Exercice 1 — probabilités (7 points), dans l'esprit des sessions Sport 2017–2025
Lors de la fête de fin de saison d'un club sportif, on organise un jeu. Un sac contient sept jetons indiscernables au toucher : quatre jetons rouges, deux jetons verts et un jeton jaune. Une partie consiste à tirer simultanément et au hasard deux jetons du sac.
- Justifier que le nombre de tirages possibles est égal à .
- On considère les événements suivants : : « obtenir deux jetons de même couleur » ; : « obtenir au moins un jeton vert » ; : « obtenir un seul jeton rouge » ; : « obtenir deux jetons de couleurs différentes ».
- Montrer que .
- Calculer .
- Calculer .
- Montrer que , puis en déduire .
- Au cours d'une partie, chaque jeton rouge tiré fait gagner dinar au joueur, le jeton jaune lui fait perdre dinar et chaque jeton vert lui fait perdre dinars. Soit la variable aléatoire qui, à chaque tirage, associe le gain algébrique du joueur, en dinars.
- Justifier que les valeurs prises par sont ; ; ; et .
- Vérifier que .
- Recopier et compléter le tableau suivant donnant la loi de probabilité de :
- Calculer l'espérance mathématique et la variance .
- Ce jeu est-il favorable au joueur ? Interpréter la valeur de .
- Calculer la probabilité que le joueur ne perde pas d'argent au cours d'une partie.
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche
1. Idée : un tirage simultané est une partie de l'ensemble des jetons, sans ordre. Tirer simultanément jetons parmi , c'est choisir une partie à éléments d'un ensemble à éléments ; les jetons étant indiscernables au toucher, les tirages sont équiprobables. Le nombre de tirages possibles est donc
2.a Idée : « même couleur » signifie deux rouges ou deux verts ; il n'y a qu'un jeton jaune, il ne peut pas former de paire.
2.b Idée : « au moins un » se calcule par l'événement contraire. L'événement est « aucun jeton vert » : les deux jetons sont pris parmi les jetons qui ne sont pas verts, donc , d'où
2.c Un seul jeton rouge : on choisit un rouge parmi et un jeton non rouge parmi (deux verts et le jaune).
2.d Deux jetons tirés sont soit de même couleur, soit de couleurs différentes, et jamais les deux à la fois : . Par suite .
3.a Idée : lister les compositions possibles du tirage et le gain de chacune. Deux rouges : ; un rouge et un vert : ; un rouge et le jaune : ; deux verts : ; un vert et le jaune : . Deux jaunes est impossible (un seul jeton jaune). Les valeurs prises par sont donc ; ; ; et .
3.b est l'événement « un jeton rouge et un jeton vert » :
3.c De même , , et .
Contrôle : .
3.d Idée : et .
donc . Ensuite
soit .
3.e : le jeu est défavorable au joueur. Sur un grand nombre de parties, le joueur perd en moyenne environ dinar par partie, bien que le gain le plus élevé, dinars, soit aussi le deuxième plus probable.
3.f Ne pas perdre d'argent, c'est : .