MAT1085 Chapitre 3 Analyse combinatoire Solutions 3.1 Une femme doit acheter une blouse ou une jupe. Il y a un choix de 3 blouses et 2 jupes. Si elle n'achète qu'un objet, de combien de façons peut-elle faire son choix ? 5 S'il lui est possible d'acheter et une blouse et une jupe, de combien de façons peut-elle faire son choix ? 5 + 3×2 = 11. 3.2 De combien de façons 4 filles et 4 garçons peuvent-ils s'accoupler ? De combien de façons peuvent-ils s'asseoir sur un banc en alternant fille et garçon ? 4! = 24 Les garçons peuvent occuper les places paires (2,4,6,8) ou impaires. Pour chacune de ces 2 possibilités il y a 4! de placer les garçons et 4! façons de placer les filles. Donc 2×4!×4! = 1152 façons en tout. 3.3 Trois personnes, A, B et C, doivent se partager 12 prix. De combien de façons peuvent-ils se les répartir si a) b) Si A doit en avoir 6, B 4 et C 2 ? c) 122 102 82 Chacune doit en avoir 3 ? 126[ 64 22 6!4!2![ 6 124 2 , le nombre de façons de répartir 12 objets en 3 groupes] 12! Si l’un des trois doit en avoir 6, un autre doit en avoir 4 et un troisième enfin doit en avoir 2 ? 3! façons de décider lequel des 3 en recevra 6, lequel 4 et lequel 2. Une fois ce choix fait, il y a 6 12 4 2 façons de répartir les prix. Il y a donc en tout 3! 6 124 2 façons. d) Si deux d’entre eux doivent en avoir 4 chacun et le troisième 2 ? 32 4 124 2 façons de choisir les deux personnes qui recevront chacun 4 prix. Une fois ce choix fait, il y a façons de répartir les prix. Le nombre de façons est donc 32 4 124 2 3.4 Combien un pays peut-il avoir de numéros de téléphones constitués de l’indicatif régional de 3 chiffres, plus 7 chiffres, lorsqu’il y en tout 13 indicatifs régionaux dans le pays ? 13(710). 3.5 On tire avec remise 8 cartes d'un jeu de 10 cartes qui consiste en 3 as, 2 rois, 2 reines et 3 valets. Quelle est la probabilité d'avoir 2 as, 3 rois et 3 valets (et pas de reine) ? a) dans cet ordre (0,3)(0,3)(0,2)(0,2)(0,2)(0,3)(0,3)(0,3) = 0,00001944 8! × 0,00001944= 0,0108864. 2!3!3! b) dans un ordre quelconque 3.6 On lance un dé 9 fois. Quelle est la probabilité d'avoir le "1", le "3" et le "5" deux, trois et quatre fois, respectivement. 3.7 9! (1/6) 9 = 35/279936 = 0,000125028578. 2!3!4! D'une assemblée formée de 20 étudiants de 3e année, 15 de 2e année et 10 de 1ère année, on constitue un comité de 5 personnes. Quelle est la probabilité que le comité comprenne 2 étudiants de 3e, 2 de 2e et 1 de 1ère ? 1 45 5 3.8 = 9500/58179 = 0,1632891593. 20 15 2 2 Au numéro précédent, supposons que vous savez que le comité comprend exactement un étudiant de première. Quelle est la probabilité conditionnelle qu'il y ait 2 étudiants de 3 e, 2 de 2e et 1 de 1ère ? 1 35 4 3.9 10 1 20 15 2 2 = 285/748 = 0,3810160428 On permute au hasard les lettres A, B, C, D, E. Quelle est la probabilité que les lettres A et B ne soient pas séparées par d'autres lettres ? 2×4!/5! = 0,4. 3.10 On lance un dé 5 fois. Quelle est la probabilité que les 5 résultats soient différents ? MAT1085 Chapitre 2 Probabilités 2 Le nombre de résultats possibles est Card( = 65. Au numérateur, nous devons compter le nombre de quintuplés (comme, par exemple, A 56 = 65 0,0925925920. 