Soit $A,B$ 2 événement tels que: $$p(\overline{A\cup B})=\frac{1}{6}\quad p(A\cap B)=\frac{1}{4}\quad p(\overline{A})=\frac{1}{4}$$ les événements $~A,B~$ sont-ils:
- indépendants? justifier votre réponse.
- équiprobables? justifier votre réponse.
Conseil méthodologique : Cherchez attentivement cet exercice au brouillon pendant 15 à 30 minutes avant de consulter la solution détaillée ci-dessous.
Soit $A,B$ 2 événement tels que: $$p(\overline{A\cup B})=\frac{1}{6}\quad p(A\cap B)=\frac{1}{4}\quad p(\overline{A})=\frac{1}{4}$$ les événements $~A,B~$ sont-ils:
Cet exercice se résout de manière particulièrement élégante et rapide en utilisant exclusivement les propriétés des évènements contraires, ce qui permet de s'épargner le calcul direct de $p(A)$ et $p(B)$.
Deux évènements sont indépendants si et seulement si leurs évènements contraires $\overline{A}$ et $\overline{B}$ le sont. Déterminons $p(\overline{B})$ en utilisant la formule de l'union sur les évènements contraires.
Traduction des données (Lois de De Morgan) :
L'évènement contraire de l'union est l'intersection des contraires :
\[p(\overline{A\cup B}) = p(\overline{A} \cap \overline{B}) = \frac{1}{6}\]L'évènement contraire de l'intersection est l'union des contraires :
\[p(\overline{A\cap B}) = p(\overline{A} \cup \overline{B}) = 1 - p(A \cap B) = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4}\]Calcul de $p(\overline{B})$ :
On applique la formule de la probabilité d'une union aux évènements $\overline{A}$ et $\overline{B}$ :
\[p(\overline{A} \cup \overline{B}) = p(\overline{A}) + p(\overline{B}) - p(\overline{A} \cap \overline{B})\]En remplaçant par les valeurs déduites précédemment :
\[\frac{3}{4} = \frac{1}{4} + p(\overline{B}) - \frac{1}{6}\]On isole $p(\overline{B})$ :
\[p(\overline{B}) =\frac{3}{6} + \frac{1}{6} = \frac{2}{3}\]Conclusion sur l'indépendance :
Vérifions la relation d'indépendance pour les évènements contraires :
\[p(\overline{A}) \times p(\overline{B}) = \frac{1}{4} \times \frac{2}{3} = \frac{2}{12} = \frac{1}{6}\]On constate que $p(\overline{A} \cap \overline{B}) = p(\overline{A}) \times p(\overline{B})$. Les évènements $\overline{A}$ et $\overline{B}$ sont indépendants, donc $A$ et $B$ sont également indépendants.
Dans la même logique, on montre sans peine que deux évènements sont équiprobables si et seulement si leurs évènements contraires le sont :
\[ p(A) = p(B) \iff 1 - p(A) = 1 - p(B) \iff p(\overline{A}) = p(\overline{B}) \]Or, d'après l'énoncé et nos calculs précédents :
Puisque $p(\overline{A}) \neq p(\overline{B})$, on en déduit immédiatement que les évènements $A$ et $B$ ne sont pas équiprobables.