Loi de probabilité sur un intervalle-densité
Soit $I=[a;b]$ un intervalle borné de $\mathbb{R}$, avec $a<b$ et $f$ une fonction continue positive sur I, telle que $\int_{a}^{b} f(t) dt=1$.
On définit une loi de probabilité sur l'intervalle I d'un variable aléatoire X, en associant à tout intervalle $[c;d]$ inclus dans I, le nombre : $$P(X\in[c;d])=\int_{c}^{d}f(t) dt.$$ On dit que $f$ est la densité de cette loi de probabilité sur $I$.Un entrepôt accueille tous les matins des camions de livraison sur un créneau de deux heures d'ouverture, de 7h30 à 9h30. On intéresse à l'heure d'arrivée d'un camion qui se présente tous les matins à l'entrepôt aux heures d'ouvertures.
On définit ainsi une variable aléatoire sur $[7,5; 9,5]$.
On suppose que sa densité est la fonction $f:x\longmapsto |x-8,5|$.
Une remarque en passant :
Densité de loi uniforme
Une loi est uniforme sur $[a;b]$ si sa loi de probabilité est de densité constante : $$f:x\longmapsto \frac1{b-a}.$$
Si X est une variable aléatoire X suit une loi uniforme sur $[a;b]$ on :
On considère une variable X qui suit la loi uniforme sur $[-2;8]$.
densité de la loi exponentielle
La loi exponentielle de paramètre $\lambda$ est la loi de probabilité sur $[0;+\infty[$ de densité : $$f:x\longmapsto \lambda e^{-\lambda x}$$
Si T est une variable aléatoire de loi exponentielle de paramètre $\lambda$ :
Soit T une variable aléatoire de loi exponentielle de paramètre 2.
Déterminer $P(T\in[1;2])$ et $P(T>1)$.
Soit $T$ une variable aléatoire suivant la loi exponentielle de paramètre $\lambda$ ($\lambda >0$).
Pour tous réels positifs $t$ et $h$ , $$P_{(T\geq t)}(T\geq t+h)=P(T\geq h)$$
$P_{(T\geq t)}(T\geq t+h)=P(T\geq h)=\frac{P[(T\geq t)\cap (T\geq t+h)]}{P(T\geq t)}=\frac{P(T\geq t+h)}{P(T\geq t)}=\frac{e^{-\lambda(t+h)}}{e^{-\lambda t}}=e^{-\lambda h}=P(T\geq h)$
Cette propriété s'appelle "durée de vie sans vieillissement" car elle montre que T sur un laps de temps $h$ ne dépend pas de l'age $t$ à partir duquel on considère cet événement.
Les lois exponentielles modélisent des phénomènes dont la durée de vie n'est pas affectée par l'âge, comme par exemple celle d'un atome radioactif ou encore le temps d'attente à une file d'attente.
$$E(T)=\lim\limits_{x\to +\infty}\int_{0}^{x}t\times \lambda e^{-\lambda t} dt=\frac1{\lambda}.$$
L'espérance d'une variable aléatoire de loi exponentielle de paramètre $\frac{1}{\pi}$ est $\pi$
Théorème de Moivre-Laplace.
Soit $X_n$ une variable aléatoire qui suit la loi binomiale $B(n;p)$.
On pose $$Z_n=\frac{X_n-np}{\sqrt{np(1-p)}}$$ Pour tous réels a et b , avec $a<b$, on a : $$\lim\limits_{n\to +\infty} P(Z_n\in[a;b])=\int_{a}^{b}\frac{1}{\sqrt{2\pi}}e^{-\frac{t^2}2} dt .$$
La loi normale centrée réduite $\mathcal{N} (0;1)$ est la loi de densité la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par : $$f(t)=\frac{1}{\sqrt{2\pi}}e^{-\frac{t^2}2}.$$
En pratique on considère cette approximation d'une loi binomiale par une loi normale quand les données vérifies les trois conditions suivantes :
On définit la fonction $\Phi$ sur $\mathbb{R}$ par $\Phi(x)=P(Z\leq x)$, où $Z$ est une variable aléatoire qu suit une loi normale centrée réduite.
