'être tirées.
1. Chaque point à l'extrémité de l'arbre correspond à une issue. Combien y a-t-il d'issues au total ? Aide : \(2 \text{ lieux} \times 3 \text{ types de victime} = \ldots\)
2. Écrire l'univers \(\Omega\) en listant les 6 issues sous la forme \((D\,;\,A)\), \((D\,;\,N)\), …
3. Toutes les issues sont équiprobables. Quelle est la probabilité de chacune ?
4. Calculer \(P(\text{la victime est un enfant})\) : compter les issues favorables sur l'arbre, puis diviser par 6.
5. Calculer \(P(\text{la situation se passe au domicile})\).
6. Calculer \(P(\text{domicile et personne âgée})\).
1. \(2 \times 3 = \mathbf{6}\) issues : l'arbre se termine bien par 6 points.
2. \(\Omega = \{(D\,;\,A)\,;\,(D\,;\,N)\,;\,(D\,;\,P)\,;\,(E\,;\,A)\,;\,(E\,;\,N)\,;\,(E\,;\,P)\}\).
3. Les 6 issues sont équiprobables, donc chacune a pour probabilité \(\mathbf{\dfrac{1}{6}} \approx 0{,}167\). Contrôle : \(6 \times \dfrac{1}{6} = 1\). ✓
4. Deux issues correspondent à un enfant : \((D\,;\,N)\) et \((E\,;\,N)\).
\[P(\text{enfant}) = \frac{2}{6} = \mathbf{\frac{1}{3}} \approx 0{,}333\]5. Trois issues partent de la branche « Domicile » :
\[P(\text{domicile}) = \frac{3}{6} = \mathbf{\frac{1}{2}} = 0{,}50\]6. Une seule issue convient, \((D\,;\,P)\) : \(P(\text{domicile et personne âgée}) = \mathbf{\dfrac{1}{6}} \approx 0{,}167\).
Toutes ces probabilités sont bien comprises entre 0 et 1. ✓
Une joueuse de basket s'entraîne aux lancers francs. Son entraîneur note le nombre de tirs réussis au fil de la saison.
| Nombre de lancers | 10 | 50 | 200 | 1 000 |
|---|---|---|---|---|
| Lancers réussis | 8 | 35 | 136 | 665 |
| Fréquence de réussite | … | … | … | … |
Rappel du cours : la fréquence de réussite se calcule par \(f = \dfrac{\text{nombre de réussites}}{\text{nombre de lancers}}\). La probabilité, elle, est une valeur théorique : plus le nombre d'essais est grand, plus la fréquence observée s'en rapproche.
1. Compléter la dernière ligne du tableau. Le premier calcul est amorcé : \(\dfrac{8}{10} = \ldots\)
2. Vérifier que chaque fréquence trouvée est bien un nombre compris entre 0 et 1.
3. Que remarque-t-on quand le nombre de lancers augmente ?
4. Quelle valeur peut-on retenir comme probabilité qu'elle réussisse un lancer franc ? Justifier le choix de la série utilisée.
5. Avec cette probabilité, combien de réussites peut-on prévoir sur 40 lancers ?
1. On divise chaque fois les réussites par le nombre de lancers :
| Nombre de lancers | 10 | 50 | 200 | 1 000 |
|---|---|---|---|---|
| Lancers réussis | 8 | 35 | 136 | 665 |
| Fréquence de réussite | 0,80 | 0,70 | 0,68 | 0,665 |
Détail : \(\dfrac{8}{10} = 0{,}80\) ; \(\dfrac{35}{50} = 0{,}70\) ; \(\dfrac{136}{200} = 0{,}68\) ; \(\dfrac{665}{1\,000} = 0{,}665\).
2. \(0{,}80\), \(0{,}70\), \(0{,}68\) et \(0{,}665\) sont tous compris entre 0 et 1. ✓ C'est logique : on ne peut pas réussir plus de lancers qu'on n'en tire.
3. Les fréquences se rapprochent les unes des autres et se stabilisent autour de 0,67 quand le nombre de lancers augmente. Sur 10 lancers seulement, le résultat est très variable ; sur 1 000 lancers, il est beaucoup plus fiable.
4. On retient \(P(\text{réussite}) \approx \mathbf{0{,}67}\), soit environ 67 %. La série de 1 000 lancers fournit l'estimation la plus stable parmi celles proposées, car elle repose sur le plus grand effectif. Cela ne permet pas de connaître exactement la probabilité réelle.
5. \(40 \times 0{,}67 = 26{,}8\), soit environ 27 lancers réussis sur 40. Attention : c'est une prévision, pas une certitude.
Un menuisier a 60 planches en stock. Parmi elles : 24 sont en chêne, 30 sont déjà rabotées (passées à la machine pour obtenir une surface lisse), et 12 sont à la fois en chêne et rabotées. Il prend une planche au hasard.
| Planches en stock | 60 |
|---|---|
| Planches en chêne (C) | 24 |
| Planches rabotées (R) | 30 |
| Planches en chêne et rabotées (C ∩ R) | 12 |
Rappel du cours : quand deux événements peuvent se produire en même temps, on utilise \(P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)\). On retire l'intersection, sinon elle serait comptée deux fois.
1. Calculer \(P(C)\). Le calcul est amorcé : \(P(C) = \dfrac{24}{\ldots}\)
2. Calculer \(P(R)\).
3. Calculer \(P(C \cap R)\), la probabilité que la planche soit en chêne et rabotée.
4. Calculer \(P(C \cup R)\) en utilisant la formule rappelée ci-dessus : \(P(C \cup R) = \ldots + \ldots - \ldots\)
5. En déduire, avec l'événement contraire, la probabilité que la planche ne soit ni en chêne ni rabotée. Combien de planches cela représente-t-il ?
1. \(P(C) = \dfrac{24}{60} = \mathbf{\dfrac{2}{5}} = 0{,}40\).
2. \(P(R) = \dfrac{30}{60} = \mathbf{\dfrac{1}{2}} = 0{,}50\).
3. \(P(C \cap R) = \dfrac{12}{60} = \mathbf{\dfrac{1}{5}} = 0{,}20\).
4. Les deux événements ne sont pas incompatibles (12 planches sont dans les deux catégories), on applique donc la formule :
\[P(C \cup R) = 0{,}40 + 0{,}50 - 0{,}20 = \mathbf{0{,}70}\]Il y a 70 % de chances que la planche soit en chêne ou rabotée (ou les deux).
5. « Ni en chêne ni rabotée » est le contraire de « en chêne ou rabotée » :
\[P(\overline{C \cup R}) = 1 - 0{,}70 = \mathbf{0{,}30}\]Cela représente \(60 \times 0{,}30 = \mathbf{18}\) planches.
Contrôle par les effectifs : chêne seul \(24 - 12 = 12\), raboté seul \(30 - 12 = 18\), les deux 12, ni l'un ni l'autre 18. Total : \(12 + 18 + 12 + 18 = 60\). ✓
Un menuisier agenceur a commandé 1 000 panneaux de mélaminé : 700 auprès du fournisseur F1 et 300 auprès du fournisseur F2. Au contrôle de réception, 4 % des panneaux de F1 et 7 % des panneaux de F2 présentent un défaut de surface.
| Défaut (D) | Sans défaut (D̄) | Total | |
|---|---|---|---|
| F1 | 28 | 672 | 700 |
| F2 | 21 | 279 | 300 |
| Total | 49 | 951 | 1 000 |
Un installateur thermique effectue la maintenance annuelle de 150 chaudières réparties dans trois résidences. Le tableau suivant résume les résultats du diagnostic :
| Conforme | À régler | À remplacer | Total | |
|---|---|---|---|---|
| Résidence A | 40 | 15 | 5 | 60 |
| Résidence B | 30 | 10 | 10 | 50 |
| Résidence C | 25 | 10 | 5 | 40 |
| Total | 95 | 35 | 20 | 150 |
On choisit une chaudière au hasard parmi les 150.
Un poseur de cuisines propose trois finitions : mat (M), brillant (B) ou satiné (S). Sur ses 400 dernières commandes, 180 clients ont choisi le mat, 80 le brillant et le reste le satiné. Parmi eux, 18 clients « mat », 20 clients « brillant » et 21 clients « satiné » ont aussi demandé un plan de travail en granit (G).
| Granit (G) | Pas de granit (Ḡ) | Total | |
|---|---|---|---|
| Mat | 18 | 162 | 180 |
| Brillant | 20 | 60 | 80 |
| Satiné | 21 | 119 | 140 |
| Total | 59 | 341 | 400 |
Le responsable qualité d'une entreprise du bâtiment a suivi les 240 interventions réalisées au cours d'une année, réparties entre trois corps d'état. Pour chacune, il a noté si elle avait été terminée dans les délais ou en retard.
| Dans les délais | En retard | Total | |
|---|---|---|---|
| Maçonnerie | 84 | 21 | 105 |
| Plâtrerie | 60 | 15 | 75 |
| Carrelage | 46 | 14 | 60 |
| Total | 190 | 50 | 240 |
On choisit une intervention au hasard parmi les 240.
1. Calculer la probabilité que l'intervention ait été terminée en retard. Interpréter le résultat en pourcentage.
2. Calculer la probabilité que l'intervention concerne la maçonnerie.
3. Les événements « concerner la maçonnerie » et « être en retard » sont-ils incompatibles ? Justifier à l'aide du tableau.
4. Calculer la probabilité que l'intervention concerne la maçonnerie ou soit en retard.
5. On sait que l'intervention choisie concerne le carrelage. Quelle est alors la probabilité qu'elle soit en retard ? Comparer avec le résultat de la question 1 et commenter pour l'entreprise.
1. Le total de la colonne « En retard » est 50 :
\[P(\text{retard}) = \frac{50}{240} = \mathbf{\frac{5}{24}} \approx 0{,}208\]Environ 20,8 % des interventions ont pris du retard, soit à peu près une intervention sur cinq.
2. \(P(\text{maçonnerie}) = \dfrac{105}{240} = \mathbf{\dfrac{7}{16}} = 0{,}4375\), soit 43,75 %.
3. Non : la case à l'intersection de la ligne « Maçonnerie » et de la colonne « En retard » contient 21 interventions. L'intersection n'est donc pas vide, les deux événements ne sont pas incompatibles : une intervention peut être à la fois de maçonnerie et en retard.
4. Comme les événements ne sont pas incompatibles, on retire l'intersection :
\[P(\text{maçonnerie} \cup \text{retard}) = \frac{105}{240} + \frac{50}{240} - \frac{21}{240} = \frac{134}{240} = \mathbf{\frac{67}{120}} \approx 0{,}558\]Environ 55,8 % des interventions relèvent de la maçonnerie ou ont pris du retard. Cette valeur est bien comprise entre 0 et 1.
