QCM : Fréquence et probabilité
[enonce]
Ce QCM porte sur le lien entre la fréquence observée lors d'une expérience répétée et la probabilité théorique. Pour chaque question, choisir la bonne réponse parmi les 4 propositions.
[/enonce]
[etape]
On lance une pièce équilibrée 200 fois et on obtient 112 fois « pile ». Quelle est la fréquence d'apparition de « pile » sur ces 200 lancers ?
[qcm]
[option]$0{,}5$[/option]
[option correct="true"]$0{,}56$[/option]
[option]$112$[/option]
[option]$0{,}44$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
La fréquence se calcule en divisant le nombre de fois où « pile » est apparu par le nombre total de lancers :
La fréquence dépend de l'expérience réalisée, elle n'est pas forcément égale à la probabilité théorique $0{,}5$.[/reponse]
[reponse motif="$0{,}5$"]Non.
$0{,}5$ est la probabilité théorique d'obtenir « pile » avec une pièce équilibrée. La question demande la fréquence réellement observée sur les 200 lancers, qui se calcule à partir des résultats notés.[/reponse]
[reponse motif="$112$"]Non.
$112$ est le nombre de « pile » obtenus, pas une fréquence. Une fréquence est un nombre compris entre 0 et 1 : il faut comparer ce nombre au nombre total de lancers.[/reponse]
[reponse motif="$0{,}44$"]Non.
$0{,}44$ correspond à la fréquence de « face », pas de « pile ». Il faut utiliser le nombre de « pile » indiqué dans l'énoncé.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
La fréquence d'une issue est le quotient du nombre de fois où cette issue est apparue par le nombre total d'essais.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]
[etape]
On lance une pièce équilibrée. Parmi les affirmations suivantes, laquelle est correcte ?
[qcm]
[option]Sur 10 lancers, on obtient toujours exactement 5 fois « pile ».[/option]
[option]La fréquence de « pile » est toujours égale à $0{,}5$, quel que soit le nombre de lancers.[/option]
[option correct="true"]Sur un petit nombre de lancers, la fréquence de « pile » peut être assez éloignée de $0{,}5$.[/option]
[option]Si on n'a pas encore obtenu « pile », le prochain lancer donnera forcément « pile ».[/option]
[reponse statut="correct"]Bien vu !
La probabilité théorique de « pile » vaut $0{,}5$, mais sur un petit nombre de lancers la fréquence observée fluctue : elle peut s'écarter nettement de $0{,}5$. Ce n'est qu'en répétant beaucoup l'expérience que la fréquence a tendance à se rapprocher de la probabilité.[/reponse]
[reponse motif="Sur 10 lancers, on obtient toujours exactement 5 fois « pile »."]Non.
Le mot « toujours » est trop fort. Sur 10 lancers, le hasard fait que le nombre de « pile » varie d'une expérience à l'autre : il n'est pas garanti d'en obtenir exactement 5.[/reponse]
[reponse motif="La fréquence de « pile » est toujours égale à $0{,}5$, quel que soit le nombre de lancers."]Non.
Il ne faut pas confondre fréquence et probabilité. La fréquence dépend des résultats obtenus et change d'une série de lancers à l'autre ; seule la probabilité théorique est fixe et vaut $0{,}5$.[/reponse]
[reponse motif="Si on n'a pas encore obtenu « pile », le prochain lancer donnera forcément « pile »."]Non.
Chaque lancer est indépendant des précédents : la pièce n'a pas de mémoire. Le résultat passé ne change pas les chances du prochain lancer.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
La fréquence observée fluctue selon l'expérience réalisée, surtout lorsque le nombre de lancers est petit. Seule la probabilité théorique reste fixe.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]
[etape]
Un dé est peut-être truqué. On le lance $6\,000$ fois et la face « 1 » apparaît $1\,500$ fois. Quelle est la meilleure estimation de la probabilité d'obtenir « 1 » avec ce dé ?
[qcm]
[option]$\dfrac{1}{6}$[/option]
[option correct="true"]$0{,}25$[/option]
[option]$1\,500$[/option]
[option]$4$[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
On ne connaît pas la probabilité théorique de ce dé. On l'estime alors par la fréquence observée sur un grand nombre de lancers :
Comme le nombre de lancers est grand, cette fréquence est une bonne estimation de la probabilité cherchée.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{1}{6}$"]Non.
$\dfrac{1}{6}$ serait la probabilité d'obtenir « 1 » avec un dé non truqué. Ici le dé est peut-être truqué : on ne peut pas supposer l'équiprobabilité, il faut utiliser les résultats observés.[/reponse]
[reponse motif="$1\,500$"]Non.
$1\,500$ est le nombre de fois où « 1 » est apparu, pas une probabilité. Une probabilité est comprise entre 0 et 1 : il faut comparer ce nombre au nombre total de lancers.[/reponse]
[reponse motif="$4$"]Non.
