Leçon 4
Espérance, variance et écart type de la loi binomiale
Le cours écrit
4.1 Le nombre de succès est une somme
On considère un schéma de Bernoulli de paramètres et , et le nombre de succès , qui suit la loi . Pour chaque rang de à , on pose si l'épreuve numéro est un succès, et sinon.
Additionner ces uns et ces zéros revient à compter les succès :
Par exemple, pour , l'issue donne succès.
4.2 Le théorème
Théorème. Si suit la loi binomiale , alors
Démonstration. On écrit comme ci-dessus. Chaque suit la loi de Bernoulli de paramètre . D'après le chapitre 11, et .
- Espérance. Par linéarité, .
- Variance. Chaque ne dépend que de l'épreuve numéro , et les épreuves d'un schéma de Bernoulli sont indépendantes : les sont indépendantes. Par additivité, .
- Écart type. .
L'espérance est très naturelle : sur essais, avec une proportion de réussite, on attend succès.
4.3 Exemples
Exemple 4 (les lancers francs de Maëlle, chapitre 11). Le nombre de lancers réussis sur trois suit la loi , de loi :
Les formules donnent et . Le calcul direct donne le même résultat : , et .
Exemple 5 (un élevage de poules). Dans un élevage de poules, chacune pond un œuf dans la journée avec la probabilité , indépendamment des autres. Le nombre de poules qui pondent suit la loi . Donc , et .
4.4 Remarques
- Le nombre d'échecs. suit la loi (chapitre 11). Son espérance vaut et sa variance est la même que celle de , ce qu'annonce aussi la formule avec .
- Pour fixé, la variance est la plus grande pour : elle vaut alors . Elle est faible quand le succès est très rare ou très fréquent.
Exercices 7 et 8
- Exercice 7 : appliquer les formules
- Exercice 8 : les tuiles du couvreur
Corrigés
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