53423, dans lesquels les 5 résultats sont différents (comme, par exemple, 35126. C'est ce que A 56 (= 6!)signifie. La probabilité est donc Quelle est la probabilité que chaque résultat soit supérieur au précédent ? Au numérateur, il faut compter le nombre de façons de choisir les 5 chiffres différents, soit 56 . Une fois choisis, les 5 chiffres ne peuvent être placés que d'une seule façon, soit en ordre croissant. La probabilité est donc = 0,0007716049383 6 5 65 3.11 25 personnes sont assises dans une salle d'attente. Quelle est la probabilité qu'au moins 2 personnes aient la même date de naissance. [Vous supposerez que pour chaque personne, la date de naissance peut-être l'une des 365 dates possibles avec probabilité 1/365] 1-P(les 25 dates sont différentes) = 1- A 365 25 = 0,568699704. 36525 3.12 Dans un bar, il y a 9 tabourets et 5 clients sont assis. Quelle est la probabilité que les sièges occupés et les sièges vides s'alternent ? Le nombre de façons de placer les clients est 9 5 ; le nombre de façons de les placer en alternance est 1. La probabilité est donc 1 9 5 = 0,0079365079. 3.13 On place au hasard n boules dans n cases. Quelle est la probabilité qu'exactement une case soit vide ? nn façons de placer les boules. 2 façons de choisir la case qui sera vide et celle qui contiendra 2 boules ; façons de choisie les 2 boules n 2 n 2 contenues dans la case qui contiendra 2 boules ; (n-2)! façons de placer les n-2 boules qui restetd dans les n-2 cases qui restent. La probabilité est donc 2 (n 2)! n 2 n 2 nn = n2(n-1)2(n-2)!/(2nn). 3.14 15 étudiants doivent se répartir en trois équipes de 5. S'il y a 3 génies dans la classe, quelle est la probabilité qu'il y en ait un dans chaque équipe ? Le nombre de façons de répartir 15 personnes en 3 groupes de 5 est puis 15! =756756. Il y a 3! façons de les placer dans les 3 équipes, 5!5!5! 15 5;5;5 12! = 34650. La probabilité demandée est donc 6(34650)/756756 4!4!4! 12 4;4;4 = 25/91 = 0,2747252747. Quelle est la probabilité qu'ils soient tous dans la même équipe ? Il y a 3 façons de choisir l’équipe qui les contiendra, 12! de placer les 12 autres, donc 49896 façons en tout de placer les 3 génies 2!5!5! 12 2;5;5 dans un même groupe. La probabilité est dont 49896/756756 = 6/91 = 0,06593406593. 3.15 Vous organisez une rencontre internationale à laquelle participent 8 Américains, 5 Canadiens et 7 Mexicains. Vous préparez donc des épingles aux couleurs des trois pays (8 épingles américaines, 5 canadiennes, 7 mexicaines). a) Si vous distribuez les 20 épingles au hasard, quelle est la probabilité i) que tous les participants portent les couleurs de leur pays ? Le nombre de façons de distribuer les 20 épingles, c'est le nombre de façons de répartir 20 ob jets en 3 groupes, de tailles 8, 5, et 7, soit 1 8 205 7 . Il n'y a qu'une façon de donner à chacun les couleurs de son pays. La probabilité est donc 20 . 