Attention au sens de la division. On a divisé le nombre total de lancers par le nombre de « 1 », ce qui donne un nombre supérieur à 1, impossible pour une probabilité. Il faut diviser le nombre de « 1 » par le nombre de lancers.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Quand la probabilité théorique est inconnue, on l'estime par la fréquence observée sur un grand nombre d'expériences.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]
[etape]
Avant même de lancer un dé non truqué, on peut affirmer que la probabilité d'obtenir « 4 » vaut $\dfrac{1}{6}$. Comment qualifie-t-on une telle probabilité, connue à l'avance sans réaliser l'expérience ?
[qcm]
[option correct="true"]Une probabilité théorique, fixée à l'avance.[/option]
[option]Une fréquence, qui dépend des résultats obtenus.[/option]
[option]Une valeur qui change à chaque nouvelle série de lancers.[/option]
[option]Une estimation obtenue après un grand nombre de lancers.[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Comme le dé est non truqué, on connaît la probabilité avant toute expérience : c'est une probabilité théorique, fixe, déterminée par la situation. La fréquence, elle, ne se connaît qu'après avoir réalisé l'expérience.[/reponse]
[reponse motif="Une fréquence, qui dépend des résultats obtenus."]Non.
Il ne faut pas confondre les deux notions. Une fréquence se calcule à partir de résultats déjà obtenus, alors qu'ici la valeur est connue avant même de lancer le dé.[/reponse]
[reponse motif="Une valeur qui change à chaque nouvelle série de lancers."]Non.
C'est justement le cas de la fréquence, qui varie d'une série à l'autre. La valeur dont parle l'énoncé est, elle, toujours la même puisqu'elle est connue à l'avance.[/reponse]
[reponse motif="Une estimation obtenue après un grand nombre de lancers."]Non.
Une estimation s'obtient en réalisant l'expérience. Ici, aucune expérience n'a été faite : la valeur est déduite directement de la situation décrite.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Une valeur connue avant l'expérience, déterminée par la situation, se distingue de la fréquence qui, elle, dépend des résultats observés.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]
[etape]
On lance plusieurs fois une pièce équilibrée et on calcule la fréquence de « pile » au fur et à mesure. Que se passe-t-il en général quand le nombre de lancers augmente ?
[qcm]
[option]La fréquence s'éloigne de plus en plus de $0{,}5$.[/option]
[option]La fréquence reste exactement égale à $0{,}5$ à chaque lancer.[/option]
[option correct="true"]La fréquence a tendance à se stabiliser autour de $0{,}5$.[/option]
[option]La fréquence devient impossible à calculer.[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
Plus on répète l'expérience, plus la fréquence observée a tendance à se stabiliser autour de la probabilité théorique. Ici, la fréquence de « pile » se rapproche de $0{,}5$ quand le nombre de lancers devient grand.[/reponse]
[reponse motif="La fréquence s'éloigne de plus en plus de $0{,}5$."]Non.
C'est le contraire qui se produit. Les écarts importants apparaissent surtout pour un petit nombre de lancers ; en augmentant les lancers, la fréquence se rapproche de la probabilité.[/reponse]
[reponse motif="La fréquence reste exactement égale à $0{,}5$ à chaque lancer."]Non.
La fréquence fluctue d'un lancer à l'autre et n'est pas exactement égale à $0{,}5$. Elle s'en rapproche seulement, sans forcément l'atteindre, lorsque le nombre de lancers augmente.[/reponse]
[reponse motif="La fréquence devient impossible à calculer."]Non.
La fréquence reste toujours calculable : c'est le quotient du nombre de « pile » par le nombre de lancers. La question porte sur son comportement quand les lancers se multiplient.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Quand le nombre d'essais augmente, la fréquence observée a tendance à se rapprocher de la probabilité théorique.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]
[etape]
Trois élèves simulent les tirages d'une urne au contenu inconnu pour estimer la probabilité de tirer une boule rouge. Anaïs fait 50 tirages, Bilal en fait 500 et Chloé $5\,000$. Quelle estimation de la probabilité est la plus fiable ?
[qcm]
[option]Celle d'Anaïs, avec 50 tirages.[/option]
[option]Celle de Bilal, avec 500 tirages.[/option]
[option correct="true"]Celle de Chloé, avec $5\,000$ tirages.[/option]
[option]Les trois estimations sont aussi fiables les unes que les autres.[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
Plus le nombre de tirages est grand, plus la fréquence observée se rapproche de la probabilité cherchée. C'est donc l'estimation issue du plus grand nombre d'expériences, celle de Chloé, qui est la plus fiable.[/reponse]
[reponse motif="Celle d'Anaïs, avec 50 tirages."]Non.
Avec seulement 50 tirages, la fréquence fluctue beaucoup et peut être assez éloignée de la probabilité. C'est l'estimation la moins fiable des trois.[/reponse]
[reponse motif="Celle de Bilal, avec 500 tirages."]Non.
500 tirages valent mieux que 50, mais l'un des trois élèves a réalisé bien plus de tirages encore. Comparer le nombre d'expériences de chacun.[/reponse]
[reponse motif="Les trois estimations sont aussi fiables les unes que les autres."]Non.
Le nombre de tirages a une grande importance : une fréquence calculée sur peu d'essais est moins fiable qu'une fréquence calculée sur beaucoup d'essais.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
La fiabilité d'une estimation par la fréquence augmente avec le nombre d'expériences réalisées.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]