Dénombrement & Probabilités

Rappels de dénombrement
La factorielle de (notée ) est le produit de tous les entiers de 1 à . Par convention, .
Valeurs à connaître par cœur : .
Dès que tu dois ranger des objets différents dans un certain ordre, pense factorielle.
On dispose de éléments distincts. On effectue choix successifs avec remise : après chaque tirage, on remet l'élément, donc il peut être repris.
Exemple : Un digicode à 4 chiffres (0-9), avec répétition autorisée. , → codes possibles.
On dispose de éléments distincts et on en tire , successivement sans remise. L'ordre compte et un élément tiré ne peut plus être tiré.
Exemple : Choisir un président, un vice‑président et un trésorier parmi 5 personnes différentes : possibilités.
On dispose de éléments distincts et on en choisit simultanément : l'ordre n'importe pas.
Exemple : Choisir une équipe de 3 élèves parmi 10 : équipes possibles.
| Type de tirage | Formule | Mot-clé |
|---|---|---|
| Successif avec remise | Listes | |
| Successif sans remise | Arrangements | |
| Simultané | Combinaisons |
Probabilités : définitions et outils essentiels
L'événement contraire de A (noté ) regroupe toutes les issues où A ne se produit pas.
Pour deux événements quelconques A et B :
Lorsque toutes les issues sont équiprobables (même chance d'apparaître) :
C'est le cadre standard des tirages au hasard « bien mélangés » au TAGE MAGE.
La probabilité conditionnelle de A sachant B (avec ) :
Deux événements A et B sont indépendants si :
Soient des événements incompatibles dont la réunion couvre tout l'univers (partition). Pour tout événement B :
En pratique, on « découpe » B selon les différents cas possibles puis on additionne.
Exemples types corrigés
Lis ces exemples comme des « patrons » à recopier le jour J. Reconnais la structure, puis adapte.
- 01ÉtapeOn note F : « football », T : « tennis »
- 02Étape
- 03ÉtapeÉlèves ne pratiquant aucun sport :
Astuce : Dès que tu vois « au moins l'un des deux », pense formule de l'union.
- 01ÉtapeLe mot POSER contient 5 lettres toutes différentes
- 02ÉtapeChaque anagramme est une permutation de ces 5 lettres
- 03ÉtapeNombre d'anagrammes :
Astuce : Mot avec lettres toutes différentes → factorielle du nombre de lettres.
- 01ÉtapeTirages simultanés → combinaisons : possibilités
- 02ÉtapeImpairs (1,3,5,7,9) → couples
- 03ÉtapePairs (2,4,6,8) → couples
- 04ÉtapeCas favorables :
- 05Étape
Astuce : Simultané → combinaison. Successif → liste ordonnée.
- 01Étape
- 02Étape
- 03Étape
- 04Étape
Astuce : Avec remise, multiplie directement les probabilités.
- 01ÉtapeNouveau vaccin : 40 personnes → malades
- 02ÉtapeAncien vaccin : 60 personnes → malades
- 03ÉtapeTotal malades :
- 04Étape
Astuce : Fabrique-toi un tableau avec des effectifs concrets (sur 100 ou 1000).
Applications corrigées et commentées
Voici une série d'applications directes, corrigées pas à pas. Prenez chaque exemple comme un modèle : lisez l'énoncé, cherchez la réponse par vous-même, puis comparez avec la correction. C'est en répétant ces gestes simples que vous les rendrez automatiques.
- 01Comprendre la situationRanger 4 livres différents, c'est choisir un ordre : le premier, le deuxième, le troisième, le quatrième.
- 02Compter choix par choixPour la 1re place : 4 choix. Pour la 2e : il reste 3 livres, donc 3 choix. Puis 2, puis 1.
- 03Multiplierrangements possibles.
Retenez bien : ranger n objets différents dans un ordre, c'est toujours n!.
- 01Poser les deux questionsL'ordre compte-t-il ? Oui : 123 et 321 sont deux codes différents. Peut-on répéter ? Oui : 111 est un code valide.
- 02Identifier le modèleOrdre + répétition → liste : avec chiffres et positions.
- 03Calculercodes.
