Vrai/Faux : Probabilités conditionnelles

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
$A$ et $B$ sont deux événements dont les probabilités sont données par le tableau ci-dessous :

$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline & A & \overline{A} & \textbf{Total} \\ \hline B & 0{,}6 & 0{,}2 & 0{,}8 \\ \hline \overline{B} & 0{,}1 & 0{,}1 & 0{,}2 \\ \hline \textbf{Total} & 0{,}7 & 0{,}3 & 1 \\ \hline \end{array}$$

Affirmation : $p_B(A) = \dfrac{3}{4}$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
D'après le tableau : $p(A \cap B) = 0{,}6$ et $p(B) = 0{,}8$, donc :

$p_B(A) = \dfrac{p(A \cap B)}{p(B)} = \dfrac{0{,}6}{0{,}8} = \dfrac{3}{4}$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de confondre $p_B(A)$ et $p_A(B)$, ou de diviser par $p(A)$ au lieu de $p(B)$.
$p_B(A) = \dfrac{p(A \cap B)}{p(B)} = \dfrac{0{,}6}{0{,}8} = \dfrac{3}{4}$.
C'est bien $\dfrac{3}{4}$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. D'après le tableau, $p(A \cap B) = 0{,}6$ et $p(B) = 0{,}8$, donc $p_B(A) = \dfrac{0{,}6}{0{,}8} = \dfrac{3}{4}$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soient $A$ et $B$ deux événements suivant l'arbre de probabilités ci-dessous :

Arbre de probabilités avec P(A) = 0,7 et P_A(B) = 0,8

Affirmation : $p_A(B) = 0{,}56$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Par lecture directe sur l'arbre, $p_A(B) = 0{,}8$.
C'est $p(A \cap B)$ qui vaut $0{,}7 \times 0{,}8 = 0{,}56$, pas $p_A(B)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de confondre la probabilité conditionnelle $p_A(B)$ (qui se lit directement sur l'arbre) avec la probabilité de l'intersection $p(A \cap B)$ (qui se calcule en multipliant les probabilités le long d'un chemin).
La probabilité $p_A(B)$ se lit directement sur la branche $B$ issue de $A$ : $p_A(B) = 0{,}8$.
$0{,}56 = p(A) \times p_A(B) = 0{,}7 \times 0{,}8$ est la probabilité de $A \cap B$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. La probabilité conditionnelle $p_A(B)$ se lit directement sur la branche : $p_A(B) = 0{,}8$. La valeur $0{,}56$ correspond à $p(A \cap B) = 0{,}7 \times 0{,}8$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
$A$ et $B$ sont deux événements tels que :

$p(A) = 0{,}4 \qquad p(B) = 0{,}6 \qquad p(A \cap B) = 0{,}2$

Affirmation : $p_B(A) = \dfrac{1}{2}$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !

$p_B(A) = \dfrac{p(A \cap B)}{p(B)} = \dfrac{0{,}2}{0{,}6} = \dfrac{1}{3}$

La probabilité est $\dfrac{1}{3}$, et non $\dfrac{1}{2}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de diviser $p(A \cap B) = 0{,}2$ par $p(A) = 0{,}4$ au lieu de $p(B) = 0{,}6$.
$p_B(A) = \dfrac{p(A \cap B)}{p(B)} = \dfrac{0{,}2}{0{,}6} = \dfrac{1}{3} \neq \dfrac{1}{2}$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. On calcule $p_B(A) = \dfrac{p(A \cap B)}{p(B)} = \dfrac{0{,}2}{0{,}6} = \dfrac{1}{3}$, et non $\dfrac{1}{2}$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
On considère l'arbre de probabilités incomplet ci-dessous :

Arbre de probabilités incomplet : depuis A, la branche B-barre vaut 0,3 et la branche B est notée ?

Affirmation : La probabilité manquante est $p_A(B) = 0{,}7$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
La somme des probabilités des branches issues d'un même nœud est égale à $1$ :

$p_A(B) = 1 - p_A(\overline{B}) = 1 - 0{,}3 = 0{,}7$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est d'oublier que les probabilités conditionnelles sur les branches issues d'un même nœud doivent sommer à $1$.
Les probabilités sur les branches issues d'un même nœud somment à $1$ :
$p_A(B) = 1 - 0{,}3 = 0{,}7$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. La somme des probabilités issues d'un même nœud vaut $1$ : $p_A(B) = 1 - p_A(\overline{B}) = 1 - 0{,}3 = 0{,}7$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
On lance un dé équilibré à six faces et on note :
$A$ : « le résultat est un nombre pair »
$B$ : « le résultat est supérieur ou égal à $3$ »

Affirmation : $p_B(A) = \dfrac{1}{2}$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$A = \{2~; 4~; 6\}$, $B = \{3~; 4~; 5~; 6\}$, $A \cap B = \{4~; 6\}$

