Retour au fil
E

Variable aléatoire et espérance

Niveau 7 · Terminale

Rappel éclair· On réveille ce que tu sais déjà avant d'attaquer.

Rappel : une pièce équilibrée est lancée 2 fois, X compte les piles. Combien vaut P(X = 1), en écriture décimale ?

Le cours en entier

À relire à tout moment, y compris pendant les exercices.

Sur une fête foraine, un stand propose une roue : certains secteurs font gagner 5 euros, d'autres 1 euro, d'autres rien. Le hasard décide du secteur, mais toi, ce qui t'intéresse, c'est le NOMBRE gagné. Une variable aléatoire, c'est exactement cela : une machine qui associe un nombre à chaque issue d'une expérience aléatoire. On la note souvent X.

Pour décrire complètement X, on dresse le tableau de sa loi de probabilité : sur la première ligne, toutes les valeurs possibles de X ; sur la seconde, la probabilité de chacune. Vérification obligatoire : la somme des probabilités doit faire exactement 1. Si ce n'est pas le cas, une valeur a été oubliée ou un calcul est faux.

Vient alors la question à mille euros : combien gagne-t-on EN MOYENNE ? C'est l'espérance de X, notée E(X). Formule : on multiplie chaque valeur par sa probabilité, puis on additionne tout. E(X) = x1 × p1 + x2 × p2 + etc. C'est une moyenne pondérée : les valeurs très probables pèsent lourd, les valeurs rares pèsent peu.

Attention à l'interprétation, c'est là que tout le monde trébuche : l'espérance ne prédit PAS le résultat d'une partie. Elle dit ce que devient le gain moyen par partie quand on joue un très grand nombre de fois. Une espérance de 1,5 euro ne garantit rien sur la prochaine partie, mais sur mille parties, ton gain moyen s'en approchera.

L'espérance permet de juger un jeu : si X représente le gain net (gains moins mise), alors E(X) > 0 signifie un jeu favorable au joueur, E(X) < 0 un jeu défavorable, et E(X) = 0 un jeu équitable. Devine dans quelle catégorie tombent les loteries réelles... À toi de le vérifier par le calcul !

L'exemple, pas à pas

Une roue de loterie donne un gain X en euros avec la loi suivante : X = 5 avec probabilité 0,2 ; X = 1 avec probabilité 0,5 ; X = 0 avec probabilité 0,3. Calcule E(X).

  1. 0,2 + 0,5 + 0,3 = 1

    Je vérifie d'abord la loi : les probabilités s'additionnent bien à 1. Tout est en ordre.

  2. 5 × 0,2 = 1 ; 1 × 0,5 = 0,5 ; 0 × 0,3 = 0

    Je multiplie chaque valeur par sa probabilité : chaque produit est la contribution de cette valeur à la moyenne.

  3. E(X) = 1 + 0,5 + 0 = 1,5

    J'additionne les contributions : l'espérance vaut 1,5 euro. Sur un grand nombre de parties, le gain moyen tend vers 1,50 euro par partie.

Résultat : E(X) = 1,5 euro.

Un ticket coûte 2 euros et fait gagner 10 euros avec une probabilité de 0,1 (sinon rien). X est le gain NET du joueur. Établis la loi de X et calcule E(X).

  1. gagnant : X = 10 - 2 = 8 (p = 0,1)

    Si le ticket gagne, le joueur reçoit 10 euros mais en a dépensé 2 : gain net 8 euros, avec probabilité 0,1.

  2. perdant : X = -2 (p = 0,9)

    Sinon, le joueur perd sa mise : gain net -2 euros, avec probabilité 0,9. Les probabilités font bien 1.

  3. E(X) = 8 × 0,1 + (-2) × 0,9 = 0,8 - 1,8 = -1

    L'espérance est négative : en moyenne, le joueur perd 1 euro par ticket. Le jeu est défavorable au joueur.

Résultat : E(X) = -1 euro : jeu défavorable au joueur.