8 5 7 ii) que les Américains portent tous les couleurs de leur pays ? Le dénominateur de ne change pas. Au numérateur, nous devons compter le nombre de façons de distribuer les 20 épingles de telle sorte que tous les Américains reçoivent les leurs. On commence donc par donner aux Américains leurs épingles. Il n'y a qu'une façon de le faire. Ensuite, on distribue les 12 épingles qui restent aux Canadiens et aux Mexicains. il y a 5127 125 façons de le faire. La probabilité est donc 125 8 205 7 . b) Supposons que vous distribuez les 20 épingles au hasard et que les épingles portent les noms des participants. Ici, dans , on inclut distinctement toutes les attributions possibles d'une épingle à une personne, alors que précédemment un élément de quelles épingles allaient aux Américains (ou Canadiens ou Mexicains) sans dire quel Américain (Canadien, Mexicain) recevait quelle épingle. On a donc Card() =1/20! MAT1085.03.Sols.A12 2 25 octobre 2012 MAT1085 Chapitre 2 Probabilités 3 i) Quelle est la probabilité que les épingles de tous les participants coïncident parfaitement ? ii) Quelle est la probabilité que les noms des Américains coïncident parfaitement ? 1/20! Le nombre de façons de distribuer les épingles est 12!. La probabilité demandée est donc 12!/20! c) Supposons que les 8 épingles destinées aux Américains leur sont distribuées au hasard, de même que les 5 destinées aux Canadiens et que les 7 destinées aux Mexicains. Il est utile ici de noter qu'il s'agit ici de trois opérations indépendantes: la distribution aux Américains, la distribution aux Canadiens, et la distribution aux Mexicains. i) Quelle est la probabilité que les épingles de tous les participants coïncident parfaitement ? On a ici Card() = 8!5!7! et la probabilité est donc 1/8!5!7! ii) Quelle est la probabilité que les noms des Américains coïncident parfaitement ? Le nombre de permutations dans lesquelles les Américains reçoivent chacun leur propre épingle est 5!7!. La probabilité est donc 5!7!/8!5!7! = 1/8!. On aurait pu arriver à cette conclusion plus simplement en se limitant à la distribution aux Américains (qui peut se faire de 8! façons), sans se préoccuper des autres, puisque ceux-ci n'ont pas d'impact sur ce qui se passe avec les Américains. iii) Quelle est la probabilité que la coïncidence est parfaite parmi les Canadiens, mais pas chez les Américains ou les Mexicains. Soit A, B et C les évènements «coïncidence parfaite chez les Américains», «chez les Canadiens» et «chez les Mexicains», respectivement. Ces événements sont indépendants, de même que leurs compléments, Ac, Bc et Cc. La question posée comprend une certaine ambigüité, car la probabilité demandée peut être interprétée comme P(ABcCc) ou comme P[A(BC)c]. L'indépendance des événements permet de calculer ces probabilités aisément. Par exemple, P(ABcCc) = P(A)P(Bc)P(Cc) = P(A)[1-P(B)][1-P(C)] ; et P[A(BC)c] = P(A)P[(BC)c] = P(A)[1-P(BC)] = P(A)[1-P(B)P(C)]. 16 Huit personnes sont placées en rang. a) Quelle est la probabilité qu’Alice et Bernard soient assis ensemble ? b) S’il y a 4 hommes et 4 femmes, quelle est la probabilité qu’il y ait alternance homme/femme ? 2 8 4 2(7!)/8!