$P(a<Z<b)=\Phi(b)-\Phi(a)$
$\Phi(-a)=1-\Phi(a)$
Si $X$ est une variable aléatoire centrée réduite on a:
$E(X)=\int_{-\infty}^{+\infty}tf(t) dt = \lim\limits_{x\to +\infty}\lim\limits_{y \to +\infty}\int_{x}^{y}tf(t) dt=$
$\lim\limits_{x\to +\infty}\lim\limits_{y \to +\infty}\int_{x}^{y}\frac{t}{\sqrt{2\pi}}e^{-\frac{t^2}2} dt=[-\frac{1}{\sqrt{2\pi}} e^{-\frac{t^2}2}]^{y}_{x}=\lim\limits_{x\to +\infty}\lim\limits_{y \to +\infty}-\frac{1}{\sqrt{2\pi}}(e^{-\frac{y^2}2}-e^{-\frac{x^2}2})=0$
Soit X une variable aléatoire suivant la loi normale centrée réduite $\mathcal{N}(0;1)$. Pour tout réel $\alpha\in]0;1[$, il existe un unique réel positif $u_{\alpha}$ tel que :$$P(-u_{\alpha}\leq X\leq u_{\alpha})=1-\alpha$$
On considère la fonction $g$ définie sur $[0;+\infty[$ par : $$ g(t)=P(-t\leq X\leq t)$$
Comme $f$ est paire, on a , pour tout réel r positif : $g(t)=\int_{-t}^{t} f(x) dx = 2\int_{0}^{t} f(x) dx$
Comme $f$ est continue et positive, on en déduit que $g$ est dérivable, et que sa dérivée $2f$ est strictement positive, donc que $g$ est strictement croissante sur $[0;+\infty[$.
On a de plus : $g(0)=0$ et $\lim_{x\to +\infty} g(t)=1$.
Soit $\alpha\in]0;1[$.
On a : $0<1-\alpha < 1$ , le corollaire du TVI permet de conclure à l'existence et l'unicité du $u_{\alpha}$ du théorème.
Deux valeurs à connaitre !
Déterminer à l'aide de la calculatrice $u_{0,1}$.
Soient un réel $\mu$ et un réel strictement positif $\sigma$.
On dit qu'une variable aléatoire X suit une loi normale $\mathcal{N}(\mu; \sigma^2)$ si , $\frac{X-\mu}{\sigma}$ suit la loi normale centrée réduite $\mathcal{N}(0;1)$.
Dans ce cas $E(X)=\mu$ et $V(X)=\sigma^2$.
Soit $X$ une variable aléatoire de loi $\mathcal{N}(-2;100)$.
Déterminer les probabilités suivantes en utilisant directement la calculatrice puis en se ramenant à la loi centrée réduite.
Soit X une variable aléatoire de loi normale $\mathcal{N}(\mu; \sigma^2)$ :
On considère la fonction $f$ définie sur $[0;1]$ par : $$f(x)=3x^2.$$
$g$ est la fonction définie sur $[0;+\infty[$ par : $$g(x)=2xe^{-x^2}.$$
La fonction représentée ci-dessous définit une densité de probabilité sur $[-1;1]$.
Pour tout nombre $x$ tel que $-1\leq x\leq 1$, $$f(x)=a(1-x^2) \textrm{ avec a positif}.$$
C'est l'exercice 3, le titre de la vidéo est trompeur !
On tire au hasard sur une cible de rayon 1 m sans jamais la manquer.
$X$ est la variable aléatoire qui donne la distance, en mètre , de l'impact au centre de la cible.
Ainsi $X$ prend ses valeurs dans l'intervalle $[0;1]$.
Selon le modèle usuel, pour tout $t$ de $[0;1]$, la probabilité de l'événement $"X\leq t"$ est défini par : $$P(X\leq t)=\frac{aire du disque de rayon t}{aire de la cible}.$$
X est une variable aléatoire qui suit la loi uniforme sur l'intervalle $[0;10]$. Calculez : $$P(X\leq 3) ;P(X>6);P(3<X<8).$$
Anne et Boris se donnent rendez-vous dans un café entre 12h00 et 13h00.
Anne arrive à 12h20.
On suppose que la durée (en min) entre midi et l'heure d'arrivée de Boris est une variable aléatoire uniformément répartie sur l'intervalle $[0;60]$.
Calculez la probabilité que :
Alix reçoit Ben entre 7h25 et 7h45 pour prendre un café avant de partir au lycée. Ben peut arriver à tout instant au hasard, uniquement dans cette plage horaire.
$\mathcal{C}$ est dans un repère orthonormé, l'arc de parabole d'équation $y=x^2$ avec $-1\leq x\leq 1$.
On choisit un nombre $t$ dans l'intervalle $[-1;1]$; ce choix se fait suivant la loi uniforme sur $[-1;1]$.
M est le point de la courbe $\mathcal{C}$ d'abscisse t.
On note S la variable aléatoire qui donne l'aire en u.a. du triangle ABM.
Vrai ou Faux
La durée de vie, exprimée en année , d'un appareil est modélisé par une variable aléatoire X qui suit une loi exponentielle de paramètre $\lambda=0,07$.
X désigne une variable aléatoire qui suit une loi exponentielle de paramètre $\lambda>0$.