5. On se restreint à la ligne « Carrelage », qui compte 60 interventions, dont 14 en retard :
\[P_{\text{carrelage}}(\text{retard}) = \frac{14}{60} = \mathbf{\frac{7}{30}} \approx 0{,}233\]Soit 23,3 % contre 20,8 % pour l'ensemble des interventions : la fréquence observée est un peu plus élevée en carrelage. L'écart reste modeste et aucun test d'incertitude n'est fourni : il constitue un signal à examiner, pas une preuve que ce corps d'état retarde davantage en général.
Un technicien en énergies renouvelables contrôle les 180 panneaux photovoltaïques d'une installation, répartis en trois rangées. Il classe chaque panneau selon que son rendement est conforme ou dégradé.
| Rendement conforme | Rendement dégradé | Total | |
|---|---|---|---|
| Rangée 1 | 66 | 6 | 72 |
| Rangée 2 | 52 | 8 | 60 |
| Rangée 3 | 38 | 10 | 48 |
| Total | 156 | 24 | 180 |
On choisit un panneau au hasard parmi les 180.
1. Calculer la probabilité que son rendement soit dégradé.
2. En déduire, par l'événement contraire, la probabilité que son rendement soit conforme. Vérifier le résultat directement dans le tableau.
3. Calculer la probabilité que le panneau appartienne à la rangée 3 et ait un rendement dégradé.
4. Calculer la proportion de panneaux dégradés dans la rangée 1, puis dans la rangée 3. Que peut en conclure le technicien sur l'implantation de la rangée 3 ?
5. Le parc complet de l'exploitant compte 900 panneaux de même type, installés dans les mêmes conditions. Combien de panneaux à rendement dégradé peut-il s'attendre à trouver ?
1. \(P(\text{dégradé}) = \dfrac{24}{180} = \mathbf{\dfrac{2}{15}} \approx 0{,}133\), soit environ 13,3 %.
2. « Conforme » est l'événement contraire de « dégradé » :
\[P(\text{conforme}) = 1 - \frac{2}{15} = \mathbf{\frac{13}{15}} \approx 0{,}867\]Vérification par le tableau : \(\dfrac{156}{180} = \dfrac{13}{15}\). ✓ Les deux probabilités sont bien comprises entre 0 et 1 et leur somme vaut 1.
3. \(P(\text{rangée 3} \cap \text{dégradé}) = \dfrac{10}{180} = \mathbf{\dfrac{1}{18}} \approx 0{,}056\).
4. On se restreint à chaque rangée :
\[P_{\text{rangée 1}}(\text{dégradé}) = \frac{6}{72} = \frac{1}{12} \approx \mathbf{0{,}083} \qquad P_{\text{rangée 3}}(\text{dégradé}) = \frac{10}{48} = \frac{5}{24} \approx \mathbf{0{,}208}\]La rangée 3 compte proportionnellement deux fois et demie plus de panneaux dégradés que la rangée 1 dans cet échantillon (20,8 % contre 8,3 %). Sans test statistique ni répétition, on ne peut pas affirmer que l'écart n'est pas dû aux fluctuations d'échantillonnage. Il justifie néanmoins de contrôler cette rangée (ombrage, orientation, encrassement, âge des panneaux).
5. En gardant la même probabilité : \(900 \times \dfrac{2}{15} = \mathbf{120}\) panneaux à rendement dégradé attendus sur l'ensemble du parc.
Une entreprise de travaux publics emploie 150 compagnons. Le service de prévention a relevé leurs habilitations (les autorisations obligatoires pour réaliser certains travaux) :
| Effectif total | 150 |
|---|---|
| Habilitation « travail en hauteur » (H) | 96 |
| Habilitation électrique (É) | 72 |
| Les deux habilitations (H ∩ É) | 48 |
On choisit un compagnon au hasard.
1. Calculer \(P(H)\), \(P(\text{É})\) et \(P(H \cap \text{É})\).
2. Les événements \(H\) et \(\text{É}\) sont-ils incompatibles ? Justifier.
3. Calculer la probabilité que le compagnon possède au moins une des deux habilitations.
4. En déduire la probabilité qu'il n'en possède aucune, puis le nombre de compagnons concernés.
5. Une formation coûte 340 € par compagnon. Quel budget l'entreprise doit-elle prévoir pour habiliter au travail en hauteur tous ceux qui ne le sont pas encore ?
1. \(P(H) = \dfrac{96}{150} = \mathbf{\dfrac{16}{25}} = 0{,}64\) ; \(P(\text{É}) = \dfrac{72}{150} = \mathbf{\dfrac{12}{25}} = 0{,}48\) ; \(P(H \cap \text{É}) = \dfrac{48}{150} = \mathbf{\dfrac{8}{25}} = 0{,}32\).
2. Non : 48 compagnons possèdent les deux habilitations, donc \(H \cap \text{É} \neq \varnothing\). Les deux événements ne sont pas incompatibles, on ne peut pas se contenter d'additionner leurs probabilités.
3. « Au moins une habilitation » correspond à la réunion \(H \cup \text{É}\) :
\[P(H \cup \text{É}) = 0{,}64 + 0{,}48 - 0{,}32 = \mathbf{0{,}80}\]80 % des compagnons possèdent au moins une des deux habilitations.
4. Par l'événement contraire : \(P(\overline{H \cup \text{É}}) = 1 - 0{,}80 = \mathbf{0{,}20}\), soit \(150 \times 0{,}20 = \mathbf{30}\) compagnons sans aucune habilitation.
Contrôle des effectifs : hauteur seule \(96 - 48 = 48\) ; électrique seule \(72 - 48 = 24\) ; les deux 48 ; aucune 30. Total : \(48 + 24 + 48 + 30 = 150\). ✓
5. Compagnons non habilités au travail en hauteur : \(150 - 96 = 54\).
\[54 \times 340 = \mathbf{18\,360 \text{ €}}\]L'entreprise doit prévoir un budget de 18 360 € pour couvrir l'ensemble de son personnel.
Un service de maintenance industrielle suit un parc de 320 machines. Sur un mois donné, chaque machine relève d'une seule des trois situations suivantes : elle tombe en panne, elle demande un simple réglage, ou elle ne demande aucune intervention.
| Situation sur le mois | Panne | Réglage | Aucune intervention |
|---|---|---|---|
| Probabilité | 0,06 | 0,15 | … |
1. Justifier que les trois situations sont deux à deux incompatibles, puis déterminer la probabilité manquante.
2. Calculer la probabilité qu'une machine prise au hasard demande une intervention (panne ou réglage). Vérifier que le résultat est bien compris entre 0 et 1.
3. Combien d'interventions le service peut-il s'attendre à réaliser au cours du mois ?
4. Le service dispose de 60 créneaux d'intervention par mois. Ce nombre est-il suffisant ? Justifier par un calcul et proposer une conclusion au responsable.
5. Après modernisation du parc, la probabilité de panne tombe à 0,02 et celle de réglage à 0,11. Le nombre de créneaux devient-il suffisant ?
1. Sur le mois, une machine relève d'une seule des trois situations : elles ne peuvent pas se réaliser en même temps, elles sont donc deux à deux incompatibles. Comme elles couvrent tous les cas possibles, la somme de leurs probabilités vaut 1 :
\[P(\text{aucune intervention}) = 1 - (0{,}06 + 0{,}15) = 1 - 0{,}21 = \mathbf{0{,}79}\]2. « Panne » et « réglage » étant incompatibles, on additionne :
\[P(\text{intervention}) = 0{,}06 + 0{,}15 = \mathbf{0{,}21}\]\(0 \leqslant 0{,}21 \leqslant 1\) : le résultat est bien une probabilité. On peut aussi le retrouver par l'événement contraire : \(1 - 0{,}79 = 0{,}21\). ✓
3. \(320 \times 0{,}21 = 67{,}2\), soit environ 67 interventions attendues dans le mois.
4. \(67 \gt 60\) : les 60 créneaux ne suffisent pas. Il manque en moyenne 7 créneaux par mois. Le responsable doit soit ouvrir des créneaux supplémentaires, soit renforcer la maintenance préventive pour faire baisser la probabilité de panne.
5. Nouvelle probabilité d'intervention : \(0{,}02 + 0{,}11 = 0{,}13\), toujours comprise entre 0 et 1.
\[320 \times 0{,}13 = 41{,}6\]Soit environ 42 interventions par mois. Cette fois \(42 \lt 60\) : les 60 créneaux deviennent largement suffisants, avec même une marge pour absorber les mois plus chargés.
Un stand de fête de village propose le jeu suivant. On tire d'abord un jeton dans un sac contenant un jeton rouge (R), un jeton vert (V) et un jeton bleu (B), puis on lance une pièce équilibrée qui tombe sur pile (P) ou sur face (F). Tous les jetons ont la même probabilité d'être tirés, et les deux faces de la pièce sont équiprobables.
1. Représenter la situation par un arbre des issues et déterminer le nombre d'issues.
2. Justifier que toutes les issues sont équiprobables et donner la probabilité de chacune.
3. Calculer la probabilité d'obtenir le jeton vert et pile.
4. Calculer la probabilité d'obtenir pile.
5. Le stand offre un lot si le joueur obtient le jeton rouge, quelle que soit la face de la pièce. Calculer la probabilité de ne pas gagner de lot, puis estimer le nombre de lots à prévoir pour 240 parties dans la journée.
1. L'expérience se déroule en deux étapes : le jeton, puis la pièce.
Il y a \(3 \times 2 = \mathbf{6}\) issues : \(\Omega = \{(R\,;\,P)\,;\,(R\,;\,F)\,;\,(V\,;\,P)\,;\,(V\,;\,F)\,;\,(B\,;\,P)\,;\,(B\,;\,F)\}\).
2. Les trois jetons sont indiscernables au toucher et la pièce est équilibrée : aucune combinaison n'est favorisée. Les 6 issues sont donc équiprobables et chacune a pour probabilité \(\mathbf{\dfrac{1}{6}} \approx 0{,}167\). Contrôle : \(6 \times \dfrac{1}{6} = 1\). ✓
3. Une seule issue convient, \((V\,;\,P)\) : \(P(\text{vert et pile}) = \mathbf{\dfrac{1}{6}} \approx 0{,}167\).
4. Trois issues donnent pile : \((R\,;\,P)\), \((V\,;\,P)\) et \((B\,;\,P)\).
\[P(\text{pile}) = \frac{3}{6} = \mathbf{\frac{1}{2}} = 0{,}50\]Ce résultat était prévisible : la pièce est équilibrée, la couleur du jeton n'a aucune influence sur elle.
