06 29 33 79 32 Je réserve ici

Ressources · 4ᵉ · Mathématiques · Devoir surveillé bilan

Devoir surveillé : Statistiques et probabilités

Maths 4ᵉ · un devoir qui mélange 2 chapitres, en 3 niveaux : ★ les bases, ★★ niveau DS classique, ★★★ pour aller plus loin. Sujets et corrigés détaillés, à faire en temps limité puis à corriger.

Niveau ★ — les bases · 55 min · noté sur 20 · calculatrice interdite sauf mention contraire.

benprofparticulier.frMathématiques · 4ᵉ

Devoir surveillé – Statistiques et probabilités — niveau ★

Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Mathématiques 4ᵉ

Nom : Date : Note : / 20

Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.

Exercice 1 – Les paniers de Léa

(4 pts)

Voici le nombre de paniers marqués par Léa lors de ses 9 derniers matchs de basket : 7 ; 12 ; 5 ; 9 ; 12 ; 8 ; 15 ; 6 ; 7.

  1. a)Calcule le nombre moyen de paniers marqués par match.
  2. b)Range la série dans l'ordre croissant, puis détermine sa médiane.
  3. c)Calcule l'étendue de la série. Que mesure-t-elle ?
  4. d)Calcule la fréquence des matchs où Léa a marqué strictement plus de 10 paniers : donne-la sous forme de fraction irréductible, puis en pourcentage arrondi à l'unité.

Exercice 2 – Le sac de jetons

(4 pts)

Un sac contient 5 jetons rouges, 8 jetons bleus et 7 jetons verts, indiscernables au toucher. On tire un jeton au hasard.

  1. a)Combien cette expérience a-t-elle d'issues ? Pourquoi peut-on parler d'équiprobabilité ?
  2. b)Calcule P(rouge).
  3. c)Calcule la probabilité de ne pas tirer un jeton vert.
  4. d)Combien de jetons rouges faut-il ajouter dans le sac pour avoir exactement une chance sur deux de tirer un jeton rouge ?

Exercice 3 – Le dé de Nour

(4 pts)

Nour a lancé 50 fois un dé équilibré à six faces. Résultats : face 1 : 7 fois ; face 2 : 9 fois ; face 3 : 8 fois ; face 4 : 10 fois ; face 5 : 6 fois ; face 6 : 10 fois.

  1. a)Calcule la fréquence d'apparition de la face 4, en décimal puis en pourcentage.
  2. b)Calcule la moyenne des 50 résultats obtenus.
  3. c)Détermine la médiane des 50 résultats en expliquant ta démarche.
  4. d)Quelle est la probabilité d'obtenir 4 avec ce dé ? Compare-la avec la fréquence trouvée et explique l'écart.

Exercice 4 – Les animaux de la classe

(4 pts)

On a demandé aux 25 élèves d'une classe combien d'animaux ils ont chez eux. Réponses : 0 animal : 6 élèves ; 1 animal : 9 élèves ; 2 animaux : 5 élèves ; 3 animaux : 3 élèves ; 4 animaux : 2 élèves.

  1. a)Calcule le nombre moyen d'animaux par élève.
  2. b)Détermine la médiane de cette série.
  3. c)On tire au hasard un élève de la classe. Quelle est la probabilité qu'il n'ait aucun animal ?
  4. d)Calcule la probabilité que l'élève tiré ait au plus un animal, puis déduis-en, avec l'événement contraire, la probabilité qu'il en ait au moins deux.

Exercice 5 – Vrai ou faux ?

(4 pts)

Pour chaque affirmation, réponds par vrai ou faux et justifie par un exemple, un contre-exemple ou une propriété du cours.

  1. a)« La médiane d'une série est toujours l'une des valeurs de la série. »
  2. b)« Une probabilité peut être égale à 1,2. »
  3. c)« Si on ajoute 2 à chaque valeur d'une série, la moyenne augmente de 2. »
  4. d)« On lance un dé à six faces : les événements « obtenir 2 » et « obtenir un nombre impair » sont contraires. »

Bon courage !

