Considérons une épreuve
aléatoire qui ne donne lui qu'à deux éventualités exclusives : l'une
succès $S$ et l'autre échec $E$.
L'univers associé à cette épreuve
est donc $\omega
= \{ S ; E \}$ Soient $p$ la probabilité
de l'événement $\{ S \}$ et $q$ la probabilité de l'évènement $\{ E \}$ on a
alors $p + q = 1$ c'est à dire encore $q = 1 - p$ L'expérience consistant
à répéter $n$ fois cetteépreuve de façon indépendante, est appelée suite
d'épreuve de Bernoulli, ou schéma de Bernoulli.
Un résultat de ce schéma pourrait
être par exemple : $\underbrace{(\color{red}{E},\color{red}{E},\color{blue}{S},\color{blue}{S},\color{red}{E},\color{black}\cdots)}_{n\, épreuves}$
Considérons les événements suivants
:
$A$: " $3$ succès exactement dans un ordre
précis préalablement défini (voir ci-dessous ) "
$(\underbrace{\color{blue}{S},\color{blue}{S},\color{blue}{S}}_{\color{blue}{3\, succès}}\underbrace{\color{red}{E},\color{red}{E},\color{red}{E},\cdots}_{\color{red}{(n-3)\, échecs}})$
${B}$ : " $3$ succès exactement
dans n'importe quel ordre "
on peut considérer les tirages
comme étant indépendants
donc on peut poser :$P(A)=\color{blue}{p}\times \color{red}{q}\times\color{blue}{p}\times\color{blue}{p}\times\color{red}{q\times\cdots \times q}=\color{blue}{p^3}\times\color{red}{q^{n-3}}$
$B$ est la réunion de plusieurs événements
de même probabilité que $A$ incompatibles. Il y a $\mathrm{C}_n^3$
(combinaisons ) emplacements
possibles de ces $3$ succès parmi les $n$ : $P(B)=\mathrm{C}_n^3\times\color{blue}{p^3}\color{black}{\times}\color{red}{q^{n-3}} $
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On peut généraliser ce résultat
à $k$ succès et donc $n - k$ échecs : $P(B)=\mathrm{C}_n^k\times\color{blue}{p^k}\color{black}{\times}\color{red}{q^{n-k}} $
Introduction à la distribution
binomiale
Dans une suite de $n$ épreuve de
Bernoulli, quand on s'intéresse au nombre $X$ de succès obtenus au cours
de cette suite, la probabilité de l'événement : " on obtient
dans un ordre quelconque $k$ succès et $n - k$ échecs " est égal
à $\fcolorbox{green}{yellow}{$P(B)=\mathrm{C}_n^k\times\color{blue}{p^k}\color{black}{\times}\color{red}{q^{n-k}}$}$
Pour aller plus loin
remarque :
$\displaystyle\sum_{k=0}^n\,\mathrm{C}_n^k\times p^k\times q^{n-k}$
$ =\mathrm{C}_n^0\times p^0\times q^{n}+\mathrm{C}_n^1\times p^1\times q^{n-1}+\cdots +\mathrm{C}_n^n\times p^n\times q^{0}$
$=(p+q)^n$
$=1$
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