Dès qu'on peut répéter et que l'ordre compte, c'est n^p. Vérifiez toujours ces deux questions avant de choisir votre formule.
- 01Poser les deux questionsL'ordre compte-t-il ? Oui : être 1er ou 3e n'est pas pareil. Peut-on répéter ? Non : un coureur ne peut pas être à la fois 1er et 2e.
- 02Identifier le modèleOrdre + sans répétition → arrangement : .
- 03Calculer sans formule compliquée. Trois facteurs seulement, car trois places à pourvoir.
Astuce de calcul : A(n,p) est un produit de p facteurs qui démarrent à n. Inutile d'écrire les factorielles en entier.
- 01Poser les deux questionsL'ordre compte-t-il ? Non : les trois délégués ont le même rôle. Peut-on répéter ? Non : un élève ne peut pas être choisi deux fois.
- 02Identifier le modèlePas d'ordre + sans répétition → combinaison : .
- 03Calculer.
Remarquez le réflexe de calcul : au numérateur, p facteurs à partir de n ; au dénominateur, p!. Cela évite de calculer les grandes factorielles.
- 01Première école : prix différentsAttribuer le roman à Léa et le dictionnaire à Tom, ou l'inverse, ce n'est pas la même chose : l'ordre compte → .
- 02Seconde école : lots identiquesPeu importe qui reçoit quoi, seul compte le groupe des 3 gagnants : l'ordre ne compte pas → .
- 03Comparer: les prix différents multiplient les possibilités par , le nombre de façons d'attribuer 3 prix à 3 personnes.
C'est LA question charnière du dénombrement : « si j'échange deux éléments, est-ce que ça change quelque chose ? » Oui → arrangement. Non → combinaison.
- 01Compter les cas possibles6 issues : 1, 2, 3, 4, 5, 6, toutes également probables.
- 02Compter les cas favorablesLes nombres pairs : 2, 4, 6, soit 3 cas.
- 03Appliquer la formule
Tant que les issues sont équiprobables, une probabilité n'est qu'un rapport de comptage. Le vrai travail, c'est de bien compter.
- 01Repérer le mot-clé« Au moins une » : c'est le signal de l'événement contraire. Compter directement 1 fille, 2 filles, 3 filles serait long.
- 02Passer au contraireLe contraire de « au moins une fille » est « aucune fille », c'est-à-dire 3 garçons : .
- 03Conclure
Gravez ce réflexe : « au moins un » → calculez « aucun », puis faites 1 moins le résultat.
- 01Premier tirage.
- 02Deuxième tirage : mettre à jour l'urneUne rouge est sortie : il reste 3 rouges sur 9 boules. .
- 03Multiplier le long du chemin
Sans remise, l'urne change à chaque tirage : recalculez toujours les effectifs avant le tirage suivant. C'est l'erreur n° 1 au TAGE MAGE.
- 01Appliquer la formule de l'union
- 02Pourquoi soustraire 10 ?Les 10 lecteurs des deux journaux sont comptés deux fois, une fois dans A et une fois dans B. On retire un exemplaire de ce double comptage.
- 03Conclurepersonnes ne lisent aucun journal.
Dans une union, on additionne puis on retire l'intersection une seule fois. Si vous l'oubliez, vous comptez des personnes en double.
- 01Prendre des effectifs concretsImaginez 10 000 personnes. C'est le conseil le plus utile de toute cette fiche : remplacez les pourcentages par des effectifs.
- 02Répartir la populationMalades : . Non-malades : .
- 03Compter les positifsVrais positifs : . Faux positifs : . Total positifs : .
- 04Conclure
Résultat contre-intuitif mais classique : un test « fiable à 99 % » ne garantit pas du tout que vous êtes malade si la maladie est rare. Avec un tableau d'effectifs, tout devient limpide.
Diagrammes de Venn : voir les ensembles pour mieux compter
Un diagramme de Venn représente les ensembles par des cercles à l'intérieur d'un rectangle (l'univers ). C'est l'outil le plus sûr pour les questions de type « groupe, langues, abonnements » : au lieu de jongler avec des formules, vous placez les effectifs dans les zones et vous lisez la réponse.