=1/4 = 1/35 = 0,0285714286 S’il y a 5 hommes et 3 femmes, quelle est la probabilité que les hommes soient assis ensembles ? c) 4 8 5 = 1/14 = 0,07142857 d) Si les huit personnes forment 4 couples mariés, quelle est la probabilité que les couples ne soient pas séparés ? 24 4! = 1/105= 0,0095238095 8! 3.17 La langue hawaïenne compte 12 lettres, 5 voyelles et 7 consonnes. On forme au hasard un mot de 5 lettres (n’importe quelle suite de 5 lettres, répétitions permise). Quelle est la probabilité que le mot soit prononçable (c’est-à-dire, qu’il n’y ait pas deux consonnes contiguës ni 2 voyelles contiguës. 7352 7253 125 = 0,0590760031 3.18 Chacun des 200 délégués à un congrès des Nations Unies sert la main de tout le monde. Combien y a-t-il de poignées de mains ? 2002 = 19900. 3.19 Six étudiants forment une équipe pour collaborer à un devoir comprenant 8 problèmes. Donc deux personnes devront en faire deux chacun et les quatre autres un chacun. Combien y a-t-il de façons de faire cette attribution ? 6 2 façons de leur attribuer 2 tâches chacun ; et 4! façons d’attribuer une tâche chacun aux quatre autres. Donc le nombre de façons est 4! = 151200. façons de choisir les deux étudiants qui en feront 2 chacun ; 8 2 6 2 6 2 8 2 6 2 3.20 En Braille, les lettres sont représentées par une configuration de points surélevés et non surélevés dans une matrice comme celle-ci , ooo ooo , ou celle-ci, o o o o o ou encore celle-ci o o oo . Combien peut-on former de lettres en Braille ? Chacune des 6 positions offre deux possibilités: surélevée, ou pas. Il y a donc 26 =64 possibilités. On peut former 24 = 16 lettres avec 4 points, ce qui ne suffit pas. Est-ce que 4 points auraient suffi ? 3.21 Trois Québécois, 4 Français et 5 Anglais s’assoient au hasard sur un banc. a) Quelle est la probabilité que les personnes de même nationalité soient assises l’une à côté de l’autre ? MAT1085.03.Sols.A12 3 25 octobre 2012 MAT1085 Chapitre 2 Probabilités 4 Le nombre de façons de placer ces 12 personnes (en ne tenant compte que de la nationalité et non de l’identité des personnes) est 12 3;4;5 = 27720. Il y a 3! façons de les ranger sans séparer les personnes de même nationalité. La probabilité est donc 3!/27720 = 1/4620 = 0,0002164502165. b) Quelle est la probabilité qu’aucun Anglais ne soit assis à côté d’un autre Anglais ? Le nombre de résultats possibles est 3 4125 . Au numérateur, nous devons compter le nombre d'arrangements dans lesquels les Anglais occupent les espaces entre les autres ou aux extrémités. On place d'abord les 7 autres, les uns par rapport aux autres, de Ensuite on place les Anglais dans 5 des 8 espaces entre les 7 autres et aux extrémités. Il y a 74 85 . 3124 5 8 5 374 74 façons. façons de le faire. La probabilité est donc Le dénominateur peut s'écrire comme 125 74 . La réponse est donc 8 5 = 7/99 = 0,07070707. 12 5 3.22 On lance un dé 10 fois. a) Quelle est la probabilité qu’aucun des résultats 3, 4, 5, et 6 n’apparaissent ? (2/6)10 =1/59049. b) Quelle est la probabilité que les numéros 1 et 2 apparaissent au moins une fois chacun et que seuls ceux-ci apparaissent ? Le nombre de cas possibles est 610. La cardinalité de l'événement est 210-2, le «-2» étant le nombre de façons de n'avoir que des 1 ou que des 2. La probabilité est donc (210-2)/610 =(2/6)10-2(1/6)10 = 0,00001690201147. 