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

Voir le corrigé et le barème
benprofparticulier.frMathématiques · 4ᵉ

Corrigé et barème – Statistiques et probabilités — niveau ★

Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Mathématiques 4ᵉ

Exercice 1 – Les paniers de Léa

(4 pts)
  1. a)Somme des valeurs : 7+12+5+9+12+8+15+6+7=81. Moyenne : 81÷9=9. Léa marque en moyenne 9 paniers par match. (0,5 pt pour la somme + 0,5 pt pour la moyenne) (1)
  2. b)Série rangée : 5 ; 6 ; 7 ; 7 ; 8 ; 9 ; 12 ; 12 ; 15. Il y a 9 valeurs (nombre impair) : la médiane est la valeur du milieu, la 5ᵉ, soit 8 paniers. Il y a bien 4 valeurs avant et 4 valeurs après. (0,5 pt pour le rangement + 0,5 pt pour la médiane) (1)
  3. c)Étendue =15−5=10 paniers. Elle mesure l'écart entre le meilleur et le moins bon match, c'est-à-dire la dispersion des résultats de Léa. (0,5 pt pour le calcul + 0,5 pt pour l'interprétation) (1)
  4. d)Les matchs à plus de 10 paniers sont ceux à 12, 12 et 15 : effectif 3. Fréquence : 39=13≈0,333, soit environ 33 %. (0,5 pt pour l'effectif + 0,5 pt pour la fréquence et le pourcentage) (1)

Méthode — pour la médiane, on range toujours la série d'abord : la valeur « du milieu » d'une liste non rangée ne veut rien dire.

Exercice 2 – Le sac de jetons

(4 pts)
  1. a)Il y a 5+8+7=20 jetons, donc 20 issues. Les jetons sont indiscernables au toucher et tirés au hasard : chacun a la même chance d'être tiré, les 20 issues sont équiprobables. (0,5 pt pour le nombre d'issues + 0,5 pt pour la justification) (1)
  2. b)5 issues favorables sur 20 : P(rouge)=520=14=0,25. (1 pt) (1)
  3. c)P(vert)=720. « Ne pas tirer un vert » est l'événement contraire : 1−720=1320=0,65. (0,5 pt pour l'événement contraire + 0,5 pt pour le résultat) (1)
  4. d)Pour une chance sur deux, il faut autant de jetons rouges que de jetons non rouges. Il y a 8+7=15 jetons non rouges, il faut donc 15 jetons rouges : on en ajoute 15−5=10. Vérification : 1530=12. (0,5 pt pour le raisonnement + 0,5 pt pour le résultat vérifié) (1)

Astuce — l'expression « ne pas … » signale un événement contraire : calculer 1−P est souvent plus rapide que compter toutes les autres issues.

Exercice 3 – Le dé de Nour

(4 pts)
  1. a)Fréquence =1050=0,2, soit 20 %. (0,5 pt pour la fraction + 0,5 pt pour le pourcentage) (1)
  2. b)Somme des résultats : 1×7+2×9+3×8+4×10+5×6+6×10=7+18+24+40+30+60=179. Moyenne : 179÷50=3,58. (0,5 pt pour la somme pondérée + 0,5 pt pour la moyenne) (1)
  3. c)Il y a 50 valeurs (nombre pair) : la médiane est entre la 25ᵉ et la 26ᵉ valeur de la série rangée. Effectifs cumulés : 7 ; 16 ; 24 ; 34 ; 40 ; 50. Les valeurs de rang 25 à 34 valent 4, donc la 25ᵉ et la 26ᵉ valent 4 : la médiane est 4. (0,5 pt pour les effectifs cumulés + 0,5 pt pour la médiane) (1)
  4. d)Le dé est équilibré : 6 issues équiprobables, donc P(4)=16≈0,17. La fréquence 0,2 en est proche sans être égale : sur seulement 50 lancers, les fréquences fluctuent ; elles se rapprochent de 16 quand le nombre de lancers devient très grand. (0,5 pt pour la probabilité + 0,5 pt pour l'explication) (1)

Piège — une fréquence observée n'est pas une probabilité : elle change d'une série de lancers à l'autre, alors que la probabilité reste 16.