5. Gagner un lot correspond aux deux issues \((R\,;\,P)\) et \((R\,;\,F)\), soit \(P(\text{gagner}) = \dfrac{2}{6} = \dfrac{1}{3}\). Par l'événement contraire :
\[P(\text{ne pas gagner}) = 1 - \frac{1}{3} = \mathbf{\frac{2}{3}} \approx 0{,}667\]Sur 240 parties : \(240 \times \dfrac{1}{3} = \mathbf{80}\) lots à prévoir. Le stand doit donc s'approvisionner en 80 lots environ ; ce nombre reste une prévision, le résultat réel fluctuera autour de cette valeur.
Une communauté de communes veut améliorer le tri sélectif. Elle a contrôlé au hasard 500 bacs jaunes et noté, pour chacun, le type d'habitat et la présence ou non d'une erreur de tri (un déchet qui n'a rien à faire dans le bac).
| Tri correct | Erreur de tri | Total | |
|---|---|---|---|
| Maison individuelle | 168 | 32 | 200 |
| Petit collectif | 111 | 39 | 150 |
| Grand collectif | 96 | 54 | 150 |
| Total | 375 | 125 | 500 |
On choisit un bac au hasard parmi les 500 contrôlés.
1. Calculer la probabilité qu'il contienne une erreur de tri, puis celle qu'il soit correctement trié.
2. Calculer la probabilité que le bac provienne d'une maison individuelle ou contienne une erreur de tri.
3. Pour chacun des trois types d'habitat, calculer la proportion de bacs contenant une erreur de tri.
4. La communauté de communes s'est fixé comme objectif un taux d'erreur inférieur à 20 %. Quels types d'habitat atteignent déjà cet objectif ? Sur lequel faut-il concentrer la campagne d'information ? Justifier.
5. Le territoire compte 12 000 bacs jaunes en grand collectif. Combien de bacs mal triés cela représente-t-il ?
1. \(P(\text{erreur}) = \dfrac{125}{500} = \mathbf{\dfrac{1}{4}} = 0{,}25\), soit 25 % des bacs.
Par l'événement contraire : \(P(\text{tri correct}) = 1 - 0{,}25 = \mathbf{0{,}75}\), ce que confirme le tableau : \(\dfrac{375}{500} = 0{,}75\). ✓
2. Les deux événements ne sont pas incompatibles (32 bacs sont dans les deux catégories) :
\[P(\text{maison} \cup \text{erreur}) = \frac{200}{500} + \frac{125}{500} - \frac{32}{500} = \frac{293}{500} = \mathbf{0{,}586}\]Soit 58,6 % des bacs contrôlés ; la valeur est bien comprise entre 0 et 1.
3. On se restreint chaque fois à une ligne du tableau :
\[\frac{32}{200} = \mathbf{0{,}16} \qquad \frac{39}{150} = \mathbf{0{,}26} \qquad \frac{54}{150} = \mathbf{0{,}36}\]soit 16 % en maison individuelle, 26 % en petit collectif et 36 % en grand collectif.
4. Seule la maison individuelle atteint l'objectif (16 % \(\lt\) 20 %). Le petit collectif et le grand collectif sont au-dessus du seuil. La campagne peut viser en priorité le grand collectif, dont la fréquence observée d'erreur (36 %) est la plus élevée. Les données n'en donnent pas la cause : organisation des locaux, signalétique ou composition des foyers sont des hypothèses à vérifier.
5. \(12\,000 \times 0{,}36 = \mathbf{4\,320}\) bacs mal triés attendus en grand collectif : c'est l'ordre de grandeur du gisement de progrès sur le territoire.
En laboratoire, on croise deux plants de pois d'une variété particulière. La théorie génétique prévoit que chaque plant obtenu a la probabilité \(\dfrac{3}{4}\) de donner des fleurs pourpres, et la probabilité complémentaire de donner des fleurs blanches. Un biologiste cultive des plants par lots de tailles croissantes et compte les fleurs pourpres.
| Nombre de plants | 40 | 200 | 1 000 | 4 000 |
|---|---|---|---|---|
| Plants à fleurs pourpres | 27 | 143 | 748 | 3 012 |
1. Calculer la fréquence observée de fleurs pourpres pour chacun des quatre lots. Arrondir au millième.
2. Comparer ces fréquences à la probabilité théorique. Que constate-t-on lorsque le nombre de plants augmente ?
3. Déterminer la probabilité théorique d'obtenir des fleurs blanches.
4. Calculer le nombre de plants à fleurs blanches observés dans le lot de 4 000, puis la fréquence correspondante. Le résultat est-il cohérent avec la question 3 ?
5. Un élève affirme : « sur un lot de 40 plants, on doit obtenir exactement 30 fleurs pourpres ». Que lui répondre ?
1. On divise le nombre de plants pourpres par l'effectif du lot :
\[\frac{27}{40} = \mathbf{0{,}675} \qquad \frac{143}{200} = \mathbf{0{,}715} \qquad \frac{748}{1\,000} = \mathbf{0{,}748} \qquad \frac{3\,012}{4\,000} = \mathbf{0{,}753}\]Chacune de ces fréquences est bien comprise entre 0 et 1.
2. La probabilité théorique vaut \(\dfrac{3}{4} = 0{,}75\). Les écarts diminuent nettement : \(0{,}075\) pour 40 plants, \(0{,}035\) pour 200, \(0{,}002\) pour 1 000 et \(0{,}003\) pour 4 000. Plus le nombre de plants augmente, plus la fréquence observée se rapproche de la probabilité théorique et s'y stabilise.
3. « Fleurs blanches » est l'événement contraire de « fleurs pourpres » :
\[P(\text{blanches}) = 1 - \frac{3}{4} = \mathbf{\frac{1}{4}} = 0{,}25\]4. Plants à fleurs blanches : \(4\,000 - 3\,012 = \mathbf{988}\), soit une fréquence de \(\dfrac{988}{4\,000} = \mathbf{0{,}247}\).
C'est cohérent : 0,247 est très proche de la probabilité théorique 0,25, et l'on retrouve bien \(0{,}753 + 0{,}247 = 1\). ✓
5. Il confond probabilité et résultat garanti. \(40 \times 0{,}75 = 30\) est la valeur attendue en moyenne, pas un résultat certain : sur un petit lot, la fréquence observée fluctue (ici 27 plants pourpres, soit 0,675). Ce n'est que sur un très grand nombre de plants que la fréquence se rapproche durablement de 0,75.
Avant la livraison d'un programme immobilier, un bureau de contrôle réalise un test d'étanchéité à l'air sur chacun des 200 logements construits. Le test est déclaré conforme ou non conforme. Les logements sont de deux types : maison individuelle ou appartement.
| Test conforme | Test non conforme | Total | |
|---|---|---|---|
| Maison individuelle | 68 | 12 | 80 |
| Appartement | 90 | 30 | 120 |
| Total | 158 | 42 | 200 |
On choisit au hasard un logement parmi les 200 logements testés.
1. Calculer la probabilité que le test du logement soit non conforme. Exprimer le résultat en pourcentage.
2. Calculer la probabilité que le logement soit une maison individuelle et que son test soit non conforme.
3. Les événements « être une maison individuelle » et « avoir un test non conforme » sont-ils incompatibles ? Justifier à l'aide du tableau.
4. Calculer la probabilité que le logement soit une maison individuelle ou ait un test non conforme.
5. Calculer la proportion de tests non conformes chez les maisons individuelles, puis chez les appartements. Interpréter l'écart obtenu pour le bureau de contrôle.
1. Le total de la colonne « Test non conforme » vaut 42 :
\[P(\text{non conforme}) = \frac{42}{200} = \mathbf{\frac{21}{100}} = 0{,}21\]Soit 21 % des logements : environ un logement sur cinq doit être repris avant livraison. La valeur est bien comprise entre 0 et 1.
2. La case croisant « Maison individuelle » et « Test non conforme » contient 12 logements :
\[P(\text{maison} \cap \text{non conforme}) = \frac{12}{200} = \mathbf{\frac{3}{50}} = 0{,}06\]3. Non : cette case contient 12 logements, donc l'intersection des deux événements n'est pas vide. Ils ne sont pas incompatibles — un même logement peut être une maison individuelle et avoir un test non conforme. On ne peut donc pas se contenter d'additionner les probabilités à la question 4.
4. On applique la formule de la réunion en retirant l'intersection comptée deux fois :
\[P(\text{maison} \cup \text{non conforme}) = \frac{80}{200} + \frac{42}{200} - \frac{12}{200} = \frac{110}{200} = \mathbf{\frac{11}{20}} = 0{,}55\]Soit 55 % des logements. Vérification par les effectifs : \(80 + 42 - 12 = 110\) logements concernés, et \(0 \leqslant 0{,}55 \leqslant 1\). ✓
5. On se restreint chaque fois à une ligne du tableau :
\[P_{\text{maison}}(\text{non conforme}) = \frac{12}{80} = \mathbf{\frac{3}{20}} = 0{,}15\] \[P_{\text{appartement}}(\text{non conforme}) = \frac{30}{120} = \mathbf{\frac{1}{4}} = 0{,}25\]Soit 15 % chez les maisons individuelles contre 25 % chez les appartements : la fréquence observée est environ 1,7 fois plus élevée dans les appartements. Le bureau de contrôle peut examiner les points singuliers propres aux logements collectifs (traversées de gaines, jonctions, boîtiers encastrés), mais le tableau ne suffit pas à attribuer l'écart à ces causes.
Une entreprise de seconde transformation du bois possède deux séchoirs. Avant expédition, chaque lame de parquet est contrôlée : son taux d'humidité doit rester inférieur à 12 % pour être conforme. Sur un lot de 240 lames, le technicien note le séchoir d'origine et le résultat du contrôle.
| Humidité conforme | Trop humide | Total | |
|---|---|---|---|
| Séchoir 1 | 132 | 18 | 150 |
| Séchoir 2 | 66 | 24 | 90 |
| Total | 198 | 42 | 240 |
On prélève une lame au hasard parmi les 240 lames contrôlées.
1. Calculer la probabilité que la lame soit trop humide, puis en déduire par l'événement contraire la probabilité qu'elle soit conforme. Vérifier ce dernier résultat directement dans le tableau.
2. Calculer la probabilité que la lame provienne du séchoir 2 et soit trop humide.
3. Calculer la probabilité que la lame provienne du séchoir 2 ou soit trop humide.
4. Calculer la proportion de lames trop humides pour chaque séchoir. Que doit en conclure le technicien ?
5. L'entreprise doit livrer 3 000 lames conformes. Si les deux séchoirs continuent de fonctionner dans les mêmes proportions, combien de lames faut-il sécher au total ? Arrondir à la centaine supérieure.
1. \(P(\text{trop humide}) = \dfrac{42}{240} = \mathbf{\dfrac{7}{40}} = 0{,}175\), soit 17,5 %.
« Conforme » est l'événement contraire :
\[P(\text{conforme}) = 1 - \frac{7}{40} = \mathbf{\frac{33}{40}} = 0{,}825\]Vérification par le tableau : \(\dfrac{198}{240} = \dfrac{33}{40} = 0{,}825\). ✓ Les deux probabilités sont bien comprises entre 0 et 1 et leur somme vaut 1.
