Exercice 2 - Exercice 1

1 min
0
Cet exercice est un questionnaire à choix multiples.
Pour chaque question posée, une seule des réponses proposées est exacte.
On demande bien sûr de justifier.
Question 1

Une variable aléatoire XX suit une loi uniforme sur [−1;6]\left[-1;6\right].
Alors l'espérance mathématique de XX est égale à
  • 52\frac{5}{2}
  • 77
  • 55

Correction
La proposition correcte est a.
Si XX suit la loi uniforme sur un intervalle [a,b]\left[a,b\right] alors son espérance mathématique vaut E(X)=a+b2E\left(X\right)=\frac{a+b}{2}
Il en résulte que
E(X)=−1+62=52E\left(X\right)=\frac{-1+6}{2} =\frac{5}{2}
Question 2

Une variable aléatoire XX suit une loi normale N(25;9)N\left(25;9\right).
On peut alors affirmer que :
  • P(22≤X≤28)=0,954P\left(22\le X\le 28\right)=0,954
  • P(16≤X≤24)=0,954P\left(16\le X\le 24\right)=0,954
  • P(19≤X≤31)=0,954P\left(19\le X\le 31\right)=0,954

Correction
La proposition correcte est c.

Si XX suit une loi normale de paramètre μ\mu et σ\sigma alors :
  • P(μ−σ≤X≤μ+σ)=0,683P\left(\mu -\sigma \le X\le \mu +\sigma \right)=0,683
  • P(μ−2σ≤X≤μ+2σ)=0,954P\left(\mu -2\sigma \le X\le \mu +2\sigma \right)=0,954
  • P(μ−3σ≤X≤μ+3σ)=0,997P\left(\mu -3\sigma \le X\le \mu +3\sigma \right)=0,997
Ici XX suit une loi normale N(25;9)N\left(25;9\right).
Cela signifie que la moyenne μ\mu vaut 2525 et que l'écart type σ\sigma vaut 33.
En effet, on écrit N(μ;σ2)N\left(\mu ;\sigma ^{2} \right).
Or P(μ−2σ≤X≤μ+2σ)=0,954P\left(\mu -2\sigma \le X\le \mu +2\sigma \right)=0,954 ce qui donne ici :
P(25−2×3≤X≤25+2×3)=0,954P\left(25-2\times 3\le X\le 25+2\times 3\right)=0,954
P(19≤X≤31)=0,954P\left(19\le X\le 31\right)=0,954
Question 3

Soit ff la fonction définie sur [0;3]\left[0;3\right] par f(x)=2x+1f\left(x\right)=2x+1 et XX la variable aléatoire qui suit la loi de densité ff sur [0;3]\left[0;3\right].
Alors E(X)E\left(X\right) est égale à :
  • 77
  • 452\frac{45}{2}
  • 1212

Correction
La proposition correcte est b.
L'espérance mathématique d'une variable aléatoire continue XX, de densité ffsur [a,b]\left[a,b\right] est E(X)=∫abxf(x)dxE\left(X\right)=\int _{a}^{b}xf\left(x\right)dx
Ainsi
E(X)=∫03xf(x)dxE\left(X\right)=\int _{0}^{3}xf\left(x\right)dx équivaut successivement à
E(X)=∫03x×(2x+1)dxE\left(X\right)=\int _{0}^{3}x\times \left(2x+1\right)dx
Donc E(X)=∫03(2x2+x)dxE\left(X\right)=\int _{0}^{3}\left(2x^{2} +x\right) dx.
Finalement :
E(X)=∫03(2x2+x)dxE\left(X\right)=\int _{0}^{3}\left(2x^{2} +x\right) dx équivaut successivement à
Soit g(x)=2x2+xg\left(x\right)=2x^{2} +x, on note une primitive de gg la fonction G(x)=23x3+12x2G\left(x\right)=\frac{2}{3} x^{3} +\frac{1}{2} x^{2} .
E(X)=G(3)−G(0)E\left(X\right)=G\left(3\right)-G\left(0\right)
E(X)=(23×33+12×32)−(23×03+12×02)E\left(X\right)=\left(\frac{2}{3} \times 3^{3} +\frac{1}{2} \times 3^{2} \right)-\left(\frac{2}{3} \times 0^{3} +\frac{1}{2} \times 0^{2} \right)
E(X)=452E\left(X\right)=\frac{45}{2}
Question 4

