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Probabilités et logarithmes

Posté par
Luxio
24-10-22 à 11:55

Une urne contient initialement a \in N^*
boules blanches et b \in N^* boules noires. On effectue des tirages successifs, en remettant après chaque tirage la boule tirée et en ajoutant  c \in N^* boules de la même couleur.
1) Calculer, pour tout n \in N^* la probabilité p_n d'obtenir la première boule blanche au n-ième tirage
2) On note pour tout n \in N^*, C_n l'évènement "les n premiers tirages ont donné une boule noire". Calculer la limite de la suite de terme général ln(P(C_n))
3) Déduire du résultat précédent que l'évènement "obtenir une boule blanche" est quasi-certain

J'en suis au point où :
1) J'ai trouvé p_n = \prod_{k=0}^{n-2}{\frac{2^kb}{a+2^kb}}* \frac{a}{a+2^{n-1}}
2) J'ai trouvé que la limite du logarithme est égale à 0
3) Je n'arrive pas à faire de lien entre la question 2 et 3, et je ne comprends pas ce qu'un log vient faire ici.

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 11:58

Luxio @ 24-10-2022 à 11:55

Une urne contient initialement a \in N^*
boules blanches et b \in N^* boules noires. On effectue des tirages successifs, en remettant après chaque tirage la boule tirée et en ajoutant  c \in N^* boules de la même couleur.
1) Calculer, pour tout n \in N^* la probabilité p_n d'obtenir la première boule blanche au n-ième tirage
2) On note pour tout n \in N^*, C_n l'évènement "les n premiers tirages ont donné une boule noire". Calculer la limite de la suite de terme général ln(P(C_n))
3) Déduire du résultat précédent que l'évènement "obtenir une boule blanche" est quasi-certain

J'en suis au point où :
1) J'ai trouvé p_n = \prod_{k=0}^{n-2}{\frac{2^kb}{a+2^kb}}* \frac{a}{a+2^{n-1}}
2) J'ai trouvé que la limite du logarithme est égale à 0
3) Je n'arrive pas à faire de lien entre la question 2 et 3, et je ne comprends pas ce qu'un log vient faire ici.

J'ai oublié de préciser, mais bonjour à tous bien évidemment

Posté par
ty59847
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 12:05

Quand on a une formule compliquée, c'est toujours utile de vérifier si cette formule colle pour certaines valeurs particulières de n.

Par exemple, la proba d'avoir une boule blanche au 1er tirage, c'est combien ?  ( on oublie l'histoire des tirages successifs, on fait un seul tirage, quelle est la proba d'avoir une boule blanche).

Est-ce que ta formule donne ce résultat, quand on remplace n par 1 ?

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 12:16

salut

et il est étonnant de ne pas voir de c dans la formule donnant p_n ...

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 17:43

Oui j'ai vérifié ça donne bien a/(a+b) pour le premier tirage avec 2^0

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 17:45

Et pour les c je les ai interprété comme soit donnant a ou donnant b. Pour moi c'est une sorte de variable qui se change tout de suite en a ou b quand on lui attribue la valeur a ou b

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 18:33

je ne comprends pas et il n'y a pas à interpréter :

Luxio @ 24-10-2022 à 11:55

On effectue des tirages successifs, en remettant après chaque tirage la boule tirée et en ajoutant  c \in N^* boules de la même couleur.
donc si àun instant j'ai b boules blanches et n boules noires et que je tire :

une boule blanche alors au tour suivant j'ai b + c boules blanches et toujours n boules noires

une boules noires alors au tour suivant j'ai n + c boules noires et toujours b boules blanches

Posté par
verdurin
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 18:33

Bonsoir,
on peut regarder un exemple en donnant des valeurs aux entiers a, b et c.
Je prends a=1, b=2 et c=3.
Avant  le premier tirage l'urne contient 3 boules dont 1 blanche. On a donc p1=1/3.

Si on a tiré une boule noire au premier tirage on rajoute 3 boules noires et on a une urne contenant 5 boules noires et une blanche.
D'où p2=(2/3)(1/6)=1/9.

Si on a encore tiré une boule noire au deuxième tirage ( probabilité (2/3)(5/6)=5/9 ) on a une urne contenant 8 boules noires, car on rajoute c=3 boules noires, et une blanche.
La probabilité de tirer une blanche est alors 1/9 et p3=(5/9)(1/9).

Etc.

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 18:42

Ahh d'accord donc si je comprends bien c'est un raisonnement par récurrence qu'il va falloir mettre en place

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 18:44

pas nécessairement ...

