Cours – Espaces probabilisés finis

Chapitre 09

Auteur·rice

Saîd MAHARI

Date de publication

19 septembre 2026

ECS (1re année) — Chapitre 09. Probabilités conditionnelles, Bayes, indépendance, variables aléatoires finies.

Ce chapitre a été réalisé conformément au programme marocain de mathématiques de la filière ECS.

1 Espaces probabilisés finis

1.1 Définition

Définition 1.1 — (Expérience aléatoire, univers, événement)

Une expérience aléatoire a un ensemble de résultats possibles appelé univers \Omega. Un événement est une partie de \Omega.

Définition 1.2 — (Probabilité sur un univers fini)

Une probabilité sur \Omega fini est une application P : \mathcal{P}(\Omega) \to [0,1] vérifiant :

  1. P(\Omega) = 1.
  2. Si A \cap B = \varnothing, alors P(A \cup B) = P(A) + P(B).

Proposition 1.1 — (Propriétés)

  1. P(\varnothing) = 0.
  2. P(\overline{A}) = 1 - P(A).
  3. P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B).

Définition 1.3 — (Équiprobabilité)

Si tous les éléments de \Omega ont la même probabilité, alors P(A) = \frac{|A|}{|\Omega|}.

2 Probabilités conditionnelles

Définition 2.1 — (Probabilité conditionnelle)

Si P(B) > 0 : P(A \mid B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}

Proposition 2.1 — (Formule des probabilités composées)

P(A \cap B) = P(A) \cdot P(A \mid B) = P(B) \cdot P(B \mid A).

Théorème 2.1 — (Formule des probabilités totales)

Soient B_1, \ldots, B_n un système complet d’événements (deux à deux incompatibles, de réunion \Omega) avec P(B_i) > 0. Alors : P(A) = \sum_{i=1}^n P(B_i) \cdot P(A \mid B_i)

Théorème 2.2 — (Formule de Bayes)

P(B_i \mid A) = \frac{P(B_i) \cdot P(A \mid B_i)}{\sum_{j=1}^n P(B_j) \cdot P(A \mid B_j)}

3 Indépendance

Définition 3.1 — (Indépendance)

A et B sont indépendants si P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B).

Proposition 3.1

Si A et B sont indépendants et P(B) > 0, alors P(A \mid B) = P(A).

Proposition 3.2

Si A et B sont indépendants, alors A et \overline{B} sont indépendants.

4 Variables aléatoires finies

Définition 4.1 — (Variable aléatoire)

Une variable aléatoire réelle sur \Omega fini est une application X : \Omega \to \mathbb{R}.

Définition 4.2 — (Loi d’une variable aléatoire)

La loi de X est la donnée des P(X = x_i) pour x_i \in X(\Omega). On a \sum_i P(X = x_i) = 1.

Définition 4.3 — (Espérance)

E(X) = \sum_i x_i \cdot P(X = x_i)

Définition 4.4 — (Variance)

V(X) = E((X - E(X))^2) = E(X^2) - (E(X))^2

Proposition 4.1 — (Linéarité)

E(\lambda X + \mu Y) = \lambda E(X) + \mu E(Y).

Proposition 4.2

V(\lambda X + \mu) = \lambda^2 V(X).

5 Exercices

Exercice 5.1

On lance deux dés équilibrés. Calculer P(\text{somme} = 7), P(\text{au moins un } 6).

Exercice 5.2

Une urne contient 5 boules rouges et 3 noires. On tire 2 boules sans remise. Calculer P(\text{2 rouges}).

Exercice 5.3

Une maladie touche 2\% de la population. Un test a une sensibilité de 0{,}95 et une spécificité de 0{,}95. Calculer P(\text{malade} \mid \text{test positif}).

Exercice 5.4

Soit X le résultat du lancer d’un dé équilibré. Déterminer E(X) et V(X).

Exercice 5.5

On lance 3 fois une pièce équilibrée. Soit X le nombre de piles. Déterminer la loi de X, E(X), V(X).

Exercice 5.6

Soient X et Y indépendantes. Montrer que E(XY) = E(X)E(Y).

Exercice 5.7

Soient A et B avec P(A) = 0{,}4, P(B) = 0{,}5, P(A \cap B) = 0{,}2. Calculer P(A \mid B). A et B sont-ils indépendants ?

Exercice 5.8

Une urne contient 4 boules blanches et 6 noires. On tire 3 boules sans remise. Soit X le nombre de blanches. Déterminer la loi de X.

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📝 Chapitre 09 : Espaces probabilisés finis

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