XX suit une loi normale de moyenne 44 alors P(X≥4)P\left(X\ge 4\right) est égale à :
  • 00
  • 0,50,5
  • 11

Correction
La proposition correcte est b.
C'est une formule du cours.
Question 5

Une entreprise fabrique des dosettes de café.
La masse d'une dosette, exprimée en grammes, est une variable aléatoire XX qui suit une loi normale de paramètres m=5m=5 et σ=0,25\sigma =0,25.
Une dosette est commercialisable si elle pèse au moins 4,54,5 grammes.
La probabilité qu'une dosette de café soit commercialisable est environ égale à :
  • 0,840,84
  • 0,950,95
  • 0,9970,997

Correction
La proposition correcte est c.
Il faut calculer ici P(X≥4,5)P\left(X\ge 4,5\right)
Pour le calcul de P(X≥4,5)P\left(X\ge 4,5\right)
Avec une Texas , on tape pour P(X≥4,5)P\left(X\ge 4,5\right) NormalFrep(valeur min,valeur max ,espérance , écart type ) c'est-à-dire ici NormalFrep(4,54,5 , 109910^{99} , 55 , 0.250.25 ) puis taper sur enter et vous obtiendrez
P(X≥4,5)≈0,977P\left(X\ge 4,5\right)\approx 0,977

Avec une Casio Graph 35+, on tape pour P(X>5)P\left(X>5\right)

Normal C.D
Lower: 4,54,5 Valeur Minimale
Upper: 109910^{99} Valeur Maximale
σ\sigma : 0,250,25 Ecart type
μ\mu : 55 Espérance

puis taper sur EXE et vous obtiendrez
P(X≥4,5)≈0,977P\left(X\ge 4,5\right)\approx 0,977
Question 6

Soit XX une variable aléatoire qui suit une loi normale de paramètres m=2500m=2500 et σ=650\sigma =650.
Soit aa un réel tel que P(X≤a)=0,8P\left(X\le a\right)=0,8.
La valeur de aa est :
  • 30473047
  • 34073407
  • 37043704

Correction
La proposition correcte est a.
Pour le calcul de P(X≤a)=0,8P\left(X\le a\right)=0,8
Avec une Texas , on tape pour P(X≤a)=0,8P\left(X\le a\right)=0,8 InvNorm(valeur donné,espérance , écart type ) c'est-à-dire ici InvNorm( 0.80.8 , 25002500 , 650650) puis taper sur enter et vous obtiendrez
a≈3047a\approx 3047

Avec une Casio Graph 35+, on tape pour P(X≤a)=0,8P\left(X\le a\right)=0,8

Normal inverse
Data : Variable
Tail : Left car c'est ≤\le
Area : 0,80,8
σ\sigma : 650650 Ecart type
μ\mu : 25002500 Espérance

puis taper sur EXE et vous obtiendrez
a≈3047a\approx 3047
Question 7

Sur quel intervalle II la fonction ff définie par f(x)=e−x2f\left(x\right)=e^{-\frac{x}{2} } définit-elle une densité de probabilité ?
  • I=[0;ln⁡2]I=\left[0;\ln 2\right]
  • I=[0;2ln⁡2]I=\left[0;2\ln 2\right]
  • I=[0;3ln⁡2]I=\left[0;3\ln 2\right]

Correction
La proposition correcte est b.
Notons XX la variable aléatoire définie sur [a;b]\left[a;b\right] dont la loi de probabilité a pour densité ff alors ff vérifie les conditions suivantes
  • ff est continue sur [a;b]\left[a;b\right]
  • ff est positive sur [a;b]\left[a;b\right]
  • ∫abf(x)dx=1\int _{a}^{b}f\left(x\right)dx =1
Un primitive de eax+be^{ax+b} est de la forme 1aeax+b\frac{1}{a} e^{ax+b}