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 18:47

Mais je vais aussi vous epxlique le fond de ma pensée, celle qui m'a menée à l'idée du produit dans le premier message.
Dans la question 2, on nous demande la proba d'obtenir la boule blanche au nième tirage. Aisni, je traduit ça par "on obtient n-1 boules noires, puis la blanche au n-ième tirage"
Aussi, si on part avec ce postulat, alors on tire à chaque fois des boules noires aux nièmes tirages, et ainsi au début on a b boules noires, puis 2b (avec les c qui sont obligées d'êtres des b car on tire uniquement des b) et ainsi et de suite... d'où l'idée du 2^n
Pour moi, si on ajoute c boule de la même couleur comme le dit l'énoncé

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:00

En gros, pour résumé, voilà ce qu'il s'est passé dans ma tête :
p_1 = \frac{a}{a+b}

p_2 = (\frac{b}{a+b})(\frac{a}{a+2b})

p_3 = (\frac{b}{a+2b})(\frac{2b}{a+2b})(\frac{a}{a+4b})

p_4 = (\frac{b}{a+2b})(\frac{2b}{a+2b})(\frac{4b}{a+4b})(\frac{a}{a+16b})

p_n = (\frac{b}{a+2b})(\frac{2b}{a+2b})(\frac{4b}{a+4b})....(\frac{2^{n-2}b}{a+2^{^n-2}b})(\frac{a}{a+2^{n-1}b})

* Sylvieg > balises TeX rectifiées. Merci d'utiliser le bouton "Aperçu" avant de poster *

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:00

bien entendu qu'il y a un produit ... mais le produit de quoi ?

donc maintenant il faut (arrêter de postuler faussement et) simplement faire le bon calcul en partant de : "obtenir la première boule blanche au n-ième tirage" équivaut à " tirer n - 1 fois une boule noire puis tirer une boule blanche" en tenant compte du fait qu'entre deux tirages on rajoute donc c + 1 boules noires ... (le + 1 car on remet la boule noire aux n - 1 restantes)

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:07

En fait ce que je ne comprends pas, c'est que si on dit qu'on rajoute c+1 boules noires, pourquoi ce n'est pas la même chose que d'en rajouter b+1

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:14

il y a trois constantes (entières) a, b, et c qui sont définies dans l'énoncé et qui n'ont aucune raison d'être égales ...

p_1 = \dfrac a {a + b}
 \\ 
 \\ p_2 = \dfrac b {a + b}\dfrac a {a + b + c}
 \\ 
 \\ p_3 = \dfrac b {a + b}\dfrac {b + c} {a + b + c}\dfrac a {a + b + 2c} 
 \\ 
 \\ ...
 \\ 
 \\ p_n = ...

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:26

p_n = (\frac{b}{a+b})(\frac{b+c}{a+b+c})(\frac{b+2c}{a+b+2c})...(\frac{a}{a+b+nc})

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:32

dans un tel cas il serait bien d'écrire précisément l'avant dernier facteur !!

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:35

qui me semble être \frac{b+(n-1)c}{a+b+(n-1)c}

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:37

Mais on ne peut ni faire de récurrence, ni de téléscopage multiplicatif... je me sens démuni façe à cette expression

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 19:56

il est aisé de l'écrire avec un \prod_{k = ??}^n ?? éventuellement avec un facteur hors de ce produit ...

Posté par
verdurin
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 21:26

Une remarque sur la question 2.
On a \text{P}(C_n)\leqslant \text{P}(C_1).

Donc \lim_{n\to \infty}\ln(\text{P}(C_n)\leqslant\ln(\text{P}(C_1))<0

Posté par
verdurin
re : Probabilités et logarithmes 24-10-22 à 21:32

Correction :

 \lim_{n\to \infty}\ln\Bigl(\text{P}(C_n)\Bigr)\leqslant\ln\Bigl(\text{P}(C_1)\Bigr)<0

oubli d'une parenthèse.

Posté par
flight
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 10:12

bonjour je trouve bizzare le developpement proposé par Carpediem
si Pn est la proba d'avoir pour la première fois une boule blanche au nième tirage,  c'est qu'on qu'on a tiré que des boules noires sur les n-1 ieme tirages precedents  , je ne vois pas pourquoi du "b" apparait au denominateur ?   le tirage est de la forme  NNNN..NB

Posté par
flight
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 10:13

(lire du "b" apparait au numéateur sur les premiers tirages

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 10:45

flight @ 25-10-2022 à 10:12

si Pn est la proba d'avoir pour la première fois une boule blanche au nième tirage,  c'est qu'on qu'on a tiré que des boules noires sur les n-1 ieme tirages précédents  , je ne vois pas pourquoi du "b" apparait au numérateur ?   le tirage est de la forme  NNNN..NB
tout à fait donc et la probabilité de tirer une boule noire est (b+ (k - 1)c)/(a + b + (k - 1)c) au k-ième tirage puisqu'on a ajouté k - 1 fois c boules noires aux précédents tirages ...

