Probabilités conditionnelles - Indépendance Exercices

Probabilités – Contamination par un virus-Bac S Métropole-2011

Durée estimée
20 minutes
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Objectifs travaillés

Exercices

Les deux parties A et B peuvent être traitées indépendamment.

Les résultats seront donnés sous forme décimale en arrondissant à $ 10^{ - 4} $.

Dans un pays, il y a 2% de la population contaminée par un virus.

PARTIE A

On dispose d'un test de dépistage de ce virus qui a les propriétés suivantes :

  • La probabilité qu'une personne contaminée ait un test positif est de 0,99 (sensibilité du test).
  • La probabilité qu'une personne non contaminée ait un test négatif est de 0,97 (spécificité du test).

On fait passer un test à une personne choisie au hasard dans cette population.

On note $ V $ l'évènement « la personne est contaminée par le virus » et $ T $ l'évènement « le test est positif ».

$ \overline{V} $ et $ \overline{T} $ désignent respectivement les évènements contraires de $ V $ et $ T $.

    1. Préciser les valeurs des probabilités $ P\left(V\right) $, $ P_{V}\left(T\right) $, $ P_{\overline{V}}\left(\overline{T}\right) $.

      Traduire la situation à l'aide d'un arbre de probabilités.
    2. En déduire la probabilité de l'évènement $ V \cap T $.
  1. Démontrer que la probabilité que le test soit positif est 0,0492.
    1. Justifier par un calcul la phrase :

      « Si le test est positif, il n'y a qu'environ 40% de « chances » que la personne soit contaminée ».
    2. Déterminer la probabilité qu'une personne ne soit pas contaminée par le virus sachant que son test est négatif.

PARTIE B

On choisit successivement 10 personnes de la population au hasard, on considère que les tirages sont indépendants.

On appelle X la variable aléatoire qui donne le nombre de personnes contaminées par le virus parmi ces 10 personnes.

  1. Justifier que X suit une loi binomiale dont on donnera les paramètres.
  2. Calculer la probabilité qu'il y ait au moins deux personnes contaminées parmi les 10.

Corrigé

PARTIE A

    1. D'après l'énoncé :
    2. $ P(V) = 0{,}02 $
    3. $ P_V(T) = 0{,}99 $
    4. $ P_{\overline{V}}(\overline{T}) = 0{,}97 $

      Arbre de probabilités :

      Arbre de probabilité
    5. $ P(V \cap T) = P(V) \times P_V(T) = 0{,}02 \times 0{,}99 = 0{,}0198 $.
  1. D'après la formule des probabilités totales :
    $ P(T) = P(V \cap T) + P(\overline{V} \cap T) $
    $ P(T) = P(V) \times P_V(T) + P(\overline{V}) \times P_{\overline{V}}(T) $
    $ P(T) = 0{,}0198 + 0{,}98 \times (1 - 0{,}97) $
    $ P(T) = 0{,}0198 + 0{,}98 \times 0{,}03 = 0{,}0198 + 0{,}0294 = 0{,}0492 $.
    1. Cela revient à calculer $ P_T(V) $ :

      $ P_T(V) = \dfrac{P(V \cap T)}{P(T)} = \dfrac{0{,}0198}{0{,}0492} \approx 0{,}4024 $

      Soit environ $ 40\% $.

    2. On cherche à déterminer $ P_{\overline{T}}(\overline{V}) $ :

      $ P_{\overline{T}}(\overline{V}) = \dfrac{P(\overline{V} \cap \overline{T})}{P(\overline{T})} = \dfrac{P(\overline{V}) \times P_{\overline{V}}(\overline{T})}{1 - P(T)} = \dfrac{0{,}98 \times 0{,}97}{1 - 0{,}0492} = \dfrac{0{,}9506}{0{,}9508} \approx 0{,}9998 $

PARTIE B

  1. Le tirage d'une personne dont on détermine si elle est ou non contaminée constitue une épreuve de Bernoulli de paramètre $ p = P(V) = 0{,}02 $.
    Comme on choisit successivement 10 personnes de façon indépendante, la variable aléatoire $ X $ qui donne le nombre de personnes contaminées suit une loi binomiale de paramètres $ n = 10 $ et $ p = 0{,}02 $.
    On note $ X \sim \mathcal{B}(10 \ ; \ 0{,}02) $.
  2. On cherche à calculer $ P(X \geqslant 2) $ :
    $ P(X \geqslant 2) = 1 - P(X < 2) = 1 - (P(X = 0) + P(X = 1)) $
    $ P(X = 0) = \binom{10}{0} \times 0{,}02^0 \times 0{,}98^{10} = 0{,}98^{10} \approx 0{,}81707 $
    $ P(X = 1) = \binom{10}{1} \times 0{,}02^1 \times 0{,}98^9 = 10 \times 0{,}02 \times 0{,}98^9 \approx 0{,}16675 $
    $ P(X \geqslant 2) = 1 - (0{,}98^{10} + 0{,}2 \times 0{,}98^9) \approx 1 - 0{,}98382 \approx 0{,}0162 $.