On a f(x)=e−x2f\left(x\right)=e^{-\frac{x}{2} } qui s'écrit également f(x)=e−12xf\left(x\right)=e^{-\frac{1}{2} x} .
Il en résulte qu'une primitive de f(x)=e−12xf\left(x\right)=e^{-\frac{1}{2} x} est F(x)=1(−12)e−12xF\left(x\right)=\frac{1}{\left(-\frac{1}{2} \right)} e^{-\frac{1}{2} x} .
Ainsi F(x)=−2e−12xF\left(x\right)=-2e^{-\frac{1}{2} x} .
Calculons
∫02ln⁡2f(x)dx=∫02ln⁡2e−x2dx\int _{0}^{2\ln 2}f\left(x\right)dx =\int _{0}^{2\ln 2}e^{-\frac{x}{2} } dx .
On sait qu'une primitive de f(x)=e−12xf\left(x\right)=e^{-\frac{1}{2} x} est F(x)=−2e−12xF\left(x\right)=-2e^{-\frac{1}{2} x} .
Il vient alors que
  • D'une part

  • F(2ln⁡2)=−2e−12×2ln⁡2F\left(2\ln 2\right)=-2e^{-\frac{1}{2} \times 2\ln 2}
    F(2ln⁡2)=−2e−ln⁡2F\left(2\ln 2\right)=-2e^{-\ln 2}
    F(2ln⁡2)=−2×1eln⁡2F\left(2\ln 2\right)=-2\times \frac{1}{e^{\ln 2} }
    F(2ln⁡2)=−2×12F\left(2\ln 2\right)=-2\times \frac{1}{2}
    F(2ln⁡2)=−1F\left(2\ln 2\right)=-1
  • D'autre part

  • F(0)=−2e−12×0F\left(0\right)=-2e^{-\frac{1}{2} \times 0}
    F(0)=−2e0F\left(0\right)=-2e^{0}
    F(0)=−2F\left(0\right)=-2

Ainsi,
∫02ln⁡2f(x)dx=F(2)−F(0)\int _{0}^{2\ln 2}f\left(x\right)dx =F\left(2\right)-F\left(0\right)
∫02ln⁡2f(x)dx=−1−(−2)\int _{0}^{2\ln 2}f\left(x\right)dx =-1-\left(-2\right)
∫02ln⁡2f(x)dx=−1+2\int _{0}^{2\ln 2}f\left(x\right)dx =-1+2
∫02ln⁡2f(x)dx=1\int _{0}^{2\ln 2}f\left(x\right)dx =1
De plus, f(x)=e−x2f\left(x\right)=e^{-\frac{x}{2} } est positive et continue sur [0;2ln⁡2]\left[0;2\ln 2\right].
Donc ff définie par f(x)=e−x2f\left(x\right)=e^{-\frac{x}{2} } définit une densité de probabilité sur l'intervalle [0;2ln⁡2]\left[0;2\ln 2\right]
Question 8

Chaque matin, Adam lit son journal. Le temps de lecture exprimé en minutes suit une loi uniforme sur l'intervalle [2;40]\left[2;40\right].
Sachant qu'Adam a déjà lu une demi-heure, quelle est la probabilité qu'il lise encore au moins 55 minutes ?
  • 12\frac{1}{2}
  • 23\frac{2}{3}
  • 17\frac{1}{7}

Correction
La proposition correcte est a.
Soit XX une variable aléatoire suivant la loi uniforme sur l'intervalle[a;b]\left[a;b\right] alors : P(c≤X≤d)=d−cb−aP\left(c\le X\le d\right)=\frac{d-c}{b-a}