2. \(P(\text{séchoir 2} \cap \text{trop humide}) = \dfrac{24}{240} = \mathbf{\dfrac{1}{10}} = 0{,}10\).
3. Les deux événements ne sont pas incompatibles (24 lames sont dans les deux catégories), on retire donc l'intersection :
\[P(\text{séchoir 2} \cup \text{trop humide}) = \frac{90}{240} + \frac{42}{240} - \frac{24}{240} = \frac{108}{240} = \mathbf{\frac{9}{20}} = 0{,}45\]Vérification par les effectifs : \(90 + 42 - 24 = 108\) lames concernées. ✓
4. On se restreint à chaque ligne :
\[P_{\text{séchoir 1}}(\text{trop humide}) = \frac{18}{150} = \mathbf{\frac{3}{25}} = 0{,}12\] \[P_{\text{séchoir 2}}(\text{trop humide}) = \frac{24}{90} = \mathbf{\frac{4}{15}} \approx 0{,}267\]Soit 12 % pour le séchoir 1 contre environ 26,7 % pour le séchoir 2 : plus du double dans ce lot. Cet écart signale un problème possible sur le séchoir 2 ou sur les lames qui lui sont affectées. Le technicien doit contrôler les conditions comparées (essence et épaisseur du bois, durée du cycle, température, ventilation, sonde) avant d'établir le diagnostic.
5. La probabilité qu'une lame séchée soit conforme est 0,825. Il faut donc sécher \(n\) lames telles que \(n \times 0{,}825 = 3\,000\) :
\[n = \frac{3\,000}{0{,}825} \approx 3\,636{,}4\]Le calcul donne 3 700 lames après arrondi à la centaine supérieure. C'est un dimensionnement fondé sur la fréquence moyenne observée, pas une garantie d'obtenir 3 000 lames conformes ; une marge supplémentaire ou des contrôles en cours de lot restent nécessaires.
Un atelier de production a usiné une série de 400 pièces métalliques. Le contrôle final porte sur deux critères distincts : la cote (la dimension de la pièce) et l'état de surface (l'aspect). Une pièce peut présenter les deux défauts à la fois.
| Nombre de pièces contrôlées | 400 |
|---|---|
| Pièces hors cote (événement \(C\)) | 36 |
| Pièces avec un défaut d'aspect (événement \(A\)) | 28 |
| Pièces présentant les deux défauts (\(C \cap A\)) | 12 |
On choisit une pièce au hasard dans la série.
1. Calculer \(P(C)\), \(P(A)\) et \(P(C \cap A)\).
2. Les événements \(C\) et \(A\) sont-ils incompatibles ? Justifier.
3. Calculer la probabilité que la pièce présente au moins un des deux défauts.
4. En déduire la probabilité que la pièce soit sans défaut, puis le nombre de pièces sans défaut de la série. Contrôler le résultat en détaillant les quatre catégories de pièces.
5. L'atelier doit honorer une commande de 1 200 pièces sans défaut. Combien de pièces doit-il usiner ? Interpréter pour le chef d'atelier.
1. \(P(C) = \dfrac{36}{400} = \mathbf{\dfrac{9}{100}} = 0{,}09\) ; \(P(A) = \dfrac{28}{400} = \mathbf{\dfrac{7}{100}} = 0{,}07\) ; \(P(C \cap A) = \dfrac{12}{400} = \mathbf{\dfrac{3}{100}} = 0{,}03\).
2. Non : 12 pièces cumulent les deux défauts, donc \(C \cap A \neq \varnothing\). Les deux événements ne sont pas incompatibles.
3. « Au moins un défaut » correspond à la réunion \(C \cup A\) :
\[P(C \cup A) = 0{,}09 + 0{,}07 - 0{,}03 = \mathbf{0{,}13}\]Soit 13 % des pièces. Additionner sans retirer l'intersection aurait donné 0,16 et compté deux fois les 12 pièces doublement défectueuses.
4. « Sans défaut » est l'événement contraire de « au moins un défaut » :
\[P(\overline{C \cup A}) = 1 - 0{,}13 = \mathbf{0{,}87}\]Soit \(400 \times 0{,}87 = \mathbf{348}\) pièces sans défaut.
Contrôle des effectifs : hors cote seulement \(36 - 12 = 24\) ; défaut d'aspect seulement \(28 - 12 = 16\) ; les deux défauts 12 ; aucun défaut 348. Total : \(24 + 16 + 12 + 348 = 400\). ✓
5. Chaque pièce usinée a la probabilité 0,87 d'être vendable. Il faut donc usiner \(n\) pièces telles que \(n \times 0{,}87 = 1\,200\) :
\[n = \frac{1\,200}{0{,}87} \approx 1\,379{,}3\]Le calcul donne environ 1 380 pièces pour obtenir 1 200 pièces conformes en moyenne si la fréquence se maintient. Ce n'est pas un nombre garantissant la commande : le chef d'atelier doit prévoir une marge ou piloter la production par contrôles successifs.
Le cross annuel d'un lycée a réuni 300 élèves inscrits. L'organisateur a relevé, pour chaque niveau de classe, le nombre d'élèves ayant terminé la course et le nombre d'élèves ayant abandonné.
| A terminé | A abandonné | Total | |
|---|---|---|---|
| Seconde | 96 | 24 | 120 |
| Première | 99 | 11 | 110 |
| Terminale | 63 | 7 | 70 |
| Total | 258 | 42 | 300 |
On tire au sort un dossard parmi les 300 inscrits.
1. Calculer la probabilité que l'élève tiré au sort ait abandonné. Exprimer le résultat en pourcentage.
2. Calculer la probabilité que l'élève soit en Seconde et ait abandonné.
3. Calculer la probabilité que l'élève soit en Seconde ou ait abandonné.
4. Calculer le taux d'abandon de chacun des trois niveaux. Comparer et proposer une explication.
5. L'année suivante, l'organisateur attend 150 élèves de Seconde. Combien d'abandons peut-il prévoir si le taux de la Seconde reste le même ? Ce nombre est-il certain ? Justifier.
1. \(P(\text{abandon}) = \dfrac{42}{300} = \mathbf{\dfrac{7}{50}} = 0{,}14\), soit 14 % des inscrits : environ un élève sur sept n'a pas franchi la ligne d'arrivée.
2. \(P(\text{Seconde} \cap \text{abandon}) = \dfrac{24}{300} = \mathbf{\dfrac{2}{25}} = 0{,}08\).
3. Les deux événements ne sont pas incompatibles : 24 élèves de Seconde ont abandonné.
\[P(\text{Seconde} \cup \text{abandon}) = \frac{120}{300} + \frac{42}{300} - \frac{24}{300} = \frac{138}{300} = \mathbf{\frac{23}{50}} = 0{,}46\]Soit 46 % des inscrits ; la valeur est bien comprise entre 0 et 1. Vérification par les effectifs : \(120 + 42 - 24 = 138\). ✓
4. On se restreint à chaque ligne du tableau :
\[P_{\text{Seconde}}(\text{abandon}) = \frac{24}{120} = \mathbf{\frac{1}{5}} = 0{,}20\] \[P_{\text{Première}}(\text{abandon}) = \frac{11}{110} = \mathbf{\frac{1}{10}} = 0{,}10\] \[P_{\text{Terminale}}(\text{abandon}) = \frac{7}{70} = \mathbf{\frac{1}{10}} = 0{,}10\]Le taux d'abandon des élèves de Seconde (20 %) est le double de celui des deux autres niveaux (10 %), qui sont identiques entre eux. Une explication plausible : les élèves de Seconde découvrent le parcours et partent souvent trop vite, alors que les autres l'ont déjà couru et gèrent mieux leur allure. Un échauffement encadré et un conseil de départ pourraient réduire cet écart.
5. \(150 \times 0{,}20 = \mathbf{30}\) abandons prévisibles chez les élèves de Seconde.
Ce nombre n'est pas certain : 0,20 est une probabilité estimée à partir des observations de cette année, et le résultat réel fluctuera autour de 30 (météo, parcours, motivation du groupe). C'est une prévision utile pour prévoir l'encadrement, pas une garantie.
Un service de médecine du travail a suivi 400 salariés exposés au bruit. Pour chacun, le médecin a noté s'il portait systématiquement ses protections auditives et si une gêne auditive avait été signalée lors de la visite annuelle.
| Gêne auditive signalée | Aucune gêne | Total | |
|---|---|---|---|
| Protections portées systématiquement | 24 | 216 | 240 |
| Protections portées irrégulièrement | 40 | 120 | 160 |
| Total | 64 | 336 | 400 |
On choisit au hasard le dossier d'un des 400 salariés.
1. Calculer la probabilité qu'une gêne auditive ait été signalée.
2. Calculer la probabilité que le salarié porte systématiquement ses protections.
3. Calculer la probabilité qu'il porte systématiquement ses protections ou qu'une gêne ait été signalée.
4. Calculer la fréquence de gêne auditive parmi les salariés qui portent systématiquement leurs protections, puis parmi ceux qui les portent irrégulièrement.
5. Le médecin veut convaincre la direction de financer une campagne de prévention. Rédiger en deux ou trois phrases l'argument chiffré qu'il peut présenter.
1. \(P(\text{gêne}) = \dfrac{64}{400} = \mathbf{\dfrac{4}{25}} = 0{,}16\), soit 16 % des salariés suivis.
2. \(P(\text{protections systématiques}) = \dfrac{240}{400} = \mathbf{\dfrac{3}{5}} = 0{,}60\), soit 60 %.
3. Les deux événements ne sont pas incompatibles : 24 salariés portent systématiquement leurs protections et signalent malgré tout une gêne.
\[P(\text{protections} \cup \text{gêne}) = \frac{240}{400} + \frac{64}{400} - \frac{24}{400} = \frac{280}{400} = \mathbf{\frac{7}{10}} = 0{,}70\]Soit 70 % des dossiers ; la valeur est bien comprise entre 0 et 1. Vérification : \(240 + 64 - 24 = 280\). ✓
4. On se restreint à chaque ligne du tableau :
\[P_{\text{systématiques}}(\text{gêne}) = \frac{24}{240} = \mathbf{\frac{1}{10}} = 0{,}10\] \[P_{\text{irrégulières}}(\text{gêne}) = \frac{40}{160} = \mathbf{\frac{1}{4}} = 0{,}25\]Soit 10 % contre 25 %.