3.23 On forme au hasard des « mots » de n lettres choisies parmi les lettres A à Z. [Un « mot » est une suite de n lettres, répétitions permises] a) Quelle est la probabilité qu’une même lettre ne figure pas deux fois consécutives ? Il y a 26n résultats possibles. Au numérateur : la première lettre peut être n'importe laquelle des 26 lettres de l'alphabet. Chacune des n-1 suivantes ne peut être choisie que de n-1 façons puisqu'il faut exclure la lettre précédente. La probabilité est donc 26(25)n-1/26n = (25/26)n-1 b) Quelle est la probabilité que la lettre A apparaissent m fois (m ≤ n) ? Les m positions pouvant être occupées par A peuvent être choisies de mn façons. Les n-m autres positions peuvent être occupées de (25)n-m façons. Donc le nombre de dispositions possibles contenant exactement m A est mn (25)n-m . La probabilité est donc = 1 26 n m m 25 26 nm = mn 25nm 26n mn (25)nm 26n . 3.24 On a tiré au hasard (et sans remise) un échantillon de 8 maisons dans un quartier qui en compte 60. Votre maison est l’une des 12 situées dans un cul-de-sac. a) Quelle est la probabilité que votre maison ait été sélectionnée ? = 2/15 = 0,13333. 59 7 60 8 b) Quelle est la probabilité que votre maison ainsi que celle de votre voisine aient été sélectionnées ? = 14/885=0,015819209 58 6 60 8 c) Quelle est la probabilité qu’au moins une des 12 maisons du cul-de-sac aient été sélectionnée ? = 48 1-P(Aucune n’est sélectionnées) = 1- 8 60 0,8525185968 8 d) Vous savez qu’au moins une des maisons du cul-de-sac a été sélectionnée. Quelle est la probabilité que votre maison l’ait été ? Soit A : « Au moins une maison du cul-de-sac est sélectionnée » et B : « La vôtre est sélectionnée ». P(B|A) = P(BA)/P(A) = P(B)/P(A). P(B) = 59 7 60 8 e) 48 = 2/ 15 et P(A) = 1- 8 60 et donc P(B)/P(A) = 0,1563993254. 8 Vous savez que votre maison n’a pas été sélectionnée. Quelle est la probabilité qu’au moins une des autres maisons du cul-de-sac l’ait été ? MAT1085.03.Sols.A12 4 25 octobre 2012 MAT1085 Chapitre 2 Probabilités 5 Soit A : « Votre maison n’est pas sélectionnée » et B : « Aucune des autres maisons dans le cul-de-sac n’est sélectionnée ». P(B|A) = 1- 48 P(Bc|A) = 1-P(ABc)/P(A). P(ABc) = P(Aucune des maisons du cul-de-sac n’est sélectionnée) = 8 60 et P(A) =1- . Donc 1 59 7 60 8 8 P(ABc)/P(A) = 0,8298291495. 3.25 On doit distribuer 4 oranges, 5 pommes et 6 mangues à 5 enfants. De combien de façons peut-on faire cette distribution ? [Les oranges ne sont pas discernables entre elles, les pommes et les mangues non plus]. 444 544 644 = 1852200 3.26 On doit distribuer 9 livres à 3 enfants. Combien y a-t-il de façons de procéder si a) l’aîné doit en recevoir 5, les deux autres 2 chacun ? Les livres sont tous distincts. = 756 9 5;2;2 b) les livres sont 9 copies identiques d’un même titre ; aucune restriction sur le nombre de livres que chaque enfant reçoit. 922 = 55 c) = 28. les livres sont 9 copies identiques d’un même titre ; chaque enfant doit recevoir au moins un livre. 