sujet : amérique du nord

indications pour l'exercice 2 : candidats ayant suivi l'enseignement de spécialité

Les parties I et II sont indépendantes.

partie I   (calculs exacts demandés)

Sur une route, deux intersections successives "a" et "b" sont munies de feux tricolores. On suppose que ces feux ne sont pas synchronisés et fonctionnent de manière indépendante. On admet que :
La probabilité que le feu de "a" soit vert est égale à  ${\displaystyle \frac{3}{4}}$. La probabilité que le feu de "b" soit vert est égale à ${\displaystyle \frac{1}{2}}$

On note A l'évènement : « le feu de "a" est vert », B l'évènement « le feu de "b" est vert ».

Un automobiliste passe successivement aux deux intersections "a" et " b".

1. Calculer la probabilité qu'à son passage, les deux feux soient verts.

   Les feux ne sont pas synchronisés et fonctionnent de manière indépendante or si A et B sont deux évènements indépendants alors $$\begin{array}{lll}p\left(A\cap B\right)& =& p\left(A\right)\times p\left(B\right)\end{array}$$

2. Calculer la probabilité qu'à son passage, il rencontre au moins un feu vert.

partie II   (résultats demandés à ${10}^{-2}$ près)

Pour se rendre à son travail, Mathurin rencontre une succession d'intersections de feux tricolores dont le fonctionnement est décrit ci-dessous :

À chaque intersection :

• Si le feu est vert, il le sera à l'intersection suivante avec la probabilité 0,9 ou sera rouge avec la probabilité 0,05.
• Si le feu est orange, il le sera à l'intersection suivante avec la probabilité 0,1 ou sera vert avec la probabilité 0,8.
• Si le feu est rouge, il le sera à l'intersection suivante avec la probabilité 0,5 ou sera orange avec la probabilité 0,05.

n étant un entier naturel non nul, on note :

• $V_n$ la probabilité que Mathurin rencontre un feu vert à la n-ième intersection,
• $O_n$ la probabilité que Mathurin rencontre un feu orange à la n-ième intersection,
• $R_n$ la probabilité que Mathurin rencontre un feu rouge à la n-ième intersection,
• $P_n=\left(\begin{array}{ccc}{V}_n& O_n& R_n\end{array}\right)$ la matrice traduisant l'état probabiliste du n-ième feu tricolore.

1. 1. Construire un graphe probabiliste pour décrire cette situation.

      Il s'agit de représenter un système pouvant se trouver dans trois états V (vert), O (orange) et R (rouge) par un graphe dont les sommets sont les états du système, et où l'on associe à chaque transition de l'état i vers l'état j, une arête orientée, pondérée par la probabilité conditionnelle d'être dans l'état j à l'instant $n+1$ sachant que l'on est dans l'état i à l'instant n.

   2. Donner la matrice de transition M complétée de ce graphe : $M=\left(\begin{array}{lcl}\cdots & \mathrm{0,05}& \mathrm{0,05}\\ \mathrm{0,8}& \cdots & \mathrm{0,1}\\ \mathrm{0,45}& \cdots & \mathrm{0,5}\end{array}\right)$

2. 1. Si le premier feu rencontré est vert, donner la matrice $P_1$ de l'état initial puis calculer $P_2$.

   2. On donne $P_3=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{0,87}& \mathrm{0,05}& \mathrm{0,08}\end{array}\right)$. Quelle est la probabilité que le quatrième feu soit vert ?

3. Si le premier feu rencontré est rouge, donner la matrice $P_1$ de l'état initial puis calculer $P_2$.

4. On remarque que, quelle que soit la couleur du premier feu rencontré, on obtient à partir d'un certain rang n : $P_n=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{0,85}& \mathrm{0,05}& \mathrm{0,10}\end{array}\right)$.
   Donner une interprétation concrète de ce résultat.

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