La courbe tracée ci-dessous représente la fonction densité $f$ associée.
La durée de vie T, exprimée en jour, d'un composant est une variable aléatoire qui suit la loi exponentielle de paramètre $\lambda=0,005$.
Une année sera assimilée à 365 jours.
La durée d'attente X, exprimée en seconde, à un distributeur automatique est une variable aléatoire qui suit une loi exponentielle de paramètre $\lambda>0$. La probabilité que l'attente dépasse une minute est $0,942$.
Les résultats seront arrondis à $10^{-3}$ près.
Un système électronique est constitué de trois composants montés en série.
La durée de vie, exprimée en heure, de ces composants sont indépendantes et suivent la loi exponentielle de paramètre $\lambda=10^{-4}$.
On note p la probabilité qu'un composant de ce type fonctionne au moins 1000 heures.
X est une variable aléatoire qui suit une loi exponentielle de paramètre $\lambda$.
La variable $Z$ suit la loi $\mathcal{N}(0;1).$
La variable $Z$ suit la loi $\mathcal{N}(0;1).$ Calculez :
Sous la courbe de Gauss ci-dessous, les deux droites verticales délimitent trois domaines.
Déterminez leur aires respectives, à $10^{-2}$ près.
Déterminez $u_{0,4}$ avec deux décimales.
Z est une variable aléatoire qui suit la loi normale standard.
Déterminez l'intervalle ouvert I de centre 0 tel que $P(X\in I)=0,7$.
Vous donnerez les bornes de I avec trois décimales.
Z est une variable aléatoire qui suit la loi normale standard.
Déterminez l'intervalle ouvert I de centre 0 tel que $P(X\notin I)=\frac13$.
Vous donnerez les bornes de I avec deux décimales.
La variable aléatoire $X$ suit une loi normale $\mathcal{N}(20;5)$. Calculer les probabilités suivantes :
Une entreprise produit des bouteilles d'eau minérale de 1,5 L.
Une bouteille d'eau sortant de la chaîne de remplissage est considérée bonne si elle contient entre 149,6 cl d'eau et 150,4 cl d'eau.
On note $C$ la variable aléatoire qui, à chaque bouteille prélevée au hasard dans la production d'une journée, associe son contenu en centilitres.
On suppose que C suit la loi normale de moyenne 150 et d'écart type 0,2. Déterminez à $10^{-3}$ près la probabilité qu'une bouteille soit bonne.
La variable aléatoire $X$ suit une loi normale $\mathcal{N}(20;5)$. Déterminer à $10^{-2}$ près le nombre réel $a$ tel que :
(les résultats seront arrondis à $10^{-2}$).
On désigne par $X$ une variable aléatoire.
Un producteur de pamplemousses a constaté que le diamètre des fruits arrivés à maturité était en moyenne de 12 cm, avec un écart-type de 3 cm.
En supposant que le diamètre suit une loi normale, quelle est la proportion de pamplemousses dont le diamètre est :
Une machine produit des clous dont la longueur moyenne est 12mm, avec un écart-type de 0,2mm.
La longueur L d'un clou pris au hasard est une variable aléatoire qui suit la loi normale.
Un clou est jugé défectueux si sa longueur est supérieure à 12,5 mm ou inférieure à 11,5 mm.
Au pôle Nord, la température en hiver suit approximativement une loi normale de moyenne -34 et d'écart-type 5. Sur 180 jours d'hiver, pendant combien de jours peut-on s'attendre à ce que la température soit :
Dans un supermarché, le gérant a établi une statistique de ses ventes quotidiennes de packs d'eau minérale. Il apparait que le nombre X de packs vendus chaque jour suit une loi normale de moyenne 52 et d'écart-type 12.
Une entreprise d'autocars dessert une région montagneuse. En chemin, les véhicules peuvent être bloqués par des incidents extérieurs ( chutes de pierres, présence de trous sur la route, verglas etc.).
Un autocar part du dépôt. On note D la variable aléatoire qui mesure la distance, en km, que l'autocar va parcourir jusqu'à ce que survienne un incident. On admet que D suit la loi exponentielle de paramètre $\lambda=\frac{1}{82}$.
Les résultats demandés seront arrondis à $10^{-3}$ près.
Une enquête a montré que $50\%$ des élèves du lycée Delacour utilisent quotidienement un ordinateur. On interroge successivement et de manière indépendante 64 élèves de ce lycée choisis au hasard et "avec remise". On note X la variable aléatoire qui comptabilise ceux qui utilisent quotidiennement un ordinateur.
On a représenté ci-contre la courbe de Gauss.
A $10^{-2}$ près, l'aire du domaine colorié vaut :