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1ère Générale · Fiche de cours

Géométrie et probabilités — 1ère

Vecteurs, distances et milieux en géométrie analytique. Arbres de probabilités, théorème de Bayes, espérance d'une variable aléatoire discrète.

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✅ À retenir

  • Produit scalaire : \vec{u}\cdot\vec{v} = x_u x_v + y_u y_v = \|\vec{u}\|\cdot\|\vec{v}\|\cos\theta. Orthogonaux \Leftrightarrow \vec{u}\cdot\vec{v}=0.
  • Espérance : E(X) = \displaystyle\sum_i x_i \cdot P(X=x_i). Valeur moyenne à long terme.
  • Bayes : P(B|A) = \dfrac{P(A|B)\cdot P(B)}{P(A)}. Permet de 'retourner' un conditionnement.

📖 Définition — Produit scalaire (plan)

uv=xuxv+yuyv=uvcosθ\vec{u} \cdot \vec{v} = x_u x_v + y_u y_v = \|\vec{u}\| \cdot \|\vec{v}\| \cdot \cos\theta

PropriétéRésultat
uv=0\vec{u} \cdot \vec{v} = 0u\vec{u} et v\vec{v} orthogonaux
uu=u2\vec{u} \cdot \vec{u} = \|\vec{u}\|^2Norme au carré
Symétrieuv=vu\vec{u} \cdot \vec{v} = \vec{v} \cdot \vec{u}
Bilinéarité(u+v)w=uw+vw(\vec{u}+\vec{v}) \cdot \vec{w} = \vec{u}\cdot\vec{w} + \vec{v}\cdot\vec{w}
Figure géométrique

📖 Définition — Variable aléatoire discrète

Une variable aléatoire XX prend les valeurs x1,,xnx_1, \ldots, x_n avec des probabilités p1,,pnp_1, \ldots, p_n (pi=1\sum p_i = 1).

E(X)=i=1nxipi(Espeˊrance)E(X) = \sum_{i=1}^n x_i \cdot p_i \quad \text{(Espérance)}

V(X)=E(X2)[E(X)]2(Variance)V(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 \quad \text{(Variance)}

σ(X)=V(X)(Eˊcart-type)\sigma(X) = \sqrt{V(X)} \quad \text{(Écart-type)}

🔢 Méthode — Calculer P(B|A) par Bayes

  1. Identifie A l'événement observé, B l'hypothèse à retrouver.
  2. Calcule P(A) par la formule des probabilités totales (si besoin).
  3. Applique : P(B|A) = P(A|B)·P(B) / P(A).
  4. Vérifie que P(B|A) + P(B̄|A) = 1.

✏️ Exemple — Espérance d'un jeu

✏️ Exemple — Théorème de Bayes

⚠️

Un jeu d'espérance nulle n'est pas forcément "sans risque". La variance peut être grande. Avec E(X)=0 mais σ=100€, tu peux perdre/gagner des sommes importantes même si "en moyenne" tu équilibres.

Numi

Le théorème de Bayes est révolutionnaire : il permet de "retourner" le raisonnement probabiliste. Dans la vraie vie (médecine, justice, IA), on observe les effets pour inférer les causes — c'est exactement ce que fait Bayes.

🎯 Mini-quiz

1. u⃗=(3,4), v⃗=(−4,3). u⃗·v⃗ = ?

2. X prend 2 (p=0,3), 5 (p=0,5), 10 (p=0,2). E(X) = ?

3. Vecteurs u⃗=(1,2) et v⃗=(−2,4) : orthogonaux ?