Exercice 4 – Les animaux de la classe

(4 pts)
  1. a)Somme : 0×6+1×9+2×5+3×3+4×2=0+9+10+9+8=36 animaux. Moyenne : 36÷25=1,44 animal par élève. (0,5 pt pour la somme + 0,5 pt pour la moyenne) (1)
  2. b)25 valeurs (nombre impair) : la médiane est la 13ᵉ valeur. Effectifs cumulés : 6 ; 15 ; … Les valeurs de rang 7 à 15 valent 1, donc la 13ᵉ vaut 1 : médiane =1 animal. (0,5 pt pour le rang + 0,5 pt pour la médiane) (1)
  3. c)25 élèves équiprobables, 6 sans animal : P=625=0,24. (1 pt) (1)
  4. d)« Au plus un animal » : 6+9=15 élèves, P=1525=35=0,6. « Au moins deux » est l'événement contraire : 1−0,6=0,4. Vérification : 5+3+225=1025=0,4. (0,5 pt + 0,5 pt) (1)

Erreur fréquente — diviser la somme 36 par le nombre de valeurs différentes (5) au lieu de l'effectif total (25) : une moyenne pondérée se divise toujours par l'effectif total.

Exercice 5 – Vrai ou faux ?

(4 pts)
  1. a)Faux. Contre-exemple : 2 ; 4 ; 6 ; 10. Il y a 4 valeurs : la médiane est entre 4 et 6, soit 4+62=5, qui n'est pas une valeur de la série. (0,5 pt pour la réponse + 0,5 pt pour le contre-exemple) (1)
  2. b)Faux : une probabilité est toujours comprise entre 0 et 1 ; 1,2>1. (0,5 pt + 0,5 pt) (1)
  3. c)Vrai. Avec n valeurs, la somme augmente de 2×n ; divisée par n, la moyenne augmente de 2. Exemple : 3 ; 5 ; 10 a pour moyenne 18÷3=6 et 5 ; 7 ; 12 a pour moyenne 24÷3=8. (0,5 pt pour la réponse + 0,5 pt pour la justification générale) (1)
  4. d)Faux. Ils sont incompatibles (2 n'est pas impair), mais pas contraires : les issues 4 et 6 ne réalisent aucun des deux. D'ailleurs 16+36=46≠1. (0,5 pt pour la réponse + 0,5 pt pour la justification) (1)

Méthode — pour prouver qu'une affirmation est fausse, un seul contre-exemple suffit ; pour prouver qu'elle est vraie, un exemple ne suffit pas, il faut un argument général.

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

Niveau ★★ — niveau DS classique · 55 min · noté sur 20 · calculatrice interdite sauf mention contraire.

benprofparticulier.frMathématiques · 4ᵉ

Devoir surveillé – Statistiques et probabilités — niveau ★★

Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Mathématiques 4ᵉ

Nom : Date : Note : / 20

Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.

Exercice 1 – La roue de la kermesse

(4 pts)

Une roue est partagée en 8 secteurs de même taille : 3 secteurs rapportent 0 point, 2 secteurs 5 points, 2 secteurs 10 points et 1 secteur 20 points. On fait tourner la roue, qui s'arrête au hasard sur un secteur.

  1. a)Les résultats « 0 point », « 5 points », « 10 points » et « 20 points » sont-ils équiprobables ? Donne la probabilité de chacun.
  2. b)Calcule la probabilité de marquer au moins 10 points, puis celle de marquer des points.
  3. c)Tom a fait tourner la roue 40 fois : 0 point 14 fois, 5 points 11 fois, 10 points 10 fois et 20 points 5 fois. Calcule le nombre moyen de points obtenus par lancer.
  4. d)Compare la fréquence de « 0 point » obtenue par Tom avec la probabilité de cet événement. Peut-on affirmer que la roue est truquée ?

Exercice 2 – Deux dés à quatre faces

(4 pts)

On lance deux dés équilibrés à quatre faces numérotées de 1 à 4, un rouge et un bleu, et on additionne les deux résultats.

  1. a)Construis un tableau à double entrée donnant toutes les sommes possibles. Combien y a-t-il d'issues ?
  2. b)Calcule la probabilité d'obtenir une somme égale à 5.
  3. c)Calcule la probabilité d'obtenir une somme d'au moins 7.
  4. d)On considère la série des 16 sommes du tableau. Calcule sa moyenne et sa médiane.

Exercice 3 – Le cross du collège

(4 pts)

Les temps (en minutes) de 40 coureurs sur 1 km ont été regroupés en classes : [3;4[ : 6 coureurs ; [4;5[ : 14 coureurs ; [5;6[ : 12 coureurs ; [6;7[ : 8 coureurs.

  1. a)L'entraîneur affirme : « Plus de la moitié des coureurs ont mis moins de 5 minutes. » A-t-il raison ?
  2. b)À l'aide du milieu de chaque classe, calcule une valeur approchée du temps moyen, puis convertis-la en minutes et secondes.
  3. c)Peut-on connaître l'étendue exacte de la série ? Donne une valeur qu'elle ne peut pas atteindre ni dépasser.
  4. d)On choisit au hasard un coureur parmi ceux qui ont mis moins de 5 minutes. Quelle est la probabilité qu'il ait mis moins de 4 minutes ?