8 2 3.27 Chacune de trois classes comprend n élèves. De l’ensemble des 3n élèves, vous en tirez au hasard 3 (sans remise). 3n a) Quelle est la probabilité que les trois appartiennent à une même classe ? 3 3n 3 3n 6n n 2 3 3n n3 3 b) Quelle est la probabilité que deux appartiennent à une même classe et le troisième à un autre ? c) Quelle est la probabilité que les trois appartiennent à trois classes différentes ? d) Déduire des trois premières questions une identité combinatoire (c’est-à-dire, montrer qu’une certaine somme de quotients, fonction d’un entier naturel n, est toujours égales à 1. On doit avoir 33n 3 3n 6n 2n n3 quelle que soit n. 3.28 Supposons que dans une galaxie, la probabilité de voir évoluer des êtres intelligents (l’être humain, par exemple) est p. Sachant qu’il y a environ 1011 galaxies dans l’univers, quelle doit être la valeur de p pour qu’on puisse affirmer avec au moins 90 % de certitude qu’il existe des êtres intelligents dans l’univers (à part nous) ? P(au moins une galaxie a des êtres intelligents) ≥ 0,9 1 (1 p)10 ≥ 0,9 (1 p)10 0,1 1-p≤ (0,1)1/10 . Il suffit que p ≥ 1 (0,1) (1/1011) 11 11 11 , très petit. Donc même si p est minuscule, il est fort probable qu’il y ait des êtres intelligents ailleurs. 3.29 Une main de poker de 5 cartes est tirée d’un jeu de 52 cartes. Déterminez les probabilités suivantes (les réponses exactes présentés sous forme fractionnaire ont été déterminés à l’aide d’un logiciel. N’essayez pas de les reproduire). = 1/649740. 4 1 Quinte royale (ex. As Roi Reine Valet 10, toutes de trèfle). 52 5 Quinte couleur (5 consécutives, même couleur. Ex. 5,6,7,8,9, toutes de coeur). 40 =1/64974 [ 36 = 3/216580 si on exclut la quinte royale] 52 52 5 5 2 132 Carré (ex. 3 3 3 3 5). 13 2 4 3 4 2 52 5 Couleur (5 cartes distinctes mais de même couleur. Ex. 8 3 4 Reine Valet, toutes de coeur). 10(45 ) 40 Quinte (5 consécutives, couleurs mixtes). MAT1085.03.Sols.A12 =1/4165 2 = 6/4165. 4 = 33/16660. 52 5 Plein (ex. 3 3 3 Roi Roi). 4 52 5 5 13 5 52 5 = 5/1274, excluant la quinte royale et la quinte couleur) 25 octobre 2012 MAT1085 Chapitre 2 Probabilités 6 3 133 34 14 14 Brelan (ex. 5 5 5 3 2) . 4 4 52 5 13 3 Deux paires (ex. 4 4 8 8 2) . 3 2 4 2 4 2 4 1 = 198/4165. 52 5 13 4 Une paire (ex. 2 2 4 6 8). 4 2 = 88/4165. 3 = 352/833. 52 5 3.30 On effectue n tirages sans remise dans une population dont les éléments sont {1, 2, ... , N}, n ≤ N. Montrez que la probabilité qu’au ie tirage (i = 1, 2, ... , ou n) on obtienne l’unité u {1, 2, ... , N} est 1/N ? L’espace échantillon est de cardinalité nN n ! lorsqu’on tient compte de l’ordre de sélection. Le nombre d’éléments (quintuplés ordonnés) N 1 n 1 (n 1)! n N 1 ( n 1)! dont la i position est occupée par u n 1 . La probabilité est donc . N N n! n e 3.31 Les 18 volumes d'une encyclopédie sont rangés sur une tablette. Quelle est la probabilité qu'ils soient rangés dans le bon ordre ? 1/18! 3.32 Vous allez inviter 5 personnes choisies parmi vos 11 amis. De combien de façons pouvez-vous faire votre choix a) si Pierre et Pierrette ne viendraient pas l'un sans l'autre 93 95 = 210 ; b) si Luc et Luce se haïssent, et l'un ne =378. viendra pas si l'autre vient ? 