Probabilités

Intervalle de fluctuation selon la loi binomiale : Sous formes de problèmes - Exercice 3

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Question 1
Adil a acheté un lot de 10001000 cartes de basket sur lequel il est indiqué « 21%21\% de cartes NBA ». Il prélève 4242 cartes au hasard et Adil constate que 77 sont des cartes NBA.

Adil se demande si la proportion de 21%21\% de cartes NBA est plausible au vu de cet échantillon.. Pouvez vous l'aider.

Correction
On choisit une carte au hasard, on appelle succès la carte est NBA dont la probabilité est p=0,21p = 0,21 et on appelle échec la carte n'est pas NBA dont la probabilité est 1p=0,891-p = 0,89. On réitère 4242 fois cette expérience de façon identique et indépendante et l’on appelle XX le nombre de cartes NBA. XX suit alors la loi binomiale B(42;0,21)B\left(42; 0,21\right).
L'intervalle de fluctuation à 95%95\% d'une fréquence correspondant à la réalisation, sur un échantillon de taille nn, d'une variable aléatoire XX de loi binomiale B(n;p)B\left(n ; p\right), est l'intervalle[an;bn]\left[\frac{a}{n} ;\frac{b}{n} \right] défini par :
  • aa est le plus petit entier tel que : P(Xa)>0,025P\left(X\le a\right)>0,025
  • bb est le plus petit entier tel que P(Xb)0,975P\left(X\le b\right)\ge 0,975
1ère cas de figure : A l'aide d'une Texas, nous suivons la procédure comme suit :
Touche f(x)f\left(x\right) ou Y=Y= → VAR → Choisir BinomFREP puis écrire BinomFREP(4242,0.210.21,XX)
Puis faire 2nde → Fenêtre puis remplir DébutTbl : 00 et Δ\DeltaTbl : 11 et enfin 2nde → Graphe
Apparaitra un tableau de valeur et dans la colonne Y1Y1, il va falloir chercher la valeur aa tel que P(Xa)>0,025P\left(X\le a\right)>0,025 et la valeur bb tel que P(Xb)0,975P\left(X\le b\right)\ge 0,975
Il en résulte donc que :
  • P(X4)0,0425>0,025P\left(X\le 4\right)\approx0,0425 >0,025 ce qui nous donne a=4a=4
  • P(X14)0,97990,975P\left(X\le 14\right)\approx0,9799\ge0,975 ce qui nous donne b=14b=14
L'intervalle de fluctuation au seuil de 95%95\% est alors [442;1442]\left[\frac{4}{42} ;\frac{14}{42} \right].
2ème cas de figure : A l'aide d'une Casio graph 35+35+, nous suivons la procédure comme suit :
Menu TABLE → OPTN → F6F6 → STAT → DIST → BINM → Bcd
Ensuite il vous faut remplir comme suit à l'écran : BinominalCD(XX,nn,pp) ici on va mettre BinominalCD(XX,4242,0.210.21) puis F5F5 . Ensuite renseigné pour START : 00 et END : 4242 et Step : 11 puis EXE puis F6F6
Apparaitra un tableau de valeur et dans la colonne Y1Y1, il va falloir chercher la valeur aa tel que P(Xa)>0,025P\left(X\le a\right)>0,025 et la valeur bb tel que P(Xb)0,975P\left(X\le b\right)\ge 0,975
Il en résulte donc que :
  • P(X4)0,0425>0,025P\left(X\le 4\right)\approx0,0425 >0,025 ce qui nous donne a=4a=4
  • P(X14)0,97990,975P\left(X\le 14\right)\approx0,9799\ge0,975 ce qui nous donne b=14b=14
L'intervalle de fluctuation au seuil de 95%95\% est alors [442;1442]\left[\frac{4}{42} ;\frac{14}{42} \right].
Adil prélève 4242 cartes au hasard et Adil constate que 77 sont des cartes NBA.
La fréquence observée ici est fobs=742f_{obs}=\frac{7}{42}.
Or : fobs[442;1442]f_{obs}\in\left[\frac{4}{42} ;\frac{14}{42} \right]
La règle de décision est la suivante :
  • si la fréquence observée ff appartient à l’intervalle de fluctuation à 95%95\% [an;bn]\left[\frac{a}{n} ;\frac{b}{n} \right] , on considère que l’hypothèse selon laquelle la proportion est pp dans la population n’est pas remise en question et on l’accepte.
  • sinon, on rejette l’hypothèse selon laquelle cette proportion vaut pp.
On peut considérer , au risque de 5%5\% d'erreur ou au seuil de 95%95\% de confiance, que la proportion de 21%21\% de cartes NBA est plausible au vu de cet échantillon. Adil n'a pas lieu de s'inquiéter.