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Probabilités conditionnelles

Recto-verso. À relire la veille. Le cours · Les exercices

⚡ La formule et sa lecture

PB(A) = P(A ∩ B) / P(B)

« Probabilité de A sachant B ». On réduit l'univers à B : diviser par P(B), c'est ne plus compter que dans B.

Sur l'exemple de l'assureurCalculSe lit
P(F ∩ I)80 / 1 000 = 0,08français ET incident
PF(I)80 / 800 = 0,10incident parmi les français
PI(F)80 / 120 ≈ 0,67français parmi les incidents

Même numérateur, trois dénominateurs. Tout le chapitre est là.

Vocabulaire

Ωl'univers — tous les résultats
Ācontraire de A
∩« ET » — les deux
∪« OU » — au moins un
A ∩ B = ∅incompatibles

Les règles de base

  • P(Ω) = 1 · 0 ⩽ P(A) ⩽ 1 · P(∅) = 0
  • P(Ā) = 1 − P(A)
  • P(A∪B) = P(A) + P(B) − P(A∩B)
  • incompatibles → P(A∪B) = P(A) + P(B)
  • équiprobabilité → favorables / possibles

Le « − P(A∩B) » corrige un double comptage.

⚡ PB(A) ≠ PA(B)

P(A∩B) = P(B∩A) — l'intersection est symétrique.

Les conditionnelles, non : même numérateur, dénominateurs différents.

PF(I) = 0,10
PI(F) ≈ 0,67

Hors des maths, cette confusion s'appelle le sophisme du procureur.

⚡ L'arbre pondéré

  1. 1ᵉʳ niveau : probabilités simples
  2. 2ᵉ niveau : probabilités CONDITIONNELLES
  3. le long d'un chemin → on multiplie
  4. entre les chemins → on additionne
  5. branches d'un même nœud → somme = 1
Somme de TOUS les chemins = 1
le contrôle gratuit

Probabilités composées

P(A ∩ B) = P(B) × PB(A)
= P(A) × PA(B)

C'est « un chemin de l'arbre ». Et la complémentarité vaut dans l'univers réduit :

PB(Ā) = 1 − PB(A)

⚠️ Mais PB̄(A) ≠ 1 − PB(A) — deux univers différents.

⚡ Probabilités totales

P(A) = P(A∩B) + P(A∩B̄)
= P(B)×PB(A) + P(B̄)×PB̄(A)
calcul
P(I) = 0,8 × 0,1 + 0,2 × 0,2
     = 0,08 + 0,04 = 0,12

Avec 3 branches : 3 termes. Condition : les cas recouvrent tout sans se chevaucher.

⚡ Renverser (Bayes)

1. le chemin (numérateur)
2. les prob. totales (dénominateur)
3. on divise
calcul
P_D(A) = P(A ∩ D) / P(D)
       = 0,0052 / 0,00695
       ≈ 0,748

Le dénominateur est déjà calculé à la question précédente, presque toujours.

Indépendants

P(A ∩ B) = P(A) × P(B)

⟺ PB(A) = P(A) : savoir B n'apprend rien sur A.

Passe aux contraires : (Ā,B), (A,B̄), (Ā,B̄) aussi.
Ne passe pas à A∪B et A∩B entre eux.

⚠️ Ne jamais supposer l'indépendance : soit l'énoncé la donne, soit on fait le test.

⚡ Indépendants ≠ incompatibles

IncompatiblesIndépendants
A ∩ B = ∅P(A∩B) = P(A)×P(B)
P(A∩B) = 0P(A∩B) ≠ 0
jamais ensembleensemble, à fréquence connue
2 et 5 au même dédéfaut a et défaut b

Deux incompatibles de probabilité non nulle sont toujours dépendants.

⚡ « Au moins un »

1 − P(aucun)
calcul
P(aucun défaut) = 0,98 × 0,99 = 0,9702
P(au moins un)  = 1 − 0,9702  = 0,0298

sur 10 pièces :
1 − 0,98¹⁰ ≈ 1 − 0,817 = 0,183

Avec dix événements, l'union est impraticable — le contraire reste un produit.

Traduire un énoncé

L'énoncé ditTraductionDans l'arbre
« A et B », « les deux »P(A ∩ B) un chemin — on multiplie
« A ou B », « au moins un »P(A ∪ B) plusieurs chemins — on additionne
« sachant B », « parmi les B » PB(A)branche de 2ᵉ niveau
« … % des B sont A »PB(A) idem
« aucun »P(Ā ∩ B̄)chemin « non » puis « non »
« le reste »1 − (ce qui précède) dernière branche du 1ᵉʳ niveau
« plus de 2 »X ⩾ 3strictement ! ≠ « au moins 2 »
Le test : ce pourcentage porte-t-il sur tout le monde ou sur une sous-population ?

⚡ L'effet de base

10 % des français ont un incident, 20 % des étrangers — et pourtant 67 % des incidents sont français.

calcul
800 × 10 % = 80 incidents
200 × 20 % = 40 incidents
             ──
             120 → 80/120 ≈ 67 %
« Qui est le plus à risque ? »le taux
« D'où viennent les pertes ? »l'effectif

Rédiger la conclusion

❌ 0 point✔ le point
« PI(F) = 0,67 » « 67 % des clients ayant eu un incident sont français. »
« 0,135 »« 13,5 % des crabes sont invendables. »

Recette : un pourcentage + « parmi » ou « des » + les mots de l'énoncé. Jamais A, B ou I dans une conclusion.

⚡ L'exercice type de DST — et son barème

QuestionAttenduPoints
1. Arbre pondérétoutes les branches étiquetées1 – 1,5
2a. P(A ∩ D) + interpréterun produit + une phrase1,5
2b. « Montrer que P(D) = … »probabilités totales déroulées1,5
3. Conditionnelle renverséechemin ÷ total1,5

« Montrer que » ≠ « calculer » : la valeur est donnée, le point porte sur la démarche. Et si vous ratez 2b, continuez avec la valeur de l'énoncé — la question 3 reste accessible.

Les trois DST de l'année : cartes mères (A/B), crabes (3 grossistes), factures de garage. Un seul schéma, trois habillages.

⚡ Les 6 contrôles gratuits

  1. Les branches d'un nœud somment à 1.
  2. Les chemins de l'arbre somment à 1.
  3. Une probabilité totale est une moyenne pondérée : elle reste entre ses extrêmes.
  4. Après une division, remultiplier — c'est ce qui attrape les erreurs d'un facteur 10.
  5. Avec 2 branches : PD(A) + PD(B) = 1.
  6. Sens : si A est le plus défaillant, PD(A) > P(A).