La probabilité conditionnelle de B sachant A vaut P_A(B) = P(A ∩ B) / P(A). Sur un arbre pondéré, on multiplie le long d'un chemin et on additionne les chemins voulus. L'indépendance permet aussi d'étudier directement jusqu'à quatre répétitions d'une épreuve de Bernoulli, sans formule binomiale.
IV Probabilités & statistiques · Chapitre 09 / 10
Probabilités conditionnelles
Arbres pondérés, formule des probabilités totales, indépendance.
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L'essentiel en 30 secondes
Une probabilité conditionnelle réévalue la chance d'un événement une fois qu'une information est connue : « sachant qu'il pleut, quelle est la probabilité que le match soit annulé ? ».
Un arbre pondéré représente une expérience à plusieurs étapes. Sur chaque branche figure une probabilité (souvent conditionnelle).
Si , . L'égalité équivaut donc à , c'est-à-dire : c'est bien la définition de l'indépendance.
Par définition, , avec . C'est la probabilité que se réalise SACHANT que est réalisé : on se restreint à l'univers réduit à .
Si les événements forment une partition de l'univers, alors . Sur un arbre pondéré, cela revient à additionner les probabilités de tous les chemins qui mènent à .
Deux événements et sont indépendants si , ce qui équivaut à : savoir que est réalisé ne change rien à la probabilité de . Attention à ne pas confondre indépendants et incompatibles.
Conditionnement et arbres
Probabilités totales et indépendance
Pièges à éviter
Exercices corrigés sur les probabilités conditionnelles
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4 problèmes de synthèse · 2 devoirs surveillés · 8 exercices notés · 40 points cumulés · 1 h 30 chacun
Problème 1 — Calculs de base et tableau
FacileDans un lycée de élèves, sont des filles. Parmi les filles, font de l'allemand ; parmi les garçons, font de l'allemand. On choisit un élève au hasard. On note « être une fille » et « faire de l'allemand ».
Partie A — Probabilités simples
1.
Calculer et .
2.
Calculer .
Partie B — Conditionnelles
3.
Calculer et interpréter.
4.
Les événements et sont-ils indépendants ?
Problème 2 — Un arbre à deux niveaux
IntermédiaireUn site de vente en ligne constate que des visiteurs sont des membres. Un membre effectue un achat avec probabilité ; un visiteur non membre achète avec probabilité . On note « être membre » et « effectuer un achat ».
Partie A — Probabilité d'achat
1.
Représenter la situation et calculer .
2.
Calculer la probabilité qu'un visiteur effectue un achat, .
Partie B — Inversion
3.
Un visiteur a effectué un achat. Quelle est la probabilité que ce soit un membre ?
Problème 3 — Contrôle qualité et dépistage
DifficileUne chaîne de production fabrique des composants. des composants sont réellement défectueux. Un contrôle automatique détecte des composants défectueux, mais rejette aussi à tort des composants sains. On note « défectueux » et « rejeté par le contrôle ».
Partie A — Probabilité de rejet
1.
Calculer .
Partie B — Interprétation
2.
Un composant est rejeté. Quelle est la probabilité qu'il soit réellement défectueux (arrondir au millième) ?
3.
Un composant est accepté (non rejeté). Quelle est la probabilité qu'il soit malgré tout défectueux (arrondir au dix-millième) ?
Problème 4 — Tirages successifs et indépendance
AvancéUne urne contient boules vertes et boules rouges. On tire successivement deux boules.
Partie A — Sans remise
1.
Calculer la probabilité de tirer deux boules vertes.
2.
Calculer la probabilité que la seconde boule soit verte.
Partie B — Avec remise
3.
On remet désormais la première boule avant le second tirage. Calculer la probabilité de tirer deux boules vertes.
4.
Les événements (« première verte ») et (« seconde verte ») sont-ils indépendants avec remise ?
Devoir surveillé
Devoir surveillé 1 — Probabilités conditionnelles et indépendance
Consignes
- Les exercices sont indépendants et peuvent être traités dans l’ordre choisi.
- Toute réponse doit être justifiée ; les étapes de calcul utiles doivent apparaître.
- Les valeurs exactes sont attendues, sauf lorsqu’une valeur approchée est explicitement demandée.
- La calculatrice est autorisée uniquement pour les valeurs approchées explicitement demandées.
- La qualité de la rédaction et l’emploi correct des notations mathématiques sont pris en compte.
Exercice 1 — Lire un tableau d’effectifs
FacileDans un lycée, on choisit au hasard un élève parmi élèves de Première. On note :
• : « l’élève suit l’atelier sciences » ;
• : « l’élève appartient au club de robotique ».