Il s'agit d'une probabilité conditionnelle.
L'énoncé de l'exercice se traduit par PX≥30(X≥35)=P(X≥30∩X≥35)P(X≥30)P_{X\ge 30} \left(X\ge 35\right)=\frac{P\left(X\ge 30\cap X\ge 35\right)}{P\left(X\ge 30\right)}
PX≥30(X≥35)=P(X≥35)P(X≥30)P_{X\ge 30} \left(X\ge 35\right)=\frac{P\left(X\ge 35\right)}{P\left(X\ge 30\right)} car X≥30∩X≥35X\ge 30\cap X\ge 35 s'écrit X≥5X\ge 5
PX≥30(X≥35)=P(35≤X≤40)P(30≤X≤40)P_{X\ge 30} \left(X\ge 35\right)=\frac{P\left(35\le X\le 40\right)}{P\left(30\le X\le 40\right)}
PX≥30(X≥35)=(40−3540−2)(40−3040−2)P_{X\ge 30} \left(X\ge 35\right)=\frac{\left(\frac{40-35}{40-2} \right)}{\left(\frac{40-30}{40-2} \right)}
PX≥30(X≥35)=(538)(1038)P_{X\ge 30} \left(X\ge 35\right)=\frac{\left(\frac{5}{38} \right)}{\left(\frac{10}{38} \right)}
PX≥30(X≥35)=538×3810P_{X\ge 30} \left(X\ge 35\right)=\frac{5}{38} \times \frac{38}{10}
PX≥30(X≥35)=510P_{X\ge 30} \left(X\ge 35\right)=\frac{5}{10}
PX≥30(X≥35)=12P_{X\ge 30} \left(X\ge 35\right)=\frac{1}{2}
Question 9

Soit XX une variable aléatoire qui suit la loi normale d’espérance 11 et d’écart-type σ\sigma.
Si P(−6≤X≤8)≈0,95P\left(-6\le X\le 8\right)\approx0,95 alors, parmi les réponses suivantes, la meilleure valeur approchée de σ\sigma est :
  • 3,53,5
  • 77
  • 11

Correction
La proposition correcte est a.
Si XX suit une loi normale de paramètre μ\mu et σ\sigma alors :
  • P(μ−σ≤X≤μ+σ)≈0,68P\left(\mu -\sigma \le X\le \mu +\sigma \right)\approx0,68
  • P(μ−2σ≤X≤μ+2σ)≈0,95P\left(\mu -2\sigma \le X\le \mu +2\sigma \right)\approx0,95
  • P(μ−3σ≤X≤μ+3σ)≈0,99P\left(\mu -3\sigma \le X\le \mu +3\sigma \right)\approx0,99
  • D'après le rappel, nous savons que : P(μ−2σ≤X≤μ+2σ)≈0,95P\left(\mu -2\sigma \le X\le \mu +2\sigma \right)\approx0,95
    Ce qui signifie ici que : P(1−2σ≤X≤1+2σ)≈0,95P\left(1 -2\sigma \le X\le 1 +2\sigma \right)\approx0,95 ou encore P(−6≤X≤8)≈0,95P\left(-6\le X\le 8\right)\approx0,95
    Ce qui nous donne par identification deux équations : 1−2σ=−61 -2\sigma=-6 et 1+2σ=81 +2\sigma=8
    Nous les résolvons et nous trouvons
    σ=3,5\sigma=3,5
    Question 10

    Une variable aléatoire TT suit la loi uniforme sur un intervalle de la forme [2;x]\left[2; x\right],où xx est un réel strictement supérieur à 22. Sachant que P(2≤T≤3)=14P\left(2\le T\le 3\right)=\frac{1}{4}. La valeur de xx est :
    • 2,252,25
    • 66
    • 88

    Correction
    La bonne réponse est b.
  • Soit XX une variable aléatoire suivant la loi uniforme sur l'intervalle[a;b]\left[a;b\right] alors : P(c≤X≤d)=d−cb−aP\left(c\le X\le d\right)=\frac{d-c}{b-a} .
  • P(2≤T≤3)=14P\left(2\le T\le 3\right)=\frac{1}{4} équivaut successivement à :
    3−2x−2=14\frac{3-2}{x-2} =\frac{1}{4}
    1x−2=14\frac{1}{x-2} =\frac{1}{4}
    (x−2)×1=1×4\left(x-2\right)\times 1=1\times 4
    x−2=4x-2=4
    x=4+2x=4+2
    x=6x=6

    Signaler une erreur

    Aide-nous à améliorer nos contenus en signalant les erreurs ou problèmes que tu penses avoir trouvés.

    Connecte-toi ou crée un compte pour signaler une erreur.