Lois de probabilités discrètes

Identifier et utiliser la loi géométrique - Exercice 2

15 min
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Question 1
Aaron joue à Fifa 20212021. La probabilité de battre le champion en titre est de 0,040,04.
XX est la variable aléatoire qui donne le nombre de parties nécessaires à Aaron pour gagner contre le champion en titre.

Déterminer la loi de probabilité de XX .

Correction
Reˊdaction type :\purple{\text{Rédaction type :}}
La variable aléatoire XX compte le nombre de parties nécessaires pour obtenir un succès (battre le champion)\red{\text{(battre le champion)}} lorsque l'on réalise de manière indépendante une même expérience de Bernoulli dont la probabilité d'un succès est p=0,04p=0,04 .
XX suit alors la loi géométrique de paramètre p=0,04p=0,04 .
On écrit également que XX est la variable aléatoire suivant G(0,04)\mathscr{G}\left(0,04\right)
Question 2

Quelle est la probabilité pour que plus de 1212 parties soient nécessaires pour battre le champion en titre.

Correction
    Soit XX une variable aléatoire qui suit la loi géométrique de paramètre pp que l'on écrit également G(p)\mathscr{G}\left(p\right) .
  • Pour tout entier naturel kk non nul, on a : P(X>k)=(1p)k{\color{blue}{P\left(X>k\right)=\left(1-p\right)^{k}}}
  • Il nous faut donc calculer :P(X12)P\left(X\ge 12\right)
    Or : P(X12)=P(X>11)P\left(X\ge 12\right)=P\left(X>11\right)
    Ainsi :
    P(X>11)=(10,04)11P\left(X>11\right)=\left(1-0,04\right)^{11}
    P(X>11)0,634P\left(X>11\right)\approx 0,634
    Ainsi :
    P(X12)0,634P\left(X\ge 12\right)\approx 0,634
    arrondi à 10310^{-3} près .
    La probabilité qu’Aaron ait besoin de 1212 parties ou plus pour battre le champion est environ 0,6340,634
    Question 3

    Calculer P(X=17)P\left(X=17\right)

    Correction
      Soit XX une variable aléatoire qui suit la loi géométrique de paramètre pp que l'on écrit également G(p)\mathscr{G}\left(p\right) .
  • Pour tout entier naturel kk non nul, on a : P(X=k)=p(1p)k1{\color{blue}{P\left(X=k\right)=p\left(1-p\right)^{k-1}}}
  • Il nous faut donc calculer :
    P(X=17)=0,04×(10,04)171P\left(X=17\right)=0,04\times\left(1-0,04\right)^{17-1}
    Ainsi :
    P(X=17)0,021P\left(X=17\right)\approx0,021
    arrondi à 10310^{-3} près .
    La probabilité d'obtenir un premier succès lors de la 1717ème partie est environ 0,0210,021 .
    Question 4

    Calculer P(X8)P\left(X\le 8\right)

    Correction
      Soit XX une variable aléatoire qui suit la loi géométrique de paramètre pp que l'on écrit également G(p)\mathscr{G}\left(p\right) .
  • Pour tout entier naturel kk non nul, on a : P(Xk)=1(1p)k{\color{blue}{P\left(X\le k\right)=1-\left(1-p\right)^{k}}}
  • Il nous faut donc calculer :
    P(X8)=1(10,04)8P\left(X\le 8\right)=1-\left(1-0,04\right)^{8}
    Ainsi :
    P(X8)0,279P\left(X\le 8\right)\approx0,279
    arrondi à 10310^{-3} près .
    La probabilité d'obtenir un premier succès avant la 88ème partie est environ 0,2790,279 .
    Question 5

    Calculer E(X)E\left(X\right) et en donner une interprétation.

    Correction
      Soit XX une variable aléatoire qui suit la loi géométrique de paramètre pp que l'on écrit également G(p)\mathscr{G}\left(p\right) .
  • L'espérance de XX est : E(X)=1p{\color{blue}{E\left(X\right)=\frac{1}{p}}}
  • Nous savons que XX est la variable aléatoire suivant G(0,04)\mathscr{G}\left(0,04\right) .
    Il en résulte donc que :
    E(X)=10,04E\left(X\right)=\frac{1}{0,04}
    D'où :
    E(X)=25E\left(X\right)=25

    En moyenne\blue{\text{En moyenne}} sur un grand nombre de parties, il faudra à Aaron 2525 parties pour battre le champion.
    Question 6

    Calculer la variance et l'écart type de XX.

    Correction
      Soit XX une variable aléatoire qui suit la loi géométrique de paramètre pp que l'on écrit également G(p)\mathscr{G}\left(p\right) .
  • La variance de XX est : V(X)=1pp2{\color{blue}{V\left(X\right)=\frac{1-p}{p^{2} }}}
  • L'écart type de XX est : σ(X)=V(X)=1pp{\color{blue}{\sigma \left(X\right)=\sqrt{V\left(X\right)} =\frac{\sqrt{1-p} }{p}}}
  • Nous savons que XX est la variable aléatoire suivant G(0,04)\mathscr{G}\left(0,04\right) .
    Il en résulte donc que :
    V(X)=10,040,042V\left(X\right)=\frac{1-0,04}{0,04^{2} } ainsi
    V(X)=600V\left(X\right)=600

    σ(X)=600\sigma \left(X\right)=\sqrt{600} d'où
    σ(X)=106\sigma \left(X\right)=10\sqrt{6}