On sait que élèves suivent l’atelier sciences, appartiennent au club de robotique et participent aux deux activités.
1. Construire le tableau croisé des effectifs selon et .
2. Calculer , et .
3. Calculer et .
4. Les événements et sont-ils indépendants ?Exercice 2 — Contrôle qualité de deux ateliers
IntermédiaireUne usine utilise deux ateliers. L’atelier fabrique des pièces et l’atelier les restantes. Parmi les pièces de , sont défectueuses ; parmi celles de , sont défectueuses. On choisit une pièce au hasard et on note l’événement « la pièce est défectueuse ».
1. Représenter la situation par un arbre pondéré.
2. Calculer et .
3. En déduire par la formule des probabilités totales.
4. Sachant que la pièce choisie est défectueuse, calculer la probabilité qu’elle provienne de . Donner une valeur exacte puis une valeur approchée au millième.Exercice 3 — Conséquences de l’indépendance
DifficileDans une expérience aléatoire, deux événements et sont indépendants et vérifient
1. Calculer .
2. Calculer .
3. Calculer .
4. Montrer que et sont indépendants.
5. Calculer .Exercice 4 — Trois épreuves de Bernoulli
AvancéUne épreuve de Bernoulli a une probabilité de succès égale à . Elle est répétée trois fois de façon indépendante et dans les mêmes conditions. On raisonne uniquement à partir des chemins de l’arbre.
1. Calculer la probabilité du chemin .
2. Lister les chemins donnant exactement deux succès et calculer la probabilité de cet événement.
3. Calculer la probabilité d’obtenir au moins un succès.
4. Calculer la probabilité que le premier succès survienne à la troisième épreuve.
5. Sachant qu’au moins un succès a été obtenu, calculer la probabilité d’avoir obtenu exactement deux succès.
Devoir surveillé
Devoir surveillé 2 — Arbres, probabilités totales et répétitions
Consignes
- Les exercices sont indépendants et peuvent être traités dans l’ordre choisi.
- Toute réponse doit être justifiée ; les étapes de calcul utiles doivent apparaître.
- Les valeurs exactes sont attendues, sauf lorsqu’une valeur approchée est explicitement demandée.
- La calculatrice est autorisée uniquement pour les valeurs approchées explicitement demandées.
- La qualité de la rédaction et l’emploi correct des notations mathématiques sont pris en compte.
Exercice 1 — Compléter et exploiter un arbre
FacileDeux événements et vérifient
1. Donner les probabilités portées par toutes les branches de l’arbre de premier niveau , , puis de second niveau , .
2. Calculer et .
3. Calculer .
4. Calculer .
5. Les événements et sont-ils indépendants ?Exercice 2 — Production répartie sur trois lignes
IntermédiaireUne entreprise répartit sa production entre trois lignes , et qui fabriquent respectivement , et des objets. Les probabilités qu’un objet soit conforme, notées , valent respectivement , et .
1. Justifier que , et forment une partition de l’univers.
2. Calculer , et .
3. En déduire la probabilité qu’un objet soit conforme.
4. Sachant qu’un objet n’est pas conforme, calculer la probabilité qu’il provienne de .
5. Sachant qu’un objet est conforme, calculer la probabilité qu’il provienne de .Exercice 3 — Deux procédures indépendantes
DifficileUne inscription comporte deux procédures indépendantes :
• la transmission du dossier réussit avec une probabilité de ;
• la vérification d’identité réussit avec une probabilité de .
On note et les événements de réussite correspondants.
1. Représenter la succession des deux procédures par un arbre ou un tableau.
2. Calculer les probabilités des quatre événements , , et .
3. Calculer la probabilité qu’exactement une procédure échoue.
4. Calculer la probabilité qu’au moins une procédure réussisse.
5. Sachant que l’inscription n’est pas entièrement validée, calculer la probabilité que la transmission ait réussi.Exercice 4 — Quatre répétitions d’une épreuve
AvancéUne épreuve de Bernoulli de probabilité de succès est répétée quatre fois, de manière indépendante et identique. On travaille uniquement avec les chemins de l’arbre.
1. Lister les chemins comportant exactement deux succès.
2. Calculer la probabilité d’un tel chemin, puis celle d’obtenir exactement deux succès.
3. Calculer la probabilité de n’obtenir aucun succès, puis celle d’obtenir au moins un succès.
4. Lister les chemins comportant exactement trois succès et calculer la probabilité d’obtenir au moins trois succès.
5. Comparer les probabilités d’obtenir exactement deux succès et de n’en obtenir aucun.