Exercice 4 – Problème — les sachets de bonbons

(4 pts)

Un fabricant annonce « 30 bonbons par sachet ». Un contrôleur compte les bonbons de 20 sachets : 28 bonbons : 2 sachets ; 29 bonbons : 3 sachets ; 30 bonbons : 8 sachets ; 31 bonbons : 5 sachets ; 32 bonbons : 2 sachets.

  1. a)Calcule le nombre moyen de bonbons par sachet.
  2. b)Détermine la médiane de cette série.
  3. c)On prend au hasard un des 20 sachets contrôlés. Quelle est la probabilité qu'il contienne moins de 30 bonbons ?
  4. d)Le fabricant affirme aussi : « La probabilité qu'un sachet contienne au moins 30 bonbons est 0,9. » Le contrôle confirme-t-il cette affirmation ? Rédige ta réponse.

Exercice 5 – Qui a raison ?

(4 pts)

Chaque élève fait une affirmation. Dis si elle est vraie ou fausse et justifie.

  1. a)Sarah : « La moyenne d'une série est toujours comprise entre la plus petite et la plus grande valeur. »
  2. b)Hugo : « Un sac contient 3 boules rouges et 2 boules noires. Il y a deux couleurs, donc P(rouge)=12. »
  3. c)Nina : « Les séries A : 10 ; 10 ; 10 et B : 0 ; 10 ; 20 ont la même moyenne et la même médiane, donc elles se ressemblent. »
  4. d)Adam : « On lance deux pièces équilibrées. Il y a trois résultats : deux Pile, deux Face, un Pile et un Face. Chacun a une probabilité de 13. »

Bon courage !

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

Voir le corrigé et le barème
benprofparticulier.frMathématiques · 4ᵉ

Corrigé et barème – Statistiques et probabilités — niveau ★★

Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Mathématiques 4ᵉ

Exercice 1 – La roue de la kermesse

(4 pts)
  1. a)Non : ce sont les 8 secteurs qui sont équiprobables, pas les résultats. P(0)=38 ; P(5)=28=14 ; P(10)=14 ; P(20)=18. Vérification : 3+2+2+18=1. (0,5 pt pour la réponse justifiée + 0,5 pt pour les probabilités) (1)
  2. b)« 10 points » et « 20 points » sont incompatibles : P=28+18=38. « Marquer des points » est le contraire de « 0 point » : 1−38=58. (0,5 pt + 0,5 pt) (1)
  3. c)Somme des points : 0×14+5×11+10×10+20×5=0+55+100+100=255. Moyenne : 255÷40=6,375 points par lancer. (0,5 pt pour la somme + 0,5 pt pour la moyenne) (1)
  4. d)Fréquence : 1440=0,35 ; probabilité : 38=0,375. L'écart est faible : sur 40 lancers, il est normal que la fréquence fluctue autour de la probabilité. On ne peut pas conclure que la roue est truquée ; il faudrait un très grand nombre de lancers. (0,5 pt pour la comparaison + 0,5 pt pour la conclusion) (1)

Piège — des résultats différents ne sont pas forcément équiprobables : on revient toujours à des issues de même chance (ici les secteurs) avant d'appliquer la formule.

Exercice 2 – Deux dés à quatre faces

(4 pts)
  1. a)Rouge 1 : 2 ; 3 ; 4 ; 5. Rouge 2 : 3 ; 4 ; 5 ; 6. Rouge 3 : 4 ; 5 ; 6 ; 7. Rouge 4 : 5 ; 6 ; 7 ; 8 (bleu de 1 à 4 en colonnes). Il y a 4×4=16 issues équiprobables. (0,5 pt pour le tableau + 0,5 pt pour le nombre d'issues) (1)
  2. b)La somme 5 apparaît 4 fois (1+4, 2+3, 3+2, 4+1) : P=416=14. (0,5 pt pour le dénombrement + 0,5 pt pour la probabilité) (1)
  3. c)Sommes 7, 7 et 8 : 3 cases, donc P=316. (0,5 pt pour le dénombrement + 0,5 pt pour la probabilité) (1)
  4. d)Série rangée : 2 ; 3 ; 3 ; 4 ; 4 ; 4 ; 5 ; 5 ; 5 ; 5 ; 6 ; 6 ; 6 ; 7 ; 7 ; 8. Somme : 2+2×3+3×4+4×5+3×6+2×7+8=2+6+12+20+18+14+8=80 ; moyenne 80÷16=5. 16 valeurs : la médiane est entre la 8ᵉ et la 9ᵉ valeur, qui valent 5 : médiane =5. (0,5 pt pour la moyenne + 0,5 pt pour la médiane) (1)