5. Rédaction attendue : « Sur les 400 salariés suivis, la gêne auditive est signalée chez 25 % de ceux qui portent leurs protections irrégulièrement, contre 10 % de ceux qui les portent systématiquement. Si le second groupe présentait la même fréquence que le premier, cela correspondrait à 16 signalements au lieu de 40, soit 24 de moins. Cette association justifie de renforcer la prévention, sans permettre d'affirmer que la campagne évitera à elle seule 24 cas. »
Précision attendue dans l'argumentation : ces chiffres montrent un lien statistique fort entre port irrégulier et gêne auditive, ce qui suffit à motiver une action de prévention ; ils ne démontrent pas à eux seuls une relation de cause à effet, car d'autres facteurs (ancienneté, niveau sonore du poste) peuvent intervenir.
Sur un chantier de rénovation, un artisan commande des fenêtres chez deux fournisseurs. Le fournisseur A livre 60 % des fenêtres et le fournisseur B livre les 40 % restants. Le taux de défaut est de 5 % chez A et de 8 % chez B.
1. Arbre pondéré :
2. \(P(A \cap \text{Défaut}) = 0{,}60 \times 0{,}05 = 0{,}030\).
3. Par la loi des probabilités totales : \[P(\text{Défaut}) = 0{,}030 + 0{,}40 \times 0{,}08 = 0{,}030 + 0{,}032 = 0{,}062\]
4. On cherche \(P(B|\text{Défaut})\) : \[P(B|\text{Défaut}) = \dfrac{P(B \cap \text{Défaut})}{P(\text{Défaut})} = \dfrac{0{,}032}{0{,}062} \approx 0{,}516\] Il y a environ 51,6 % de chances que la fenêtre défectueuse provienne du fournisseur B.
Une entreprise de BTP interroge ses 250 salariés sur leur mode de transport principal.
| Voiture | Transport en commun | Vélo/Marche | Total | |
|---|---|---|---|---|
| Ouvrier | 80 | 30 | 10 | 120 |
| Technicien | 40 | 25 | 15 | 80 |
| Cadre | 35 | 10 | 5 | 50 |
| Total | 155 | 65 | 30 | 250 |
On choisit un salarié au hasard.
Sur un chantier, un conducteur de travaux vérifie la conformité de deux lots successifs. Pour le premier lot, la probabilité de conformité est \(0{,}85\). Si le premier lot est conforme, la probabilité que le second le soit aussi est \(0{,}90\). Si le premier lot n'est pas conforme, la probabilité que le second soit conforme est \(0{,}70\).
1. Arbre de probabilités :
2. \(P(C_1 \cap C_2) = 0{,}85 \times 0{,}90 = 0{,}765\).
3. « Au moins un non conforme » est le contraire de « les deux conformes » : \[P(\text{au moins un non conforme}) = 1 - 0{,}765 = 0{,}235\]
4. Probabilités totales : \[P(C_2) = P(C_1 \cap C_2) + P(\bar{C}_1 \cap C_2) = 0{,}765 + 0{,}15 \times 0{,}70 = 0{,}765 + 0{,}105 = 0{,}870\]
Un technicien de maintenance installe deux capteurs de température indépendants dans une chaufferie. La probabilité de défaillance de chaque capteur sur un an est de \(0{,}04\). On considère que la fonction de mesure reste assurée tant qu'au moins un capteur fonctionne.
Les capteurs sont indépendants. Notons \(D_1\) et \(D_2\) les défaillances.
Un bureau d'études du bâtiment a établi 800 devis de rénovation au cours de l'année. Chaque devis concerne soit une maison individuelle, soit un appartement, et il est finalement accepté ou refusé par le client. Le service commercial n'a conservé que trois informations :
| Devis établis dans l'année | 800 |
|---|---|
| Part des devis concernant une maison individuelle | 45 % |
| Part des devis acceptés | 30 % |
| Part des devis concernant une maison individuelle et acceptés | 18 % |
1. Reconstituer le tableau croisé complet des effectifs (maison / appartement en lignes, accepté / refusé en colonnes). Vérifier la cohérence des totaux.
2. On choisit un devis au hasard. Calculer la probabilité qu'il concerne une maison individuelle ou qu'il ait été accepté. Retrouver ce résultat de deux façons.
3. Le directeur commercial veut savoir sur quel type de clientèle le bureau d'études transforme le mieux ses devis. Répondre par un calcul, puis rédiger la conclusion qu'il attend.
1. On convertit d'abord chaque pourcentage en effectif sur les 800 devis :
\[0{,}45 \times 800 = 360 \text{ maisons} \qquad 0{,}30 \times 800 = 240 \text{ acceptés}\] \[0{,}18 \times 800 = 144 \text{ maisons acceptées}\]On complète ensuite par différences : maisons refusées \(360 - 144 = 216\) ; appartements \(800 - 360 = 440\) ; appartements acceptés \(240 - 144 = 96\) ; appartements refusés \(440 - 96 = 344\).
| Accepté | Refusé | Total | |
|---|---|---|---|
| Maison individuelle | 144 | 216 | 360 |
| Appartement | 96 | 344 | 440 |
| Total | 240 | 560 | 800 |
Cohérence : \(144 + 216 = 360\), \(96 + 344 = 440\), \(144 + 96 = 240\), \(216 + 344 = 560\), et \(360 + 440 = 240 + 560 = \mathbf{800}\). ✓
2. On note \(M\) l'événement « le devis concerne une maison individuelle » et \(A\) l'événement « le devis est accepté ».
Première façon, par la formule de la réunion (les deux événements ne sont pas incompatibles, 144 devis étant dans les deux catégories) :
\[P(M \cup A) = 0{,}45 + 0{,}30 - 0{,}18 = \mathbf{0{,}57}\]Seconde façon, par les effectifs : \(360 + 240 - 144 = 456\) devis concernés, soit \(\dfrac{456}{800} = \mathbf{\dfrac{57}{100}} = 0{,}57\). ✓ Les deux méthodes concordent et \(0 \leqslant 0{,}57 \leqslant 1\).
On peut aussi le contrôler par l'événement contraire : les devis d'appartement refusés sont 344, soit \(\dfrac{344}{800} = 0{,}43\), et \(1 - 0{,}43 = 0{,}57\). ✓
3. « Transformer un devis » signifie le faire accepter : il faut donc comparer les taux d'acceptation à l'intérieur de chaque clientèle, et non les effectifs bruts.
\[P_{M}(A) = \frac{144}{360} = \mathbf{\frac{2}{5}} = 0{,}40\] \[P_{\text{appartement}}(A) = \frac{96}{440} = \mathbf{\frac{12}{55}} \approx 0{,}218\]Conclusion attendue : le bureau d'études fait accepter 40 % de ses devis de maison individuelle contre environ 21,8 % de ses devis d'appartement, soit un taux presque deux fois plus élevé. C'est donc sur la maison individuelle qu'il transforme le mieux, alors même que les appartements représentent la majorité des devis établis (440 sur 800). Deux pistes cohérentes avec ce constat : renforcer la prospection en maison individuelle, ou comprendre ce qui bloque en logement collectif (concurrence, délais, décision partagée en copropriété).
Variante acceptable : raisonner en devis refusés (60 % en maison, environ 78,2 % en appartement) et conclure de la même façon. Est en revanche fausse la lecture « il y a 144 maisons acceptées contre 96 appartements, donc la maison marche mieux » sans rapporter aux effectifs de chaque ligne : c'est le taux qui compare, pas l'effectif.
Un conducteur de travaux exploite l'historique des chantiers de son entreprise. Il retient deux causes de retard : les intempéries (\(I\)) et la rupture d'approvisionnement (\(R\)). Les deux peuvent survenir sur un même chantier.
| Probabilité d'un retard dû aux intempéries \(P(I)\) | 0,25 |
|---|---|
| Probabilité d'un retard dû à une rupture d'approvisionnement \(P(R)\) | 0,18 |
| Probabilité que les deux causes surviennent \(P(I \cap R)\) | 0,07 |
Dans sa note de synthèse, le conducteur de travaux écrit : « Les deux causes de retard sont incompatibles, il suffit donc d'additionner : la probabilité qu'un chantier prenne du retard vaut \(0{,}25 + 0{,}18 = 0{,}43\), soit 43 %. Sur les 120 chantiers prévus l'an prochain, 52 seront en retard. »
1. Réfuter son raisonnement en identifiant précisément l'erreur commise.
2. Reprendre le calcul correctement, puis déterminer la probabilité qu'un chantier ne connaisse aucun de ces deux retards.
3. Corriger la prévision faite sur les 120 chantiers et chiffrer l'écart avec l'annonce initiale. Expliquer, en une phrase, pourquoi cette erreur est coûteuse pour l'entreprise.
1. L'affirmation « les deux causes sont incompatibles » est fausse : deux événements sont incompatibles lorsque leur intersection est vide, c'est-à-dire lorsque \(P(I \cap R) = 0\). Or ici \(P(I \cap R) = 0{,}07 \neq 0\) : 7 % des chantiers cumulent une période d'intempéries et une rupture d'approvisionnement. En additionnant \(P(I)\) et \(P(R)\), le conducteur de travaux compte deux fois ces chantiers-là, ce qui gonfle artificiellement le résultat.
2. La formule à appliquer est celle de la réunion de deux événements quelconques :
\[P(I \cup R) = P(I) + P(R) - P(I \cap R) = 0{,}25 + 0{,}18 - 0{,}07 = \mathbf{0{,}36}\]La probabilité qu'un chantier connaisse au moins l'une de ces deux causes de retard est donc de 36 % et non 43 %. Ce calcul n'inclut pas d'éventuelles autres causes de retard.
Par l'événement contraire : \(P(\overline{I \cup R}) = 1 - 0{,}36 = \mathbf{0{,}64}\) ; 64 % des chantiers échappent à ces deux causes de retard.
3. Prévision corrigée : \(120 \times 0{,}36 = 43{,}2\), soit environ 43 chantiers en retard.
L'annonce initiale (43 % des chantiers, soit \(120 \times 0{,}43 = 51{,}6 \approx 52\) chantiers) surestime le risque d'environ 9 chantiers, soit un cinquième de trop. Une phrase attendue : surestimer le risque conduit à sur-provisionner les pénalités de retard et à gonfler les devis, donc à perdre des marchés face à la concurrence — l'erreur de méthode coûte de l'activité, même si elle va « dans le sens de la prudence ».
Variante acceptable pour la dernière question : souligner qu'un chiffre faux fait perdre sa crédibilité à l'indicateur, ou qu'il conduit à mobiliser inutilement des moyens de rattrapage.
Une entreprise installe des pompes à chaleur chez des particuliers. Pour se démarquer, elle envisage d'inscrire dans ses contrats la clause suivante : « moins de 5 % de nos installations font l'objet d'une intervention sous garantie durant la première année ». Elle dispose du bilan des 1 200 installations réalisées l'an dernier, réparties sur trois modèles.
| Modèle | Installations réalisées | Interventions sous garantie la 1re année |
|---|---|---|
| Modèle A | 500 | 18 |
| Modèle B | 400 | 26 |
| Modèle C | 300 | 21 |
| Total | 1 200 | 65 |
L'entreprise peut-elle s'engager sur cette clause ? Rédiger une réponse argumentée, appuyée sur des calculs, et préciser à quelle condition la clause resterait défendable.