11 5 9 3 3.33 Dans une loterie américaine destinée à choisir les jeunes gens qui pourraient éventuellement être appelés au service militaire durant la guerre du Vietnam, on tirait au hasard (sans remise) 180 jours parmi les 366 de l'année. Quelle est la probabilité que les 180 billets soient distribués uniformément sur les 12 mois, c'est-à-dire, qu'il y en =1,667294720/10 1/599 773 986. 31 15 ait 15 dans chaque mois ? 7 30 15 4 29 15 366 180 9 3.34 Vous avez besoin de 4 oeufs pour faire une omelette. Vous trouvez 12 oeufs dans votre réfrigérateur, mais vous ne réalisez pas que deux des oeufs sont gâtés. Quelle est la probabilité que votre omelette contienne La cardinalité de est le nombre de façons de choisir les 4 œufs, soit a) un oeuf gâté ? Nombre de façons de choisir un œuf gâté et 3 bons: 12 103 . La probabilité est donc 22 102 . 12 4 = 16/33 =0,484848485. b) deux oeufs gâtés ? Nombre de façons de choisir 2 œufs gâtés et 2 œufs bons: La probabilité est donc 2 1 10 3 12 4 =1/11 = 0,090909091. 2 2 10 2 12 4 3.35 Au numéro précédent, supposons que vous faites votre omelette, vous réalisez qu'il y a au moins un oeuf gâté dedans. a) Quelle est la probabilité conditionnelle que les deux oeufs gâtés soient dans la poêle ? Soit A l'événement «Au moins un œuf gâté dans l'omelette» et B : «les 2 œufs sont gâtés». P(B|A) = P(AB)/P(A). Or BA, Donc AB= B et alors P(B|A) = P(AB)/P(A) = P(B)/P(A). P(A) = 1-P(Ac) = 1-P(aucun œuf n'est gâté) = 1 . 10 4 12 4 . Donc P(B|A) = = 0,09143834289. 2 2 P(B) = 12 4 2 2 12 4 10 2 10 2 10 4 b) Vous décidez de recommencer : vous prenez 4 autres oeufs parmi les 8 qui restent. Quelle est la probabilité que votre deuxième omelette soit bonne (pas d’œufs gâtés) ? Soit C : «la 2e omelette est bonne». On cherche P(C|A). Maintenant, A = A1A2, où A1 et A2 signifie «la première omelette contient 1 œuf gâté» et «la première omelette contient 2 œufs gâtés», respectivement; et A1A2 = . Alors AC = (A1C)(A2C) et P(AC) = MAT1085.03.Sols.A12 6 25 octobre 2012 MAT1085 Chapitre 2 Probabilités 7 P(A1C)+P(A2C) . P(A1C) = P(A1)P(C|A1) = 12 103 74 . 124 84 De même, P(A2C) = P(A2)P(C|A2) = 22 102 84 . Alors P(C|A) = 124 84 P(A C) P(A1 C)+P(A 2 C) = = 11/19 = 0,5789473684 P(A) P(A) 3.36 Dans une population, les génotypes AA, Aa et aa sont distribués selon les proportions 0,16 ; 0,48 ; 0,36. Les génotypes AA et Aa donnent lieu au type sanguin « rhésus positif » et le génotype aa donne lieu au phénotype «rhésus négatif». Une femme de type négatif donne naissance à un enfant de paternité incertaine : le père pourrait être Paul, qui est de type positif ; ou Pierre, de type négatif. A priori, chacun a probabilité 1/2 d'être le père. Sachant que le fils est négatif, quelle est la probabilité que son père soit Pierre ? Soit B : « Le père est Pierre » et N : « Le fils est négatif ». P(B|N) = P(BN)/P(N) P(BN) = P(B)P(N|B) = (1/2)(1) ; P(N)=P(NB)+P(NBc) = P(B)P(N|B)+P(Bc)P(N|Bc) = (1/2)(1)+(1/2)(3/8) = 8/11. 