Méthodes de calcul de probabilité

La probabilité est une fonction croissante par rapport à l’inclusion des évènements, c’est-à-dire que si A et B sont deux évènements avec AB, on a P(A) ≤ P(B).

En particulier, on a pour tout évènement A d’un univers Ω, 0 = P(∅) ≤ P(A) ≤ P(Ω) = 1.

Cas d’équiprobabilité

En cas d’équiprobabilité sur un univers fini non vide Ω, la probabilité d’un évènement A est le quotient P(A) = nombre de cas favorables/nombre de cas total = Card A/Card Ω.

Opérations ensemblistes

La probabilité du complémentaire d’un évènement A est donnée par P(A) = 1 − P(A).

Les probabilités de la réunion et de l’intersection de deux évènements A et B sont reliées par la formule suivante : P(AB) = P(A) + P(B) − P(AB).

En particulier, si les évènements A et B sont incompatibles (disjoints), on obtient la formule P(AB) = P(A) + P(B).

Plus généralement, si (A1, …, An) est une famille finie d’évènements deux à deux incompatibles, alors on a P(i=1n Ai) = i=1n P(Ai).

Dans le cas d’évènements indépendants, la probabilité de l’intersection est donnée par la formule P(AB) = P(A) × P(B).

Sans l’hypothèse d’indépendance, on utilise la probabilité conditionnelle pour écrire P(AB) = P(A) × PA(B).

Probabilités totales

Si la famille (Ai) forme un système complet d’évènements alors pour tout évènement B, on obtient la formule des probabilités totales P(B) = i P(BAi).

Si en outre, tous les évènements du système sont de probabilité non nulle, on obtient la formule développée P(B) = i P(Ai)PAi(B).

Ces calculs reviennent à calculer les probabilités des issues favorables dans un arbre de possibilités.

Variable aléatoire

Si un évènement s’écrit sous la forme XAX est une variable aléatoire réelle discrète et A est un ensemble de réels, alors on a P(XA) = kA P(X = k).

En particulier, si les valeurs de X sont toutes entières, alors pour tout (a, b) ∈ Z2 tel que a < b on a P(aXb) = k=ab P(X = k).

Si X est une variable aléatoire réelle à densité, avec une fonction de densité f, alors pour tout (a, b) ∈ R2 tel que a < b la probabilité d’un intervalle de valeurs se calcule avec une intégrale par P(a < X < b) = ab f(t) dt.

Pour des évènements s’exprimant avec d’autres inéquations sur une variable aléatoire, il peut être utile de résoudre ces inéquations pour se ramener à des intervalles de valeurs.