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Variables aléatoires et échantillonnage

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  1. 1

    On lance deux dés équilibrés. Si la somme vaut 12, le joueur gagne 25 € ; si elle vaut 7, il gagne 5 € ; sinon, il perd 2 €. La mise est incluse dans ces montants. On note X le gain du joueur, en euros. Arrondis les résultats au centime.
    Quel gain faudrait-il offrir pour une somme égale à 12 pour que le jeu soit équitable ?

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    a) Somme 12 : seule l'issue (6 ; 6), donc 136\frac{1}{36}. Somme 7 : 6 issues, donc 636\frac{6}{36}.
    b) P(X=25)=136P(X = 25) = \frac{1}{36} ; P(X=5)=636P(X = 5) = \frac{6}{36} ; P(X=2)=2936P(X = -2) = \frac{29}{36}.
    c) E(X)=25×1+5×62×2936=25+305836=3360,08E(X) = \frac{25 \times 1 + 5 \times 6 - 2 \times 29}{36} = \frac{25 + 30 - 58}{36} = -\frac{3}{36} \approx -0{,}08.
    L'espérance est négative : le jeu est défavorable au joueur, qui perd environ 0,08 € par partie.
    d) Avec un gain g pour la somme 12 : g+305836=0\frac{g + 30 - 58}{36} = 0, donc g=28g = 28.
    Il faudrait offrir 28 € pour une somme égale à 12.

  2. 2

    Un assureur propose un contrat d'habitation au prix annuel c, en euros. Chaque année, 2%2\,\% des assurés déclarent un sinistre qui lui coûte 5 000 €, et 0,5%0{,}5\,\% déclarent un sinistre grave qui lui coûte 40 000 € ; les autres ne déclarent rien. On note X le résultat de l'assureur sur un contrat.
    Quel prix minimal l'assureur doit-il fixer pour que son résultat moyen par contrat soit d'au moins 80 € ?

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    a) Aucun sinistre : X=350X = 350, probabilité 10,020,005=0,9751 - 0{,}02 - 0{,}005 = 0{,}975.
    Sinistre : X=3505000=4650X = 350 - 5000 = -4650, probabilité 0,02. Sinistre grave : X=35040000=39650X = 350 - 40000 = -39650, probabilité 0,005.
    b) E(X)=350×0,9754650×0,0239650×0,005=341,2593198,25=50E(X) = 350 \times 0{,}975 - 4650 \times 0{,}02 - 39650 \times 0{,}005 = 341{,}25 - 93 - 198{,}25 = 50 €.
    c) Pour un prix c : E(X)=c0,02×50000,005×40000=c100200=c300E(X) = c - 0{,}02 \times 5000 - 0{,}005 \times 40000 = c - 100 - 200 = c - 300.
    c30080c - 300 \ge 80 équivaut à c380c \ge 380.
    L'assureur doit fixer le contrat à 380 € au minimum.

  3. 3

    Un joueur de basket tire trois lancers francs ; il réussit chacun avec une probabilité de 0,8, indépendamment des autres. Chaque lancer réussi rapporte 1 point, et l'on note X le nombre de points marqués.
    Combien de points le joueur marque-t-il en moyenne sur une série de trois lancers francs ?

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  4. 4

    Chaque matin, un fromager commande des tommes. La demande du jour vaut 0 tomme avec une probabilité de 0,1, 1 tomme avec une probabilité de 0,3, 2 tommes avec une probabilité de 0,4 et 3 tommes avec une probabilité de 0,2. Chaque tomme vendue lui rapporte un bénéfice de 12 € ; chaque tomme commandée mais invendue lui fait perdre 5 €.
    Le fromager a-t-il intérêt, en moyenne, à commander 2 ou 3 tommes ?

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  5. 5

    Un joueur affirme qu'une pièce est équilibrée. On simule 100 échantillons de 50 lancers d'une pièce équilibrée : 95 fréquences de pile sont comprises entre 0,36 et 0,64, et aucune ne dépasse 0,68. On lance ensuite la vraie pièce 50 fois et l'on obtient 36 piles.
    Peut-on raisonnablement douter que la pièce soit équilibrée ? Justifie, en précisant ce que la simulation permet d'affirmer et ce qu'elle ne permet pas d'affirmer.

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  6. 6

    Une variable aléatoire X prend les valeurs 0, 1, 2 et 3. On sait que P(X=0)=0,1P(X = 0) = 0{,}1, P(X=3)=0,2P(X = 3) = 0{,}2 et E(X)=1,8E(X) = 1{,}8. On note a=P(X=1)a = P(X = 1) et b=P(X=2)b = P(X = 2).
    Calcule la probabilité que X prenne une valeur supérieure ou égale à 2.

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  7. 7

    Un client achète un téléviseur. Le vendeur propose une extension de garantie de 3 ans pour 79 €. Sans extension, sur ces 3 ans : le téléviseur tombe en panne réparable avec une probabilité de 0,12 (réparation à 350 €), il tombe en panne irréparable avec une probabilité de 0,03 (rachat d'un téléviseur à 600 €), et il ne tombe pas en panne sinon. On note X la dépense du client sans extension, en euros.
    L'extension de garantie à 79 € est-elle intéressante en moyenne pour le client ?

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  8. 8

    Une loterie vend 1 000 tickets à 5 € l'unité. Les lots sont : 1 lot de 1 000 €, 50 lots de 20 €, et k lots de 100 €, où k est un entier ; les autres tickets ne rapportent rien. On note L la valeur du lot obtenu par un acheteur et G son gain net (G=L5G = L - 5).
    Combien de lots de 100 € l'organisateur peut-il proposer au maximum pour gagner en moyenne au moins 1 € par ticket vendu ?

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  9. 9

    Sur sa tournée, un livreur passe deux feux indépendants : le premier est vert avec une probabilité de 0,6, le second avec une probabilité de 0,5. À chaque feu rouge, il perd 2 minutes. On note X le temps perdu aux feux sur une livraison, en minutes.
    Sur 250 livraisons, combien de minutes le livreur perd-il en moyenne aux feux au total ?

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  10. 10

    Dans une région, 30%30\,\% des habitants utilisent le vélo pour aller travailler. On choisit un habitant au hasard et l'on note X la variable qui vaut 1 s'il utilise le vélo, 0 sinon. On simule 1 000 échantillons de taille 25 : 95%95\,\% des fréquences observées sont comprises entre 0,12 et 0,48. On simule aussi 1 000 échantillons de taille 400 : 95%95\,\% des fréquences sont comprises entre 0,255 et 0,345.
    a) Donne la loi de X et son espérance.
    b) Quelle taille d'échantillon donne les fréquences les moins dispersées ? Explique.
    c) Un sondage auprès de 25 habitants donne une fréquence de 0,44. Peut-on en conclure que la proportion d'habitants utilisant le vélo dépasse 30%30\,\% dans la région ?

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