3.37 Dans une population, les génotypes AA, Aa et aa sont distribués selon les proportions p1 :2p2 :p3, où p1+2p2+ p3 = 1. Montrer que si deux parents sont choisis au hasard dans la population, les probabilités que leur enfant soit des types AA, Aa et aa sont, respectivement, r1, 2r2, et r3, où r1 = (p1+p2)2, r2 = (p1+p2)(p2+p3) et r3 = (p2+p3)2. Si on suppose maintenant que la nouvelle génération est distribuée selon les proportions r1 :2r2 :r3, montrer que les probabilités pour un enfant issu de l’union de deux parents tirées au hasard dans la population restent r1, 2r2, et r3. Progéniture Probabiltés conditionnelles étant donné les génotypes des parents Parents AA, AA Prob p AA 1 Aa 0 aa 0 As, Aa 4 p22 1/4 1/2 1/4 aa, aa AA, Aa AA, aa Aa, aa q22 0 1/2 0 0 0 1/2 1 1/2 1 0 0 1/2 p 4 p 1 4 p1 p2 1 4 2 4 p22 1 4 p1 p2 1 + 2 2 2 p1 p3 (1) 4 p2 p3 1 2 4 p22 1 p32 (1) 4 p2 p3 1 4 2 Probabilités conditionnelles 2 1 4p1p2 2p1q2 4p2q2 2 1 2 2 On simplifie les probabilités : 1 4 p p 1 = p2 p2 2 p p = (p +p )2 1 2 1 2 1 2 1 2 4 2 1 1 1 P(Aa) = 4 p22 4 p1 p2 2 p1 p3 (1) 4 p2 p3 = 2( p22 p1 p2 p1 p3 p2 p3 ) = 2(p1+p2)(p1+p3) 2 2 2 1 2 2 2 1 2 P(aa) = 4 p1 p3 (1) 4 p2 p3 = p2 p3 2 p2 p3 = (p2+p3)2. 4 2 P(AA) = p12 4 p22 Exercices théoriques 3.38 Démontrez à partir des axiomes que P() = 0. 3.39 Démontrez à partir des axiomes que P(A) ≤ 1 pour tout événement A 3.40 Démontrez à partir des axiomes, et des numéros précédents s’il y a lieu, que P(Ac) = 1 - P(A) 3.41 Démontrez à partir des axiomes, et des numéros précédents s’il y a lieu, que P(A - B) = P(A) - P(AB). Déduisez que si B A, alors P(A - B) = P(A) - P(B). 3.42 Démontrez à partir des axiomes, et des numéros précédents s’il y a lieu, que P(A) = P(APc 3.43 Démontrez à partir des axiomes, et des numéros précédents s’il y a lieu, que P(AB) = P(A) + P(B)-P(AB) 3.44 Montrez que P(A B) ≥ P(A) + P(B ) 1. 3.45 Démontrer que P(A B C) P(A) + P(B) + P(C) P(AB) P(AC) P(B C) + P(AB C). MAT1085.03.Sols.A12 7 25 octobre 2012 MAT1085 Chapitre 2 Probabilités 8 3.46 Soit A et B deux événements de probabilité non nulle. Montrez que P(AB) = P (A) P (B) P (A|B) = P(A) P(A|B) = P(A|Bc). k nnk , et donnez-en une interprétation combinatoire. Vérifiez la propriété nk nk 11 n1 , et donnez-en une interprétation combinatoire. k Développez le deuxième terme à droite de l’identité nk nk 11 n1 pour montrer que nk k n1 n2 n2 k 1 k 1 k . En appliquant la même règle successivement, montrez que nk nk 11 nk 12 ... kk 11 = in1k 1 nk 1i . 3.47 Vérifiez la propriété n 3.48 3.49 = = 3.50 Présentez un argument de nature combinatoire justifiant le développement du binôme de Newton : (a + b)n = 0n a0bn 1n a1bn1 n2 a 2bn2 ... nn1 a n1b1 nn a nb0 3.51 Démontrez la propriété suivante et donnez-en une interprétation combinatoire : mkn 0m nk m1 kn1 m2 kn2 ... km2 n2 km1 1n mk 0n [Dans ce développement, nous adoptons la convention que nk = 0 si k > n. Donc certains des termes ci-dessus peuvent disparaître. Pour faire la démonstration, notez que le coefficient de x dans (1+x) est m n ; ensuite, k k trouvez une deuxième expression pour le coefficient de xk en développant le produit m+n m m n 0 (1+x)m(1+x)n = 0m x0 1m x1 ... m x x 1n x1 ... nn x n 0 MAT1085.03.Sols.A12 8 25 octobre 2012