Posté par
flight
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 11:00

c'est moi qui ait inversé a et b   par mauvaise lecture de l'enoncé  j'avais lu par erreur   "a"  noires et  b "blanches ..autant pour moi
il aurait été logique de prendre "b" pour blanche ..mais bon

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 17:53

Ok j'ai bien trouvé (\prod_{k=0}^{n-2}{\frac{b+kc}{a+b+kc}})(\frac{a}{a+b+(n-1)c}) pour la question 1
Ensuite pour la question 2 j'ai bien trouvé
P(C_{n}) = \prod_{k=0}^{n-1}{\frac{b+kc}{a+b+kc}}

Par contre help ! pour la deuxième partie de la question 2 : j'ai tout essayé : équivalences, limites, tout, je trouve toujours une série divergente

Posté par
verdurin
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 18:48

Bonsoir,
en fait c'est bien de trouver une série divergente.

Si \lim_{n\to\infty} \ln(C_n)=-\infty que peut-on en conclure pour \lim_{n\to\infty} C_n\ ?

Ce qui permet de répondre à la dernière question.

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 21:59

Justement j'adorerais trouver le lien qui me permette de dire que la limite de Cn tend vers 0, mais je ne trouve pas

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 22:01

Je n'arrive pas à faire le lien entre la limite avec et sans logarithme

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 22:15

Enfin je vois où on veut en venir, mais aucune idée de commnt le rédiger correctement

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 22:25

C'est en réalité l'inverse d'un raisonnement de composition par limite qu'on fait mais je ne comprends pas du tout comment le rédiger

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 22:51

un peu de réflexion !!

si un nombre positif p_n (qui plus est compris entre 0 et 1 puisque c'est une probabilité) vérifie lim ln (p_n) = 0 alors tu ne sais pas en déduire que lim p_n = 0 ?

révise la fonction ln ...

Posté par
carpediem
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 22:52

carpediem @ 25-10-2022 à 22:51

un peu de réflexion !!

si un nombre positif p_n (qui plus est compris entre 0 et 1 puisque c'est une probabilité) vérifie lim ln (p_n) = -oo alors tu ne sais pas en déduire que lim p_n = 0 ?

révise la fonction ln ...

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 23:21

Je sais qu'on peut faire les opérations sur les limites composées dans un sens, mais je ne savais pas qu'on pouvait le faire dans l'autre sens

Posté par
verdurin
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 23:26

C_n=\mathsf{e}^{\ln(C_n)}

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 23:43

Donc \lim\limits_{n \to \infty}ln(C_n)=-\infty
\lim\limits_{n \to \infty}C_n=e^{-\infty}
\lim\limits_{n \to \infty}C_n=0
\lim\limits_{n \to \infty}C_n=0

Maintenant ma grande question : est-ce qu'on a le droit d'écrire ça sur une copie ? je veux dire e^{-\infty} Normalement, ça ne s'écrit pas non ?

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 25-10-22 à 23:44

En fait j'ai compris les arguments, la composition, tout ça, maintenant je ne vois pas quelle rédaction adopter pour qu'elle soit valable, par exemple pour un concours en prépa voie économique

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 26-10-22 à 02:30

D'ailleurs je croyais avoir bien calculé que la série tendait vers - l'infini mais je me suis rendu compte que c'était pas bon, j'avais juste montré la divergence.
Quelqu'un pour m'expliquer pourquoi la série tend vers - l'infini ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Probabilités et logarithmes 26-10-22 à 08:51

Bonjour,

Citation :
Ok j'ai bien trouvé (\prod_{k=0}^{n-2}{\frac{b+kc}{a+b+kc}})(\frac{a}{a+b+(n-1)c}) pour la question 1
Ce ne serait pas plutôt nc à la place de (n-1)c ?

Posté par
Luxio
re : Probabilités et logarithmes 26-10-22 à 14:22

Clairement non

Posté par
verdurin
re : Probabilités et logarithmes 26-10-22 à 19:27

Si tu as une série divergente dont tous les termes sont strictement négatifs sa limite est -\infty car la suite des sommes partielles est strictement décroissante.



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