$p(B) = \dfrac{4}{6} = \dfrac{2}{3} \qquad p(A \cap B) = \dfrac{2}{6} = \dfrac{1}{3}$
$p_B(A) = \dfrac{p(A \cap B)}{p(B)} = \dfrac{1/3}{2/3} = \dfrac{1}{2}$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de prendre $p(A) = \dfrac{1}{2}$ directement sans tenir compte du conditionnement par $B$.
$A \cap B = \{4~; 6\}$, $p(A \cap B) = \dfrac{1}{3}$ et $p(B) = \dfrac{2}{3}$.
Donc $p_B(A) = \dfrac{1/3}{2/3} = \dfrac{1}{2}$.
C'est bien vrai.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. $A \cap B = \{4~; 6\}$, $p(A \cap B) = \dfrac{1}{3}$, $p(B) = \dfrac{2}{3}$, donc $p_B(A) = \dfrac{1}{2}$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
$A$ et $B$ sont deux événements dont les probabilités sont données par le tableau incomplet ci-dessous :

$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline & A & \overline{A} & \textbf{Total} \\ \hline B & \ldots & \ldots & 0{,}7 \\ \hline \overline{B} & 0{,}2 & \ldots & \ldots \\ \hline \textbf{Total} & \ldots & 0{,}6 & 1 \\ \hline \end{array}$$

Affirmation : $p_A(B) = \dfrac{1}{2}$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On complète le tableau : $p(\overline{A}) = 0{,}6$, donc $p(A) = 0{,}4$.
Comme $p(A \cap \overline{B}) = 0{,}2$, on a $p(A \cap B) = p(A) - p(A \cap \overline{B}) = 0{,}4 - 0{,}2 = 0{,}2$.

$p_A(B) = \dfrac{p(A \cap B)}{p(A)} = \dfrac{0{,}2}{0{,}4} = \dfrac{1}{2}$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de ne pas compléter le tableau correctement avant de calculer la probabilité conditionnelle.
$p(A) = 1 - 0{,}6 = 0{,}4$ et $p(A \cap B) = 0{,}4 - 0{,}2 = 0{,}2$.
Donc $p_A(B) = \dfrac{0{,}2}{0{,}4} = \dfrac{1}{2}$.
C'est bien vrai.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. On complète : $p(A) = 0{,}4$, $p(A \cap B) = 0{,}4 - 0{,}2 = 0{,}2$, donc $p_A(B) = \dfrac{0{,}2}{0{,}4} = \dfrac{1}{2}$.
[/solution]
[/etape]

Probabilités : Événements indépendants

Une boite contient un assortiment de chocolats noirs et de chocolats au lait.

Certains chocolats contiennent de l'alcool, d'autres non.

On choisit un chocolat au hasard dans cette boite.

On note :
$ A $: l'événement « le chocolat choisi contient de l'alcool »
$ N $: l'événement « le chocolat choisi est noir »

On sait que $ 90 $% des chocolats noirs contiennent de l'alcool et que $ 90 $% des chocolats contenant de l'alcool sont noirs.

Que peut-on en déduire concernant l'indépendance des événements $ A $ et $ N $ ?
Indication : On pourra rechercher des exemples de compositions vérifiant les conditions de l'énoncé

Corrigé

Les indications de l'énoncé suggèrent que les événements $ A $ et $ N $ sont fortement corrélés et ne sont donc pas indépendants. En fait, il n'en n'est rien : les données de l'énoncé sont insuffisantes pour déterminer si les événements $ A $ et $ N $ sont ou non indépendants.

Prenons un premier exemple pour montrer que $ A $ et $ N $ peuvent être indépendants.

Supposons que la composition de la boite soit la suivante :

  noir au lait total
avec alcool 81 9 90
sans alcool 9 1 10
total 90 10 100

Cette boite vérifie bien les conditions de l'énoncé :
$ p_N(A)=\dfrac{81}{90}=90 $%
$ p_A(N)=\dfrac{81}{90}=90 $%
Par ailleurs :

$ p(A \cap N)=\dfrac{81}{100} $

$ p(A)=\dfrac{90}{100}=\dfrac{9}{10} $

$ p(N)=\dfrac{90}{100}=\dfrac{9}{10} $

$ p(A \cap N)=p(A) \times p(N) $

donc pour cet exemple$ A $ et $ N $ sont indépendants.

On peut aussi trouver un exemple pour lequel $ A $ et $ N $ ne sont pas indépendants.

Imaginons la composition suivante :

  noir au lait total
avec alcool 81 9 90
sans alcool 9 2 11
total 90 11 101

On a toujours :
$ p_N(A)=\dfrac{81}{90}=90 $%

$ p_A(N)=\dfrac{81}{90}=90 $%

Mais cette fois :

$ p(A \cap N)=\dfrac{81}{101} $

$ p(A)=\dfrac{90}{101} $

$ p(N)=\dfrac{90}{101} $

$ p(A \cap N) \neq p(A) \times p(N) $

donc cette fois $ A $ et $ N $ ne sont pas indépendants.

Avec les seules données de l'énoncé, il est donc impossible d'établir si les événements $ A $ et $ N $ sont indépendants.