Rédaction attendue.
On choisit au hasard une installation parmi les 1 200 réalisées et on note \(G\) l'événement « l'installation fait l'objet d'une intervention sous garantie la première année ». La clause revient à affirmer que \(P(G) \lt 0{,}05\).
Sur l'ensemble du parc :
\[P(G) = \frac{65}{1\,200} = \mathbf{\frac{13}{240}} \approx 0{,}054\]soit environ 5,4 %. Cette valeur, bien comprise entre 0 et 1, est supérieure à 5 % : l'entreprise ne peut pas s'engager sur cette clause telle qu'elle est rédigée.
On regarde ensuite modèle par modèle, en se restreignant à chaque fois aux installations de ce modèle :
\[P_{A}(G) = \frac{18}{500} = \mathbf{\frac{9}{250}} = 0{,}036\] \[P_{B}(G) = \frac{26}{400} = \mathbf{\frac{13}{200}} = 0{,}065\] \[P_{C}(G) = \frac{21}{300} = \mathbf{\frac{7}{100}} = 0{,}070\]soit 3,6 %, 6,5 % et 7,0 %. Seul le modèle A respecte le seuil des 5 % ; les modèles B et C le dépassent nettement et tirent la moyenne vers le haut.
Conclusion. La clause proposée est contredite par le bilan global de l'an dernier (5,4 %). Le modèle A présente une fréquence observée de 3,6 %, mais celle-ci n'est pas une garantie pour l'année suivante : limiter la clause à ce modèle la rendrait plus cohérente avec l'historique, pas certaine. De même, relever le seuil à 7,5 % placerait l'historique sous le seuil, sans garantir contractuellement les résultats futurs. Pour un engagement ferme, il faudrait définir une période de référence et une méthode statistique tenant compte de l'incertitude.
Variantes acceptables. Conclure « non, car 5,4 % \(\gt\) 5 % » avec le seul calcul global est recevable si la comparaison au seuil est explicite. Toute réponse qui exploite en plus les trois taux par modèle est plus complète. On acceptera aussi la remarque prudente selon laquelle ces taux sont des fréquences observées sur une seule année : elles estiment la probabilité sans la garantir, ce qui plaide pour ne pas s'engager à seulement 0,4 point du seuil. Est en revanche fausse la moyenne des trois taux \(\dfrac{0{,}036 + 0{,}065 + 0{,}070}{3} \approx 0{,}057\) : les trois modèles n'ont pas le même effectif, il faut pondérer, c'est-à-dire revenir à \(\dfrac{65}{1\,200}\).
Un distributeur de matériel de chauffage participe à une opération commerciale. La règle annoncée est la suivante : un appareil est tiré au sort dans le stock de l'agence, et le client repart avec. Pour que l'opération soit valorisante, la direction impose que la probabilité de tirer un appareil de classe énergétique A soit d'au moins 0,60.
| Appareils en stock à l'agence | 240 |
|---|---|
| dont appareils de classe A | 84 |
| Probabilité imposée par la direction | au moins 0,60 |
1. Montrer que l'objectif n'est pas atteint avec le stock actuel.
2. Le responsable d'agence peut faire livrer des appareils de classe A supplémentaires. Déterminer le nombre minimal d'appareils à faire livrer pour atteindre l'objectif.
3. Il peut au contraire retirer du stock des appareils qui ne sont pas de classe A. Déterminer le nombre minimal d'appareils à retirer.
4. Comparer les deux solutions et recommander celle à retenir. Justifier.
1. Les 240 appareils ont la même probabilité d'être tirés :
\[P(\text{classe A}) = \frac{84}{240} = \mathbf{\frac{7}{20}} = 0{,}35\]Or \(0{,}35 \lt 0{,}60\) : l'objectif n'est pas atteint, il s'en faut de 25 points.
2. On note \(x\) le nombre d'appareils de classe A livrés. Ils s'ajoutent à la fois aux appareils de classe A et au stock total :
\[\frac{84 + x}{240 + x} \geqslant 0{,}60\]Comme \(240 + x \gt 0\), on peut multiplier les deux membres par \(240 + x\) :
\[84 + x \geqslant 0{,}60\,(240 + x) \quad \Longleftrightarrow \quad 84 + x \geqslant 144 + 0{,}60x\] \[0{,}40x \geqslant 60 \quad \Longleftrightarrow \quad x \geqslant 150\]Il faut faire livrer au minimum 150 appareils de classe A. Vérification : \(\dfrac{84 + 150}{240 + 150} = \dfrac{234}{390} = 0{,}60\) exactement. ✓
3. On note \(z\) le nombre d'appareils retirés, tous hors classe A. Le nombre d'appareils de classe A ne change pas, seul le total diminue :
\[\frac{84}{240 - z} \geqslant 0{,}60 \quad \Longleftrightarrow \quad 84 \geqslant 0{,}60\,(240 - z)\] \[240 - z \leqslant 140 \quad \Longleftrightarrow \quad z \geqslant 100\]Il faut retirer au minimum 100 appareils hors classe A. C'est réalisable : le stock en compte \(240 - 84 = 156\). Vérification : \(\dfrac{84}{240 - 100} = \dfrac{84}{140} = 0{,}60\) exactement. ✓
4. Les deux solutions atteignent exactement l'objectif, mais elles n'ont pas le même coût. Faire livrer 150 appareils de classe A, ce sont 150 achats supplémentaires à financer et à stocker ; retirer 100 appareils hors classe A ne coûte qu'une opération de transfert vers une autre agence ou une mise en promotion. La solution du retrait est donc préférable, d'autant qu'elle porte sur les appareils les moins performants, ceux que l'enseigne a de toute façon intérêt à écouler.
Variante acceptable : proposer une solution mixte (par exemple faire livrer 60 appareils de classe A et en retirer 60 hors classe A donne \(\dfrac{144}{240} = 0{,}60\), objectif atteint également) et la justifier par la disponibilité réelle des appareils. Toute réponse doit s'appuyer sur un calcul et vérifier que la probabilité obtenue est bien \(\geqslant 0{,}60\) et \(\leqslant 1\).
Un atelier d'agencement découpe ses panneaux sur deux machines à commande numérique : une machine ancienne et une machine récente. Sur un mois de production, le chef d'atelier relève l'origine de chaque panneau découpé et le nombre de panneaux mis au rebut (découpe hors cote, éclat de chant, erreur de perçage). Un panneau rebuté représente une perte de 45 € en matière et en temps.
| Machine | Panneaux découpés dans le mois | Panneaux rebutés |
|---|---|---|
| Ancienne | 400 | 36 |
| Récente | 300 | 12 |
| Total | 700 | 48 |
Le remplacement de la machine ancienne par une seconde machine récente est chiffré à 26 000 €.
1. On prélève un panneau au hasard parmi les 700 découpés dans le mois. Calculer la probabilité qu'il ait été rebuté.
2. Comparer les deux machines sur ce critère.
3. Estimer le gain mensuel qu'apporterait le remplacement, puis la durée au bout de laquelle l'investissement serait remboursé. Conclure par une recommandation au chef d'atelier, en signalant les limites de cette estimation.
1. \(P(\text{rebut}) = \dfrac{48}{700} = \mathbf{\dfrac{12}{175}} \approx 0{,}069\), soit environ 6,9 % des panneaux. La valeur est bien comprise entre 0 et 1.
2. On se restreint successivement aux panneaux de chaque machine :
\[P_{\text{ancienne}}(\text{rebut}) = \frac{36}{400} = \mathbf{\frac{9}{100}} = 0{,}09\] \[P_{\text{récente}}(\text{rebut}) = \frac{12}{300} = \mathbf{\frac{1}{25}} = 0{,}04\]Soit 9 % contre 4 % : la machine ancienne rebute plus du double de panneaux, en proportion, que la machine récente. Comparer les effectifs bruts (36 rebuts contre 12) n'aurait pas suffi, puisque les deux machines n'ont pas découpé le même nombre de panneaux.
3. Si les 700 panneaux du mois étaient découpés sur des machines récentes, on attendrait :
\[700 \times 0{,}04 = \mathbf{28} \text{ rebuts}\]au lieu de 48, soit 20 panneaux sauvés par mois, et un gain de :
\[20 \times 45 = \mathbf{900 \text{ €}} \text{ par mois}\]Durée de remboursement : \(\dfrac{26\,000}{900} \approx 28{,}9\), soit environ 29 mois, c'est-à-dire un peu moins de deux ans et demi.
Recommandation attendue. Sous les hypothèses du calcul, le remplacement se rembourse en environ 29 mois sur le seul poste des rebuts. Deux limites à signaler : (a) le taux de 4 % est une fréquence observée sur un seul mois, elle ne garantit pas le taux futur ni que les deux machines traitent des panneaux comparables ; (b) cadence, maintenance, financement, installation et sécurité ne sont pas chiffrés. Ces éléments peuvent raccourcir ou allonger le retour réel : il faut les intégrer avant de décider.
Variante acceptable : raisonner sur l'année (\(12 \times 900 = 10\,800\) €/an, soit un retour en \(26\,000 / 10\,800 \approx 2{,}4\) ans), ou conclure à un report de l'achat en argumentant sur la fragilité d'un relevé d'un seul mois.
Un fabricant de meubles dispose de deux ateliers de finition. Le service qualité a contrôlé les 500 meubles produits dans la semaine et relevé, pour chacun, l'atelier d'origine et la présence ou non d'un défaut de finition.
| Défaut de finition | Sans défaut | Total | |
|---|---|---|---|
| Atelier 1 | 21 | 329 | 350 |
| Atelier 2 | 9 | 141 | 150 |
| Total | 30 | 470 | 500 |
Le responsable de production écrit dans son compte rendu : « 70 % des meubles défectueux sortent de l'atelier 1. Autrement dit, 70 % des meubles de l'atelier 1 sont défectueux : c'est là qu'il faut agir. »
1. Vérifier que le premier chiffre annoncé (70 %) est exact.
2. Réfuter la seconde phrase du responsable par un calcul.
3. Comparer les deux ateliers sur leur taux de défaut, puis rédiger la conclusion que le responsable aurait dû écrire.
1. On se restreint aux 30 meubles défectueux ; 21 d'entre eux viennent de l'atelier 1 :
\[P_{\text{défaut}}(\text{atelier 1}) = \frac{21}{30} = \mathbf{\frac{7}{10}} = 0{,}70\]Le chiffre de 70 % est donc exact. On peut aussi le retrouver par la définition : \(P(\text{atelier 1} \cap \text{défaut}) = \dfrac{21}{500} = 0{,}042\) et \(P(\text{défaut}) = \dfrac{30}{500} = 0{,}06\), d'où \(\dfrac{0{,}042}{0{,}06} = 0{,}70\). ✓
2. La seconde phrase inverse la condition. « 70 % des meubles défectueux viennent de l'atelier 1 » ne se lit pas dans le même sens que « 70 % des meubles de l'atelier 1 sont défectueux » : dans le premier cas on se restreint à la colonne des défauts, dans le second à la ligne de l'atelier 1. Le calcul le montre :
\[P_{\text{atelier 1}}(\text{défaut}) = \frac{21}{350} = \mathbf{\frac{3}{50}} = 0{,}06\]soit 6 %, et non 70 %. L'écart entre les deux lectures est énorme : à 70 % de défauts, l'atelier 1 produirait 245 meubles défectueux par semaine au lieu de 21. La phrase est donc absurde au regard du tableau lui-même.