Erreur fréquente — prendre les sommes possibles (2 à 8, soit 7 valeurs) pour des issues équiprobables : la somme 5 s'obtient de quatre façons, la somme 8 d'une seule.

Exercice 3 – Le cross du collège

(4 pts)
  1. a)Moins de 5 minutes : 6+14=20 coureurs, soit 2040=12, exactement la moitié et non plus de la moitié : il a tort. (0,5 pt pour le calcul + 0,5 pt pour la conclusion) (1)
  2. b)Milieux : 3,5 ; 4,5 ; 5,5 ; 6,5. Somme : 3,5×6+4,5×14+5,5×12+6,5×8=21+63+66+52=202. Moyenne approchée : 202÷40=5,05 min ; 0,05×60=3 s, soit environ 5 min 3 s. (0,5 pt pour la moyenne + 0,5 pt pour la conversion) (1)
  3. c)Non : on ne connaît pas les temps exacts, seulement les classes. Le plus rapide a mis au moins 3 min, le plus lent strictement moins de 7 min : l'étendue est strictement inférieure à 7−3=4 min. (0,5 pt pour la réponse + 0,5 pt pour la majoration) (1)
  4. d)Parmi les 20 coureurs de moins de 5 minutes (issues équiprobables), 6 ont mis moins de 4 minutes : P=620=310=0,3. (0,5 pt pour le dénombrement + 0,5 pt pour la probabilité) (1)

Astuce — avec des données regroupées en classes, on n'obtient que des estimations ou des encadrements : on raisonne sur les bornes des classes, jamais sur des valeurs inventées.

Exercice 4 – Problème — les sachets de bonbons

(4 pts)
  1. a)Somme : 28×2+29×3+30×8+31×5+32×2=56+87+240+155+64=602. Moyenne : 602÷20=30,1 bonbons. (0,5 pt pour la somme + 0,5 pt pour la moyenne) (1)
  2. b)20 valeurs : la médiane est entre la 10ᵉ et la 11ᵉ valeur. Effectifs cumulés : 2 ; 5 ; 13 ; … Les rangs 6 à 13 valent 30, donc la 10ᵉ et la 11ᵉ valent 30 : médiane =30 bonbons. (0,5 pt pour les effectifs cumulés + 0,5 pt pour la médiane) (1)
  3. c)Moins de 30 bonbons : 2+3=5 sachets sur 20 : P=520=14=0,25. (0,5 pt + 0,5 pt) (1)
  4. d)Au moins 30 bonbons : 8+5+2=15 sachets, fréquence 1520=0,75. Avec une probabilité de 0,9, on attendrait environ 18 sachets sur 20. L'écart est net, mais 20 sachets, c'est peu : le contrôle rend l'affirmation douteuse sans la réfuter avec certitude ; il faudrait contrôler beaucoup plus de sachets. (0,5 pt pour la fréquence + 0,5 pt pour la conclusion nuancée) (1)

Méthode — pour juger une probabilité annoncée, on la confronte à une fréquence observée ; plus l'échantillon est grand, plus la conclusion est fiable.

Exercice 5 – Qui a raison ?

(4 pts)
  1. a)Vrai. Chaque valeur est inférieure ou égale à la plus grande, donc la somme des n valeurs est au plus n fois la plus grande, et la moyenne (somme divisée par n) est au plus égale à la plus grande valeur. Même raisonnement avec la plus petite. (0,5 pt pour la réponse + 0,5 pt pour la justification) (1)
  2. b)Faux. Les 5 boules sont équiprobables, 3 sont rouges : P(rouge)=35=0,6. Les deux couleurs n'ont pas la même chance. (0,5 pt + 0,5 pt) (1)
  3. c)Moyennes : 30÷3=10 pour les deux ; médianes : 10 pour les deux. Mais les étendues valent 10−10=0 et 20−0=20 : B est très dispersée, A pas du tout. Nina a tort : moyenne et médiane ne disent rien de la dispersion. (0,5 pt pour les indicateurs + 0,5 pt pour la conclusion) (1)
  4. d)Faux. Tableau des issues : PP, PF, FP, FF, soit 4 issues équiprobables. P(deux Pile)=14, P(deux Face)=14, P(un de chaque)=24=12. (0,5 pt pour le tableau + 0,5 pt pour les probabilités) (1)

Erreur fréquente — Hugo et Adam commettent la même faute : compter des résultats au lieu d'issues de même chance, comme on confondrait en statistiques les valeurs et leurs effectifs.

