bonjour à tous
voir là
http://serge.mehl.free.fr/anx/loi_normale.html
Loi binomiale et trompeuse intuition... :
Étudions cet exemple très simple d'utilisation de la loi normale afin d'approcher la loi binomiale :
Si l'on joue n fois (n pair) à pile ou face, par exemple 100 fois,
quelle est la probabilité d'obtenir 50 "pile" ?
La réponse qui vient souvent à l'esprit est "0,5" ou "pas loin de 0,5"... Tout à fait faux : on doit ici appliquer la loi binomiale de paramètre n = 100 et p = 0,5. Si X est le nombre de "pile" obtenus :
Calcul des Cnp par l'ordinateur :
On est à 8 chances sur 100, très loin de 50 sur 100 !!!
En l'absence d'ordinateur, calculer C10050 "à la main" ou 1/2100 n'est pas trivial et une calculatrice peut également ne pas apprécier... : 50 ! (factorielle 50) est de l'ordre de 31064. Mais il est ici légitime d'utiliser une approximation de la loi binomiale par la loi normale ( paragraphe précédent) : on a m = np = 50. L'écart-type est :
et tk = (k - m)/ = 0 puisque k = 50. D'où, par usage de la formule (pk) ci-dessus :
Prob{X = 50} = 0,7978 0,08
Obtenir exactement 50 "pile" est effectivement "très" improbable sur 100 coups... En effet, vous conviendrez de la proximité des nombres mesurant les probabilités de X = 47 à X = 53 : ces valeurs varient symétriquement et sensiblement entre 0,07 et 0,08 (le maximum est obtenu en X = 50) : or 7 x 0,07 = 0,49. Pas loin de 0,5 : on a, grosso modo, 1 chance sur 2 d'obtenir un résultat entre 47 et 53. Plus n est grand, plus petites sont les chances d'obtenir autant de "pile" que de "face" !
Voyons cela en termes élémentaires :
Notons P l'événement "pile est sorti" et F l'événement contraire "face est sorti", on a :
si n = 2 : il nous faut 1 "pile". Il y a 22 = 4 éventualités : PP, PF, FF et FP équiprobables; deux sont favorables : PF ou FP; p = 2/4 = 1/2. On a un demi pile !.. En termes de loi binomiale :
p = C21 x (0,5)1 x (0,5)1 = 2 x 0,25 = 0,50
si n = 4 : il nous faut 2 "pile". Il y a déjà là 24 = 16 éventualités. Procédons par ordre... :
- on peut obtenir 4 "pile" : PPPP, soit 1 cas;
- on peut obtenir 3 "pile" : PPPF, PPFP, PFPP, FPPP, soit 4 cas;
- on peut obtenir 2 "pile" : PPFF, PFPF, PFFP, FFPP, FPFP, FPPF, soit 6 cas;
- on peut obtenir 1 "pile" : cas symétrique de 3 "pile" : FFFP, FFPF, FPFF, PFFF, soit 4 cas
- on peut obtenir 0 "pile" : FFFF, cas symétrique de 1 "pile", soit 1 cas
Sur ces 16 cas, 6 sont favorables : p = 6/16 = 3/8 = 0,375 : la probabilité diminue car le nombre de cas augmente et chacun veut sa part... En termes de loi binomiale : p = C42 x (0,5)2 x (0,5)2 = 6 x 0,625 = 0,375.
si n = 10, il y a 210 = 1024 cas et seulement 252 cas favorables (C105), soit une proba de 1/4 environ.
Combinatoire & calcul des Cnp :
Pour éviter des erreurs ou "oublis", on peut aussi procéder en construisant un arbre des éventualités (à gauche) :
La distribution des "pile" est conforme à la courbe de Gauss. Si X désigne le nombre de faces obtenues, on a par exemple :
Prob (X = 1) = Prob (X = 99), Prob (X = 49) = Prob (X = 51), ...
car "pile" et "face" sont complémentaires et équiprobables (en supposant la pièce de monnaie parfaitement équilibrée...).
Celui qui pose une question risque de paraître sot pendant cinq minutes, mais celui qui n'en pose pas restera sot toute sa vie.