3. On calcule le taux de défaut de chaque atelier :
\[P_{\text{atelier 1}}(\text{défaut}) = \frac{21}{350} = \mathbf{\frac{3}{50}} = 0{,}06\] \[P_{\text{atelier 2}}(\text{défaut}) = \frac{9}{150} = \mathbf{\frac{3}{50}} = 0{,}06\]Les deux ateliers ont exactement le même taux de défaut, 6 %, égal au taux de l'ensemble de la production \(\left(\dfrac{30}{500} = 0{,}06\right)\). Le fait que 70 % des défauts viennent de l'atelier 1 s'explique uniquement par son volume : il produit 350 des 500 meubles, soit 70 % de la production — et il produit donc mécaniquement 70 % des défauts.
Conclusion attendue : « Les deux ateliers présentent le même taux de défaut observé, 6 %. Ces données ne justifient donc pas de concentrer l'action sur le seul atelier 1. Elles ne permettent toutefois ni d'affirmer que l'atelier n'a aucune influence, ni d'identifier une cause commune : il faut analyser les types de défauts et les conditions de production. »
Variante acceptable : constater que la répartition des défauts (70 % / 30 %) reproduit exactement la répartition de la production (350/500 = 70 % et 150/500 = 30 %), et en déduire que cet échantillon ne met en évidence aucune différence de taux entre les deux ateliers.
Un service de maintenance industrielle suit trois lignes de production. Sur un trimestre, il a enregistré pour chaque ligne le nombre de cycles de fabrication réalisés et le nombre d'arrêts non programmés. Le responsable dispose d'un budget d'heures qu'il ne peut affecter qu'à une seule ligne.
| Ligne | Cycles réalisés | Arrêts non programmés |
|---|---|---|
| Ligne 1 | 480 | 24 |
| Ligne 2 | 300 | 21 |
| Ligne 3 | 220 | 22 |
| Total | 1 000 | 67 |
Sur quelle ligne le responsable doit-il affecter son budget ? Rédiger une recommandation argumentée, chiffrer le gain attendu si l'action ramenait la ligne choisie au meilleur taux constaté, et expliquer pourquoi le classement par nombre d'arrêts ne suffit pas à décider.
Rédaction attendue.
Le nombre d'arrêts seul ne permet pas de comparer les lignes : elles n'ont pas réalisé le même nombre de cycles. Le bon indicateur est la probabilité qu'un cycle pris au hasard se termine par un arrêt, c'est-à-dire la fréquence d'arrêt à l'intérieur de chaque ligne :
\[P_{\text{L1}}(\text{arrêt}) = \frac{24}{480} = \mathbf{\frac{1}{20}} = 0{,}05\] \[P_{\text{L2}}(\text{arrêt}) = \frac{21}{300} = \mathbf{\frac{7}{100}} = 0{,}07\] \[P_{\text{L3}}(\text{arrêt}) = \frac{22}{220} = \mathbf{\frac{1}{10}} = 0{,}10\]soit 5 %, 7 % et 10 %. Sur l'ensemble du site, un cycle pris au hasard s'arrête avec la probabilité \(\dfrac{67}{1\,000} = \mathbf{0{,}067}\), soit 6,7 % ; toutes ces valeurs sont bien comprises entre 0 et 1.
Décision. C'est la ligne 3 qu'il faut traiter en priorité : son taux d'arrêt (10 %) est le double de celui de la ligne 1 et une fois et demie celui de la moyenne du site. Autrement dit, un cycle sur dix y échoue.
Gain attendu. Si la maintenance préventive ramenait la ligne 3 au meilleur taux constaté (5 %, celui de la ligne 1), on attendrait \(220 \times 0{,}05 = 11\) arrêts au lieu de 22, soit 11 arrêts évités par trimestre. Le total du site passerait de 67 à 56 arrêts, soit une baisse d'environ :
\[\frac{67 - 56}{67} \approx 0{,}164 \text{, soit environ } \mathbf{16\,\%}\]Pourquoi le classement par nombre d'arrêts ne suffit pas. Ce classement place la ligne 1 en tête (24 arrêts, devant 22 et 21) et ferait donc porter l'effort sur la ligne la plus fiable du site. La ligne 1 n'a beaucoup d'arrêts que parce qu'elle réalise beaucoup de cycles (480 sur 1 000) : c'est un effet de volume, pas de fiabilité. Seul le rapport arrêts/cycles compare ce qui est comparable.
Variantes acceptables. Choisir la ligne 3 en raisonnant en « nombre de cycles entre deux arrêts » (10 pour la ligne 3, 14 pour la ligne 2, 20 pour la ligne 1) est tout aussi valable. On acceptera aussi une recommandation qui pondère par la valeur produite sur chaque ligne, à condition que l'écart de taux soit calculé et cité. Est en revanche insuffisante toute réponse fondée sur les seuls effectifs d'arrêts.
Une association de quartier organise une tombola pour financer une sortie. Elle imprimera 400 billets numérotés, vendus 3 € pièce, et tirera au sort les billets gagnants. Chaque billet a la même probabilité d'être tiré. Le bureau de l'association fixe deux règles : la probabilité qu'un billet soit gagnant doit valoir exactement 0,15, et il doit y avoir un gros lot pour quatre petits lots.
| Billets imprimés | 400 |
|---|---|
| Prix de vente d'un billet | 3 € |
| Coût d'un gros lot | 25 € |
| Coût d'un petit lot | 6 € |
1. Déterminer la composition exacte de la tombola : nombre de billets gagnants, de gros lots et de petits lots.
2. Calculer le bénéfice de l'association si tous les billets sont vendus.
3. Le trésorier annonce qu'il faut dégager au moins 700 € de bénéfice, sans changer ni le nombre de billets, ni leur prix, ni la règle « un gros lot pour quatre petits ». Déterminer la composition à retenir et la nouvelle probabilité de gagner. Cette contrainte est-elle acceptable pour l'association ? Argumenter.
1. Les 400 billets étant équiprobables, la probabilité de gagner est le quotient du nombre de billets gagnants par 400. On cherche donc \(n\) tel que \(\dfrac{n}{400} = 0{,}15\) :
\[n = 400 \times 0{,}15 = \mathbf{60} \text{ billets gagnants}\]La règle « un gros lot pour quatre petits » partage ces 60 billets en 5 parts égales, dont une seule correspond aux gros lots :
\[\text{gros lots} = \frac{60}{5} = \mathbf{12} \qquad \text{petits lots} = 4 \times 12 = \mathbf{48}\]Contrôle : \(12 + 48 = 60\) ✓, et \(P(\text{gros lot}) = \dfrac{12}{400} = 0{,}03\), \(P(\text{petit lot}) = \dfrac{48}{400} = 0{,}12\). Ces deux événements étant incompatibles (un billet ne peut pas donner les deux lots), \(P(\text{gagner}) = 0{,}03 + 0{,}12 = 0{,}15\). ✓
2. Recette : \(400 \times 3 = 1\,200\) €. Coût des lots :
\[12 \times 25 + 48 \times 6 = 300 + 288 = \mathbf{588 \text{ €}}\]Bénéfice : \(1\,200 - 588 = \mathbf{612 \text{ €}}\).
3. La recette reste 1 200 € ; pour dégager au moins 700 €, le coût des lots ne doit pas dépasser \(1\,200 - 700 = 500\) €. En notant \(g\) le nombre de gros lots, il y a \(4g\) petits lots et le coût vaut :
\[25g + 6 \times 4g = 25g + 24g = 49g \leqslant 500 \quad \Longleftrightarrow \quad g \leqslant \frac{500}{49} \approx 10{,}2\]Comme \(g\) est un entier, on retient \(g = \mathbf{10}\) gros lots et \(4 \times 10 = \mathbf{40}\) petits lots, soit 50 billets gagnants. Coût : \(49 \times 10 = 490\) €, bénéfice \(1\,200 - 490 = \mathbf{710 \text{ €}} \geqslant 700\) €. ✓
Nouvelle probabilité de gagner :
\[P(\text{gagner}) = \frac{50}{400} = \mathbf{\frac{1}{8}} = 0{,}125\]soit 12,5 % au lieu de 15 % ; la valeur reste bien comprise entre 0 et 1.
Argumentation attendue. La composition est mathématiquement compatible avec le bénéfice visé, mais elle abaisse la probabilité de gagner de 15 % à 12,5 % et contrevient donc à la règle initiale. Les données ne permettent pas de savoir si cette baisse restera attractive. Le bénéfice de 710 € suppose en outre que les 400 billets soient effectivement vendus : à 350 billets vendus, la recette tombe à 1 050 € et le bénéfice à 560 €, alors que les lots sont déjà achetés.
Variantes acceptables. Proposer de garder \(P = 0{,}15\) et d'augmenter le prix du billet, ou de remplacer une partie des lots par des dons de commerçants (coût nul), en montrant par le calcul que l'objectif de 700 € est alors atteint. Toute solution doit vérifier la règle « un gros pour quatre petits » et donner un nombre entier de lots.
Un laboratoire de recherche agronomique teste l'effet d'un passage au froid (la stratification) sur la germination de graines d'arbres forestiers. Il a semé un lot de graines sans traitement préalable et un second lot après stratification, puis compté les graines germées au bout de six semaines.
| Protocole | Graines semées | Graines germées |
|---|---|---|
| A — sans stratification | 250 | 195 |
| B — avec stratification | 150 | 129 |
| Total | 400 | 324 |
1. On prélève une graine au hasard parmi les 400 graines semées. Calculer la probabilité qu'elle ait germé.
2. Comparer les deux protocoles. Le laboratoire peut-il conclure que la stratification améliore la germination ? Rédiger une réponse nuancée.
3. Une pépinière doit produire 500 plants. Combien de graines doit-elle semer selon le protocole retenu ? Justifier le choix du protocole.