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

Niveau ★★★ — pour aller plus loin · 60 min · noté sur 20 · calculatrice interdite sauf mention contraire.

benprofparticulier.frMathématiques · 4ᵉ

Devoir surveillé – Statistiques et probabilités — niveau ★★★

Durée : 60 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Mathématiques 4ᵉ

Nom : Date : Note : / 20

Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.

Exercice 1 – Automatismes justifiés

(3 pts)

Vrai ou faux ? Chaque réponse doit être justifiée par un calcul ou un argument.

  1. a)« Avec un dé équilibré à 12 faces numérotées de 1 à 12, la probabilité d'obtenir un diviseur de 12 est 12. »
  2. b)« La moyenne de la série 2,4 ; 3,1 ; 2,6 ; 3,9 est 3 et sa médiane aussi. »
  3. c)« Deux événements incompatibles peuvent avoir pour probabilités 0,6 et 0,5. »

Exercice 2 – Calculs sans calculatrice

(4 pts)

Les 24 copies d'un contrôle ont obtenu les notes suivantes : 8 (3 copies) ; 11 (5 copies) ; 12 (6 copies) ; 14 (7 copies) ; 17 (3 copies).

  1. a)Calcule la moyenne de la classe.
  2. b)Détermine la note médiane.
  3. c)On tire une copie au hasard. Calcule la probabilité que sa note soit strictement inférieure à la médiane, sous forme de fraction irréductible.
  4. d)Sans poser de division, compare la fréquence des notes d'au moins 14 avec 0,4.

Exercice 3 – Recherche — les notes mystères

(5 pts)

Une série de cinq notes entières, rangées dans l'ordre croissant a≤b≤c≤d≤e, a pour médiane 14, pour étendue 6 et pour moyenne 12,4. On cherche toutes les séries possibles.

  1. a)Donne la valeur de c et la somme des cinq notes. Exprime e en fonction de a.
  2. b)Montre que a≥8 et que b+d=42−2a.
  3. c)Montre que a ne peut pas valoir 10, ni aucune valeur plus grande. Quelles sont les valeurs possibles de a ?
  4. d)Trouve toutes les séries possibles et justifie que tu n'en as oublié aucune.
  5. e)Pour chaque série trouvée, on tire une des cinq notes au hasard. Dans quelle série la probabilité de tirer 14 vaut-elle 25 ?

Exercice 4 – Problème — le stand des produits

(4 pts)

À un stand de fête, on tire au hasard une boule dans l'urne A, qui contient trois boules numérotées 1, 2, 3, puis une boule dans l'urne B, qui contient quatre boules numérotées 1, 2, 3, 4. On multiplie les deux numéros. Une partie coûte 1 euro ; si le produit vaut au moins 8, le joueur gagne un lot que l'organisateur a payé 3 euros.

  1. a)Quelle est la probabilité de gagner ? Justifie à l'aide d'un tableau.
  2. b)Calcule la moyenne et la médiane de la série des 12 produits du tableau. Pourquoi la moyenne est-elle plus grande que la médiane ?
  3. c)L'organisateur prévoit 200 parties. Estime son bénéfice.
  4. d)Quel prix peut-il payer au plus pour chaque lot s'il veut un bénéfice d'environ 100 euros sur ces 200 parties ?

Exercice 5 – Pour aller plus loin — le dé à n faces

(4 pts)

Un dé équilibré possède n faces numérotées de 1 à n (avec n≥2). On étudie la série des n numéros 1 ; 2 ; … ; n.

