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Variables aléatoires et échantillonnage

🟠 Difficile

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  1. 1

    Une association vend 200 tickets à gratter à 3 € l'unité. Parmi eux, 1 ticket rapporte 150 €, 5 tickets rapportent 30 €, 14 tickets rapportent 5 € et les autres ne rapportent rien. On note X le gain net d'un acheteur (lot reçu moins le prix du ticket).
    a) Dresse la loi de probabilité de X.
    b) Calcule E(X)E(X) et interprète le résultat.

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    a) Valeurs de X : 1503=147150 - 3 = 147 ; 303=2730 - 3 = 27 ; 53=25 - 3 = 2 ; et 3-3 pour un ticket perdant.
    P(X=147)=1200=0,005P(X = 147) = \frac{1}{200} = 0{,}005 ; P(X=27)=5200=0,025P(X = 27) = \frac{5}{200} = 0{,}025 ; P(X=2)=14200=0,07P(X = 2) = \frac{14}{200} = 0{,}07 ; P(X=3)=180200=0,9P(X = -3) = \frac{180}{200} = 0{,}9.
    Vérification : 0,005+0,025+0,07+0,9=10{,}005 + 0{,}025 + 0{,}07 + 0{,}9 = 1.

    b) E(X)=147×0,005+27×0,025+2×0,07+(3)×0,9=0,735+0,675+0,142,7=1,15E(X) = 147 \times 0{,}005 + 27 \times 0{,}025 + 2 \times 0{,}07 + (-3) \times 0{,}9 = 0{,}735 + 0{,}675 + 0{,}14 - 2{,}7 = -1{,}15.
    Un acheteur perd en moyenne 1,15 € par ticket.

  2. 2

    On lance deux dés équilibrés et l'on note X le plus grand des deux numéros obtenus (si les deux numéros sont égaux, X vaut ce numéro).
    a) Dresse la loi de probabilité de X.
    b) Calcule P(X3)P(X \le 3), puis E(X)E(X) arrondie au centième.

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    a) Sur les 36 issues : X=1X = 1 pour 1 issue, X=2X = 2 pour 3 issues, X=3X = 3 pour 5, X=4X = 4 pour 7, X=5X = 5 pour 9, X=6X = 6 pour 11.
    P(X=k)=136,336,536,736,936,1136P(X = k) = \frac{1}{36}, \frac{3}{36}, \frac{5}{36}, \frac{7}{36}, \frac{9}{36}, \frac{11}{36} pour k=1,,6k = 1, \dots, 6. Somme : 3636=1\frac{36}{36} = 1.

    b) P(X3)=1+3+536=936=0,25P(X \le 3) = \frac{1 + 3 + 5}{36} = \frac{9}{36} = 0{,}25.
    E(X)=1×1+2×3+3×5+4×7+5×9+6×1136=161364,47E(X) = \frac{1 \times 1 + 2 \times 3 + 3 \times 5 + 4 \times 7 + 5 \times 9 + 6 \times 11}{36} = \frac{161}{36} \approx 4{,}47.

  3. 3

    Un élève répond au hasard à 3 questions de type vrai ou faux, indépendamment. On note X le nombre de bonnes réponses.
    a) À l'aide d'un arbre, dresse la loi de probabilité de X.
    b) Calcule E(X)E(X) et P(X2)P(X \ge 2).

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  4. 4

    Un assureur propose une assurance de téléphone à 60 € par an. Dans 10%10\,\% des cas, le téléphone est cassé et la réparation coûte 250 € à l'assureur ; dans 2%2\,\% des cas, il est volé et le remplacement coûte 600 €. On note X le résultat de l'assureur sur un contrat, en euros.
    a) Dresse la loi de probabilité de X.
    b) Calcule E(X)E(X), puis le nombre de contrats nécessaires pour espérer un résultat de 50 000 €.

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  5. 5

    Une variable aléatoire X prend les valeurs 5-5, 0 et 20. On sait que P(X=0)=0,3P(X = 0) = 0{,}3 et l'on note p=P(X=20)p = P(X = 20).
    a) Exprime P(X=5)P(X = -5), puis E(X)E(X), en fonction de p.
    b) Pour quelle valeur de p a-t-on E(X)=0E(X) = 0 ? Donne alors P(X=5)P(X = -5).

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  6. 6

    Dans une région, 42%42\,\% des électeurs sont favorables à un projet. On choisit un électeur au hasard et l'on note X la variable qui vaut 1 s'il est favorable, 0 sinon.
    a) Donne la loi de X et son espérance.
    b) Un sondage simulé sur 500 électeurs donne 196 réponses favorables. Calcule la fréquence observée. Ce résultat contredit-il le modèle ? Justifie.

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  7. 7

    Un boulanger prépare chaque matin des tartes, qui lui coûtent 3 € pièce et se vendent 8 € pièce ; les tartes invendues sont perdues. La demande D du jour vaut 1 tarte avec une probabilité de 0,2, 2 tartes avec une probabilité de 0,5 et 3 tartes avec une probabilité de 0,3.
    a) Le boulanger prépare 3 tartes. Dresse la loi de son bénéfice et calcule son espérance.
    b) Calcule l'espérance du bénéfice s'il prépare seulement 2 tartes. Quel choix est le plus avantageux en moyenne ?

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  8. 8

    On lance quatre fois une pièce équilibrée et l'on note X le nombre de faces obtenues.
    a) Dresse la loi de probabilité de X.
    b) Calcule P(X1)P(X \le 1) et E(X)E(X).

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  9. 9

    Jeu A : on gagne 10 € avec une probabilité de 0,1, et l'on perd 1 € sinon. Jeu B : on gagne 3 € avec une probabilité de 0,4, et l'on perd 2 € sinon.
    a) Calcule l'espérance du gain pour chacun des deux jeux.
    b) Lequel des deux jeux est équitable ? Lequel est le plus favorable au joueur en moyenne ?

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  10. 10

    On simule 10 échantillons de taille 40 d'une loi de Bernoulli de paramètre 0,25. Les nombres de 1 obtenus sont : 8, 11, 12, 9, 10, 7, 13, 10, 9, 11.
    a) Calcule la fréquence observée des 1 dans chaque échantillon.
    b) Calcule la fréquence des 1 sur l'ensemble des 400 tirages, et compare-la au paramètre du modèle.

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