1. \(P(\text{germée}) = \dfrac{324}{400} = \mathbf{\dfrac{81}{100}} = 0{,}81\), soit 81 % des graines semées, toutes conditions confondues. La valeur est bien comprise entre 0 et 1.
2. On se restreint à chaque protocole :
\[P_{A}(\text{germée}) = \frac{195}{250} = \mathbf{\frac{39}{50}} = 0{,}78\] \[P_{B}(\text{germée}) = \frac{129}{150} = \mathbf{\frac{43}{50}} = 0{,}86\]soit 78 % sans stratification contre 86 % avec, c'est-à-dire 8 points de plus en faveur du protocole B. Rapporté au protocole A, cela représente environ 10 % de graines germées en plus.
Réponse nuancée attendue. L'essai va clairement dans le sens d'un effet favorable de la stratification, et l'écart de 8 points sur des effectifs de plusieurs centaines de graines n'est pas négligeable. Mais 0,78 et 0,86 sont des fréquences observées, pas les probabilités réelles de germination : sur un seul essai, elles fluctuent autour de la vraie valeur, d'autant plus que le lot est petit (150 graines pour le protocole B). Une conclusion honnête serait : « l'essai est favorable à la stratification ; pour l'affirmer, il faut le répéter, sur d'autres lots de graines et si possible sur des effectifs comparables entre les deux protocoles ».
Variante acceptable : souligner que les deux lots n'ont pas la même taille (250 contre 150), ce qui affaiblit la comparaison, ou que d'autres facteurs (origine des graines, température, arrosage) devraient être maîtrisés pour attribuer l'écart à la seule stratification. Est en revanche fausse la conclusion « le protocole B est meilleur puisqu'il donne moins de graines non germées » : il y a 55 graines non germées en A contre 21 en B, mais sur des effectifs différents — seuls les taux comparent.
3. Avec le protocole B, chaque graine semée a la probabilité 0,86 de germer. Il faut donc semer \(n\) graines telles que \(n \times 0{,}86 = 500\) :
\[n = \frac{500}{0{,}86} \approx 581{,}4\]soit 582 graines pour obtenir 500 plants en moyenne selon la fréquence observée (on arrondit à l'entier supérieur). Avec le protocole A, le même calcul donne \(\dfrac{500}{0{,}78} \approx 641{,}0\), soit 641 graines. Aucun de ces nombres ne garantit 500 germinations ; une marge de sécurité doit être ajoutée pour un objectif ferme.
Justification : le protocole B économise une soixantaine de graines pour la même production, et occupe moins de surface de semis. La pépinière retiendra donc la stratification, sauf si le coût ou la durée du passage au froid dépasse la valeur des 59 graines économisées — auquel cas le protocole A, plus simple, reste défendable. Dans les deux cas, semer exactement 500 graines serait une erreur : on n'obtiendrait qu'environ 430 plants avec B.
Une ressourcerie collecte des objets déposés par des particuliers et par des entreprises. Chaque objet reçu est orienté vers une seule des trois filières : réemploi (remis en vente en l'état ou après réparation), recyclage (démonté pour la matière) ou élimination. Le bilan du trimestre porte sur 1 500 objets.
| Réemploi | Recyclage | Élimination | Total | |
|---|---|---|---|---|
| Particuliers | 450 | 315 | 135 | 900 |
| Entreprises | 240 | 240 | 120 | 600 |
| Total | 690 | 555 | 255 | 1 500 |
La convention signée avec la collectivité fixe un objectif : au moins 50 % des objets reçus doivent partir au réemploi.
1. On choisit un objet au hasard parmi les 1 500 reçus. Calculer la probabilité qu'il parte au réemploi, puis la probabilité qu'il provienne d'un particulier ou qu'il parte au réemploi.
2. L'objectif de la convention est-il atteint ? De combien d'objets manque-t-il ?
3. Sur quelle catégorie de déposants la ressourcerie doit-elle agir en priorité ? Chiffrer précisément l'amélioration nécessaire pour atteindre l'objectif et rédiger la conclusion destinée au conseil d'administration.
1. \(P(\text{réemploi}) = \dfrac{690}{1\,500} = \mathbf{\dfrac{23}{50}} = 0{,}46\), soit 46 % des objets.
Les événements « provenir d'un particulier » et « partir au réemploi » ne sont pas incompatibles : 450 objets vérifient les deux. On retire donc l'intersection :
\[P(\text{particulier} \cup \text{réemploi}) = \frac{900}{1\,500} + \frac{690}{1\,500} - \frac{450}{1\,500} = \frac{1\,140}{1\,500} = \mathbf{\frac{19}{25}} = 0{,}76\]Soit 76 % des objets ; la valeur est bien comprise entre 0 et 1. Vérification par les effectifs : \(900 + 690 - 450 = 1\,140\). ✓
2. L'objectif demande \(P(\text{réemploi}) \geqslant 0{,}50\). Or \(0{,}46 \lt 0{,}50\) : l'objectif n'est pas atteint, il manque 4 points.
En effectifs, il faudrait \(0{,}50 \times 1\,500 = 750\) objets réemployés au lieu de 690, soit 60 objets à réorienter vers le réemploi sur le trimestre.
3. On compare les taux de réemploi à l'intérieur de chaque catégorie de déposants :
\[P_{\text{particuliers}}(\text{réemploi}) = \frac{450}{900} = \mathbf{\frac{1}{2}} = 0{,}50\] \[P_{\text{entreprises}}(\text{réemploi}) = \frac{240}{600} = \mathbf{\frac{2}{5}} = 0{,}40\]Les dépôts des particuliers atteignent déjà l'objectif (50 %) ; ce sont les dépôts d'entreprises, à 40 %, qui tirent le résultat global vers le bas.
Chiffrage de l'amélioration : si les dépôts d'entreprises passaient eux aussi à 50 % de réemploi, ils fourniraient \(600 \times 0{,}50 = 300\) objets réemployés au lieu de 240, soit exactement les 60 objets manquants. Le total deviendrait \(450 + 300 = 750\), soit \(\dfrac{750}{1\,500} = 0{,}50\) : l'objectif serait atteint. ✓
Conclusion attendue. « Avec 46 % de réemploi, la ressourcerie est en dessous de l'objectif conventionnel de 50 %. L'écart ne vient pas des particuliers, déjà à 50 %, mais des dépôts d'entreprises, à 40 %. Amener ces derniers au niveau des particuliers suffirait exactement à atteindre l'objectif : c'est donc sur la collecte en entreprise qu'il faut agir — tri à la source, consignes de dépôt, refus des lots trop dégradés — plutôt que sur l'ensemble des flux. »
Variantes acceptables. Proposer d'améliorer les deux catégories dans des proportions moindres (par exemple +30 objets de chaque côté), à condition que le calcul montre que le total atteint 750. Proposer aussi de réduire la part des 255 objets éliminés (17 % des dépôts) en les réorientant vers le réemploi, en montrant que 60 d'entre eux suffiraient. Est en revanche fausse la lecture « les particuliers déposent 450 objets réemployables contre 240 pour les entreprises, donc les particuliers trient mieux » présentée sans les taux : les particuliers déposent aussi une fois et demie plus d'objets.
Un club de triathlon compte 180 licenciés. Le secrétariat a relevé les créneaux d'entraînement fréquentés : 96 licenciés s'entraînent en natation (\(N\)), 120 s'entraînent en vélo (\(V\)), et 54 fréquentent les deux créneaux.
| Licenciés du club | 180 |
|---|---|
| Créneau natation (\(N\)) | 96 |
| Créneau vélo (\(V\)) | 120 |
| Les deux créneaux (\(N \cap V\)) | 54 |
Pour préparer l'assemblée générale, un membre du bureau calcule la probabilité qu'un licencié tiré au sort fréquente au moins un des deux créneaux :
« \(P(N \cup V) = \dfrac{96}{180} + \dfrac{120}{180} = \dfrac{216}{180} = 1{,}2\), donc 120 % des licenciés s'entraînent. »
1. Expliquer, sans calcul supplémentaire, pourquoi ce résultat est nécessairement faux.
2. Identifier l'erreur commise, puis calculer correctement \(P(N \cup V)\).
3. Déterminer le nombre de licenciés qui ne fréquentent aucun des deux créneaux, puis la probabilité qu'un licencié tiré au sort fréquente exactement un des deux créneaux. Rédiger la conclusion à présenter à l'assemblée générale.
1. Une probabilité est toujours comprise entre 0 et 1. Un résultat de 1,2 est donc impossible, quelle que soit la situation : aucun événement ne peut se produire « plus souvent que toujours ». De même, un pourcentage de 120 % de licenciés n'a pas de sens, puisqu'on ne peut pas dépasser l'effectif total du club. Le seul contrôle \(0 \leqslant P \leqslant 1\) suffit à détecter l'erreur.
2. Le membre du bureau a additionné \(P(N)\) et \(P(V)\) comme si les deux événements étaient incompatibles. Ils ne le sont pas : 54 licenciés fréquentent les deux créneaux, donc \(N \cap V \neq \varnothing\). Ces 54 licenciés ont été comptés deux fois, une fois dans les 96 et une fois dans les 120. Il faut retirer l'intersection :
\[P(N \cup V) = \frac{96}{180} + \frac{120}{180} - \frac{54}{180} = \frac{162}{180} = \mathbf{\frac{9}{10}} = 0{,}90\]Soit 90 % des licenciés, valeur cette fois bien comprise entre 0 et 1.
3. « Aucun des deux créneaux » est l'événement contraire de \(N \cup V\) :
\[P(\overline{N \cup V}) = 1 - 0{,}90 = \mathbf{0{,}10} \quad \text{soit } 180 \times 0{,}10 = \mathbf{18} \text{ licenciés}\]On décompose alors l'effectif du club : natation seule \(96 - 54 = 42\) ; vélo seul \(120 - 54 = 66\) ; les deux 54 ; aucun 18.
« Exactement un créneau » réunit natation seule et vélo seul, deux événements incompatibles :
\[P(\text{exactement un}) = \frac{42}{180} + \frac{66}{180} = \frac{108}{180} = \mathbf{\frac{3}{5}} = 0{,}60\]Conclusion attendue. « 90 % des licenciés fréquentent au moins un créneau d'entraînement : 60 % n'en fréquentent qu'un seul et 30 % les deux. Restent 18 licenciés, soit 10 %, qui ne viennent à aucun de ces deux créneaux. Il peut être utile de les interroger, sans présumer qu'ils ne se réinscriront pas : ils peuvent pratiquer sur d'autres créneaux ou en autonomie. »
Variantes acceptables. Retrouver les 18 licenciés directement par les effectifs \(180 - (42 + 54 + 66) = 18\), ou présenter la réponse sous forme de tableau plutôt que de schéma. Toute rédaction doit rappeler le contrôle \(0 \leqslant P \leqslant 1\), qui est ici l'outil de détection de l'erreur initiale.