  1. a)Pour n=6, puis pour n=7, calcule la moyenne et la médiane des numéros.
  2. b)On note S=1+2+…+n. En écrivant aussi S=n+(n−1)+…+1 et en ajoutant terme à terme, montre que 2S=n(n+1). Déduis-en que la moyenne des numéros vaut n+12.
  3. c)Montre que la médiane vaut aussi n+12 (distingue le cas n impair et le cas n pair).
  4. d)Pour quelles valeurs de n la probabilité d'obtenir un numéro strictement supérieur à la moyenne vaut-elle exactement 12 ?

Bon courage !

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

Voir le corrigé et le barème
benprofparticulier.frMathématiques · 4ᵉ

Corrigé et barème – Statistiques et probabilités — niveau ★★★

Durée : 60 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Mathématiques 4ᵉ

Exercice 1 – Automatismes justifiés

(3 pts)
  1. a)Vrai. Diviseurs de 12 : 1, 2, 3, 4, 6, 12, soit 6 issues favorables sur 12 équiprobables : 612=12. (0,5 pt pour la liste + 0,5 pt pour la probabilité) (1)
  2. b)Faux. Somme : (2,4+2,6)+(3,1+3,9)=5+7=12, moyenne 12÷4=3 : c'est juste pour la moyenne. Série rangée : 2,4 ; 2,6 ; 3,1 ; 3,9 ; médiane =2,6+3,12=2,85≠3. (0,5 pt pour la moyenne + 0,5 pt pour la médiane) (1)
  3. c)Faux. S'ils sont incompatibles, P(A ou B)=0,6+0,5=1,1, ce qui est impossible car une probabilité ne dépasse pas 1. (0,5 pt pour la réponse + 0,5 pt pour l'argument) (1)

Astuce — regrouper les termes qui « tombent juste » (2,4+2,6 et 3,1+3,9) rend le calcul mental rapide et sûr.

Exercice 2 – Calculs sans calculatrice

(4 pts)
  1. a)Somme : 8×3+11×5+12×6+14×7+17×3=24+55+72+98+51=300. Moyenne : 30024=252=12,5. (0,5 pt pour la somme + 0,5 pt pour la moyenne) (1)
  2. b)24 valeurs : la médiane est entre la 12ᵉ et la 13ᵉ note. Effectifs cumulés : 3 ; 8 ; 14 ; … Les rangs 9 à 14 valent 12 : médiane =12. (0,5 pt pour les effectifs cumulés + 0,5 pt pour la médiane) (1)
  3. c)Notes inférieures à 12 : 3+5=8 copies sur 24 équiprobables : P=824=13. (0,5 pt pour le dénombrement + 0,5 pt pour la fraction irréductible) (1)
  4. d)Au moins 14 : 7+3=10 copies, fréquence 1024=512. Or 0,4=25. Au dénominateur 60 : 512=2560 et 25=2460. Donc la fréquence est légèrement supérieure à 0,4. (0,5 pt pour la fréquence + 0,5 pt pour la comparaison) (1)

Méthode — pour comparer une fraction et un décimal sans calculatrice, on écrit le décimal en fraction, puis on met les deux fractions au même dénominateur.

Exercice 3 – Recherche — les notes mystères

(5 pts)
  1. a)Avec 5 valeurs rangées, la médiane est la 3ᵉ : c=14. Somme =5×12,4=62. Étendue : e−a=6, donc e=a+6. (0,5 pt pour c et la somme + 0,5 pt pour e) (1)
  2. b)e≥c=14, donc a+6≥14 et a≥8. Ensuite a+b+14+d+(a+6)=62, soit 2a+b+d+20=62, d'où b+d=42−2a. (0,5 pt + 0,5 pt) (1)
  3. c)Si a=10 : b+d=42−20=22, mais b≥10 et d≥14 imposent b+d≥24 : impossible. Si a>10, b+d=42−2a est encore plus petit (moins de 22) alors que b+d≥a+14 est encore plus grand (plus de 24) : impossible. Donc a=8 ou a=9. (0,5 pt pour le cas a=10 + 0,5 pt pour la généralisation et la conclusion) (1)
  4. d)Cas a=8 : e=14, donc d=14 (car 14≤d≤e) et b=42−16−14=12, avec 8≤12≤14 : série 8 ; 12 ; 14 ; 14 ; 14. Cas a=9 : e=15, b+d=24 et d∈{14;15}. Si d=14, b=10 : série 9 ; 10 ; 14 ; 14 ; 15. Si d=15, b=9 : série 9 ; 9 ; 14 ; 15 ; 15. Tous les cas de a puis de d ont été examinés : il y a exactement 3 séries. Vérification : chaque somme vaut 62 et chaque étendue 6. (0,5 pt pour le cas a=8 + 1 pt pour les deux séries du cas a=9) (1)
  5. e)Probabilités de tirer 14 : 35 dans la première série, 25 dans la deuxième, 15 dans la troisième. C'est la série 9 ; 10 ; 14 ; 14 ; 15. (0,5 pt) (1)

Méthode — dans une recherche de toutes les solutions, on fixe la variable qui a le moins de valeurs possibles (a), puis on épuise les cas un par un : c'est ce qui garantit qu'aucune solution n'est oubliée.

