1. Univers de l'expérience aléatoire

    L'expérience consiste à effectuer $3$ tirages successifs avec remise parmi un jeu de $52$ cartes. L'univers $\Omega$ est donc l'ensemble des triplets (ou 3-uplets) possibles formés par ces cartes.

    \[ \text{Card}(\Omega) = 52^3 = 140\,608 \]

  2. Calcul des probabilités

    Lors d'un seul tirage, la probabilité de tirer un pique (succÚs) est $p = \frac{13}{52} = \frac{1}{4}$. La probabilité de ne pas tirer de pique (échec) est donc $1 - p = \frac{3}{4}$.

    • $p(X=0)$ : L'Ă©lĂšve ne tire aucune carte pique (3 Ă©checs de suite). \[ p(X=0) = \left(\frac{3}{4}\right)^3 = \frac{27}{64} \]

    • $p(X=1)$ : L'Ă©lĂšve tire exactement une carte pique. Celle-ci peut apparaĂźtre au 1er, 2Ăšme ou 3Ăšme tirage ($3$ positions possibles). \[ p(X=1) = 3 \times \frac{1}{4} \times \left(\frac{3}{4}\right)^2 = \frac{27}{64} \]

    • $p(X=2)$ : L'Ă©lĂšve tire exactement deux cartes pique ($3$ positions possibles pour la carte qui n'est pas un pique). \[ p(X=2) = 3 \times \left(\frac{1}{4}\right)^2 \times \frac{3}{4} = \frac{9}{64} \]

    • $p(X=3)$ : L'Ă©lĂšve tire trois cartes pique (3 succĂšs de suite). \[ p(X=3) = \left(\frac{1}{4}\right)^3 = \frac{1}{64} \]

    Vérification : $\frac{27}{64} + \frac{27}{64} + \frac{9}{64} + \frac{1}{64} = \frac{64}{64} = 1$.


  3. Loi de probabilité de $X$

    Oui, la variable aléatoire $X$ suit une loi binomiale.

    Justification : L'expérience consiste en la répétition de $3$ épreuves de Bernoulli identiques et indépendantes (car les tirages se font avec remise). Pour chaque épreuve, le succÚs est défini par "la carte tirée est un pique".

    Les paramĂštres de cette loi sont :

    • Le nombre de rĂ©pĂ©titions : $n = 3$
    • La probabilitĂ© du succĂšs : $p = \frac{1}{4}$

    On note : $X \sim \mathcal{B}\left(3 ; \frac{1}{4}\right)$.


  4. Espérance et variance

    En appliquant directement les formules du cours pour une loi binomiale :

    L'espérance (le nombre moyen de piques obtenus) :

    \[ E(X) = n \times p = 3 \times \frac{1}{4} = \frac{3}{4} = 0,75 \]

    La variance :

    \[ Var(X) = n \times p \times (1-p) = 3 \times \frac{1}{4} \times \frac{3}{4} = \frac{9}{16} = 0,5625 \]