- 01Dessiner et placer le centreDeux cercles A (anglais) et E (espagnol). On commence par l'intersection : 6 élèves dans A∩E.
- 02Remplir les zones restantesAnglais seul : . Espagnol seul : .
- 03Additionner les zonesélèves étudient au moins une langue.
- 04Conclure avec l'universélèves n'étudient aucune des deux langues.
Vérifiez le réflexe : 18 + 15 - 6 = 27, c'est exactement la formule de l'union. Le diagramme et la formule disent la même chose.
- 01Placer le centreLes trois sports à la fois : .
- 02Remplir les intersections deux à deuxCourse et natation seulement : . Course et vélo seulement : . Natation et vélo seulement : .
- 03Remplir les zones extérieuresCourse seule : . Natation seule : . Vélo seul : .
- 04Additionner toutes les zonesétudiants pratiquent au moins un sport.
- 05Conclureétudiants ne pratiquent aucun sport.
Avec trois ensembles, ne tentez jamais le calcul de tête : dessinez, partez du centre, remontez vers l'extérieur, puis vérifiez que la somme des zones est cohérente.
Hypothèses, cas limites et choix de la bonne formule
Le choix entre liste (), arrangement () et combinaison () dépend de deux questions à te poser systématiquement.
| Ordre compte ? | Répétition possible ? | Formule |
|---|---|---|
| Oui | Oui | (listes) |
| Oui | Non | |
| Non | Non |
Probabilités : incompatibilité, indépendance et événement contraire
Trois notions sont systématiquement confondues au TAGE MAGE. Voici comment les distinguer sans ambiguïté.
Exercices gradués supplémentaires
- 01Passer au contraireL'événement contraire de « au moins un 6 » est « aucun 6 sur les 3 lancers ».
- 02Calculer la probabilité contraire. Les lancers sont indépendants, donc .
- 03Revenir à l'événement demandé
Réflexe : dès que tu vois « au moins un », pense événement contraire « aucun ».
- 01Calculer P(A) et P(B)(8 cœurs). (4 rois).
- 02Calculer P(A ∩ B)Il n'y a qu'un seul roi de cœur : .
- 03Comparer: l'égalité est vérifiée.
A et B ne sont pas incompatibles (le roi de cœur existe), mais ils sont bien indépendants : ce sont deux notions distinctes.
- 01Choisir les femmesChoisir 2 femmes parmi 4 : .
- 02Choisir l'hommeChoisir 1 homme parmi 6 : .
- 03Combiner les choixChaque choix de femmes se combine avec chaque choix d'homme : .
Réflexe : dès qu'un tirage combine plusieurs catégories, multiplie les combinaisons obtenues séparément pour chaque catégorie.
- 01Identifier la conditionnelle demandéeOn cherche .
- 02Mettre à jour l'urneAprès avoir tiré une boule blanche, il reste 3 blanches et 6 noires, soit 9 boules.
- 03Calculer
Sans remise, chaque tirage modifie la composition de l'urne : recalcule toujours les effectifs avant de conclure.
Raccourcis et checklist de réflexes
Questions de révision style TAGE MAGE
FAQ - Dénombrement et probabilités
Exercices d'entraînement - style TAGE MAGE
Essaie de résoudre chaque question en moins de 2 minutes.
Parmi 30 acteurs, 20 ont déjà tourné pour Spielberg, 16 pour Cameron et 9 pour les deux réalisateurs. Combien d'acteurs n'ont tourné avec aucun de ces deux réalisateurs ?
Je possède 8 DVD tous différents. Combien de façons différentes ai-je de les empiler sur une étagère ?
Une urne contient 5 boules rouges et 3 boules bleues. On tire deux boules sans remise. Quelle est la probabilité d'obtenir deux boules rouges ?
Une urne contient 2 boules rouges et 3 boules vertes. On tire une boule, on note sa couleur, puis on la remet dans l'urne avant de tirer une seconde boule. Quelle est la probabilité d'obtenir exactement une boule rouge sur les deux tirages ?
Dans une population, 60 % des personnes parlent anglais, 50 % parlent espagnol et 30 % parlent les deux langues. Quelle est la probabilité qu'une personne ne parle aucune de ces deux langues ?