Exercice 4 – Problème — le stand des produits

(4 pts)
  1. a)Tableau (A en lignes, B en colonnes) : A =1 : 1 ; 2 ; 3 ; 4. A =2 : 2 ; 4 ; 6 ; 8. A =3 : 3 ; 6 ; 9 ; 12. Il y a 3×4=12 issues équiprobables, dont 3 gagnantes (8, 9, 12) : P(gagner)=312=14. (0,5 pt pour le tableau + 0,5 pt pour la probabilité) (1)
  2. b)Série rangée : 1 ; 2 ; 2 ; 3 ; 3 ; 4 ; 4 ; 6 ; 6 ; 8 ; 9 ; 12. Somme =60, moyenne =60÷12=5. Médiane : entre la 6ᵉ et la 7ᵉ valeur, 4+42=4. Les grandes valeurs 9 et 12 tirent la moyenne vers le haut, alors que la médiane ne dépend que du rang. (0,5 pt pour les deux indicateurs + 0,5 pt pour l'explication) (1)
  3. c)Sur un grand nombre de parties, la fréquence des gains est proche de 14 : environ 200×14=50 gagnants. Recette : 200 euros ; coût des lots : 50×3=150 euros ; bénéfice estimé : 200−150=50 euros. (0,5 pt pour le nombre de gagnants + 0,5 pt pour le bénéfice) (1)
  4. d)Soit p le prix d'un lot en euros : 200−50p=100, donc 50p=100 et p=2. Il peut payer au plus environ 2 euros par lot. (0,5 pt pour l'équation + 0,5 pt pour la solution) (1)

Piège — sur 200 parties, il n'y aura pas exactement 50 gagnants : le bénéfice calculé est une estimation, d'autant plus fiable que le nombre de parties est grand.

Exercice 5 – Pour aller plus loin — le dé à n faces

(4 pts)
  1. a)n=6 : somme 21, moyenne 21÷6=3,5 ; médiane entre 3 et 4 : 3,5. n=7 : somme 28, moyenne 28÷7=4 ; médiane : 4ᵉ valeur, 4. (0,5 pt par valeur de n) (1)
  2. b)Terme à terme : 1+n=n+1, 2+(n−1)=n+1, …, n+1=n+1. On obtient n sommes égales à n+1, donc 2S=n(n+1) et S=n(n+1)2. Moyenne =Sn=n+12. (0,5 pt pour 2S + 0,5 pt pour la moyenne) (1)
  3. c)Ici, chaque numéro est égal à son rang. Si n est impair, la médiane est la valeur de rang n+12, donc elle vaut n+12. Si n est pair, elle est la moyenne des valeurs de rangs n2 et n2+1 : 12(n2+n2+1)=n+12. (0,5 pt par cas) (1)
  4. d)Si n est pair, n+12 n'est pas entier ; les numéros strictement supérieurs sont n2+1, …, n, soit n2 numéros : P=n2÷n=12. Si n est impair, n+12 est un numéro ; les numéros strictement supérieurs sont au nombre de n−n+12=n−12 : P=n−12n<n2n=12. Réponse : exactement pour n pair. Contrôle : n=6 donne 36, n=7 donne 37. (0,5 pt pour le cas pair + 0,5 pt pour le cas impair et la conclusion) (1)

Astuce — avant une preuve générale, on teste de petites valeurs de n pour repérer ce qui change, puis on sépare les cas (ici n pair et n impair).

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

Les chapitres de ce devoir 2 chapitres

Avant le devoir : relis le cours, refais les exercices et le devoir surveillé de chaque chapitre.

Besoin d'un coup de main ?

Accompagnement en tête-à-tête, à Marseille ou en visio — du CE2 à la Terminale. Premier cours sans engagement, bilan de départ offert.

Cours particuliers au collège · Au lycée · Aide aux devoirs