DEVOIR EN TEMPS LIBRE N X : Lois normales
TS3 Le corrigé
Lois normales
Exercice 1
On considère une variable aléatoire Xsuivant une loi binomiale de paramètre 42 et 0,3 (Xsuit
B(42;0,3))
1. Déterminer l’espérance, la variance et l’écart type de la variable aléatoire X.
La variable aléatoire Xsuit une loi binomiale de paramètre 42 et 0,3 . Ainsi, on a :
E(X) = np = 42 ×0,3 = 12,6
V(X) = np(1 p) = 42 ×0,3×0,7 = 8,820
σ(X) = pnp(1 p) = 8,820 2,97
2. A l’aide de la calculatrice, on a les valeurs approchées des probabilités recherchées :
P(X 15) 0,8359 0,836 ;
On tape BinomFRép(42,0.3,15)
P(9 X19) = P(X 19) P(X <9) = P(X 19) P(X 8) 0,9878 0,0797 0,908 ;
On tape BinomFRép(42,0.3,15)-BinomFRép(42,0.3,8)
P(X 10) = 1 P(X <10) = 1 P(X 9) = 1 0,1476 0,8524 0,852 ;
3. a) Pour tous réels aet bvérifiant a < b, justifier l’approximation suivante :
P a < XE(X)
σ(X) < b!P(a < Z< b)
Zsuit la loi normale centrée réduite.
n= 42 30 ;np = 12,65;n(1p) = 29,65Nous sommes dans le cadre de l’utilisation
du théorème de Moivre-Laplace, ainsi nous pouvons utiliser l’approximation :
P a < XE(X)
σ(X) < b!P(a < Z< b)
Remarque
b) En utilisant la loi normale centrée réduite, déterminer une approximation des probabilités
présentées à la question 2. b.
Ainsi, grâce à l’approximation réalisée, on a le calcul de probabilité suivant :
P(9 X19) = P9µ
σXµ
σ19 µ
σP9µ
σZ19 µ
σZsuit la loi normale
centrée réduite.
Or P9µ
σZ19 µ
σ= P912,6
2,97 Z19 12,6
2,97 = P(1,549 Z2,155)
On obtient avec la calculatrice P(1,212 Z2,147)= NormalFrep(1,212,2,147) 0,871
P(9 X19) 0,871
DM 10 TS3 TS
Exercice 2
Partie A
1.
E
0,7
C
0,95
C
0,05
E
0,3
C
0,99
C
0,01
2. On cherche PCE= P
E(C)×PE= 0,95 ×0,70 = 0,665
3. D’après la formule des probabilités totales :
P(C)= PCE+ P(C E) = 0,665 + 0,99 ×0,30 = 0,962.
4. P
C(E)=P(EC)
P(C)=0,99 ×0,30
0,962 0,309 à103près
Partie B
1. Xsuit la loi normale N0,17 ; 0,0062.
On cherche à calculer la probabilité P(0,16 6X60,18)qui est égale à 0,9044 d’après la table.
a) D’après le cours, comme Ysuit une loi normale Nm2;σ2
2, alors Z = Ym2
σ2
suit la loi nor-
male centrée réduite N(0,1).
b)
0,16 6Y60,18 0,16 0,17
σ2
6Y0,17
σ2
60,18 0,17
σ2
soit 0,01
σ2
6Z60,01
σ2
Donc lorsque Yappartient à l’intervalle [0,16 ; 0,18], alors Zappartient à l’intervalle
"0,01
σ2
;0,01
σ2#.
c) On sait que cette probabilité doit être égale à 0,990, le tableau donné permet d’obtenir
β= 2,5758
d’où 0,01
σ2
= 2,5758 σ2= 0,00385
En conclusion, à 103près, σ20,004.
Exercice 3
On considère une variable aléatoire Xnsuivant une loi binomiale de paramètre net p(Xnsuit B(n;p)).
On considère la variable aléatoire Zndéfinie par : Zn=Xnnp
pnp(1 p)
1. Donner l’espérance et la variance de la variable aléatoire Zn.
Lycée l’Oiselet 2/
DM 10 TS3 TS
E(Zn) = E
Xnnp
pnp(1 p)
= E
1
pnp(1 p).Xnnp
pnp(1 p)
=1
pnp(1 p)E(Xn)np
pnp(1 p)
E(Zn) = np
pnp(1 p)np
pnp(1 p)= 0
V(Zn) = V
Xnnp
pnp(1 p)
= V
1
pnp(1 p).Xnnp
pnp(1 p)
=
1
pnp(1 p)
2
V(Xn)
V(Zn) = 1
np(1 p)×np(1 p) = 1
E(Zn) = 0 et V(Zn) = 1, on dit que Znest centrée et réduite !
2. Que peut-on dire de la valeur de la limite suivante : lim
n+P(aZnb)
D?après le théorème de Moivre-Laplace, on a :
lim
n+P(aZnb)= P(aZb
Zsuit la loi normale centrée et réduite de moyenne µ= 0 et σ= 1 .
3. Donner la valeur de la limite : lim
n+P(1,96 Zn1,96)
lim
n+P(1,96 Zn1,96)= P(1,96 Z1,96 = 0,95
4. On pose Fn=Xn
n. Donner la valeur de la limite suivante : lim
n+P
p1,96pp(1 p)
nZnp+ 1,96pp(1 p)
n
lim
n+P
p1,96pp(1 p)
nZnp+ 1,96pp(1 p)
n
= 0,95
car l’intervalle
p1,96pp(1 p)
n;p+ 1,96pp(1 p)
n
est l’intervalle de fluctuation au seuil de 95%
Lycée l’Oiselet 3/
1 / 3 100%
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