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Exercices corrigés — Simulations et loi des grands nombres (Seconde)

Quatre niveaux de difficulté, du plus simple au plus exigeant. Chaque exercice a sa correction détaillée, étape par étape.

2 exercices de niveau « Maîtrise ». Voir les 8 exercices.

Exercice 5 Maîtrise

Compléter l'algorithme qui calcule la fréquence des nombres pairs obtenus sur n lancers d'un dé : initialiser compteur à 0 ; répéter n fois : tirer d au hasard entre 1 et 6 ; si … alors … ; enfin renvoyer …

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Correction détaillée

le test porte sur la parité de d : un entier est pair lorsque le reste de sa division par 2 est nul, ce qui s'écrit d % 2 == 0 en Python. Si ce test est vrai, on ajoute 1 au compteur.
À la fin des n répétitions, le compteur contient le nombre de résultats pairs ; la fréquence est ce nombre divisé par n : on renvoie compteur / n.
Algorithme complété : compteur ← 0 ; répéter n fois : d ← entier aléatoire entre 1 et 6, si d % 2 = 0 alors compteur ← compteur + 1 ; renvoyer compteur / n.
La probabilité théorique d'un résultat pair est 36 = 0,5 : pour n grand, la fréquence renvoyée doit être proche de 0,5. Écrire d % 2 == 1 donnerait la fréquence des impairs, également proche de 0,5.

Exercice 6 Maîtrise

Écrire une fonction Python frequence_pair(n) qui simule n lancers d'un dé équilibré et renvoie la fréquence des résultats pairs. Quelle valeur attend-on pour frequence_pair(10000) ?

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Correction détaillée

on utilise randint(1, 6), qui renvoie un entier aléatoire entre 1 et 6 inclus, de façon équiprobable, et un compteur incrémenté à chaque résultat pair :

from random import randint

def frequence_pair(n):
    compteur = 0
    for i in range(n):
        d = randint(1, 6)
        if d % 2 == 0:
            compteur = compteur + 1
    return compteur / n

La probabilité théorique d'un résultat pair est 36 = 0,5. D'après la loi des grands nombres, frequence_pair(10000) renvoie une valeur proche de 0,5, par exemple 0,4963 ou 0,5041 ; chaque exécution donne un résultat différent.
Points de vigilance : initialiser le compteur avant la boucle, tirer un nouveau d à chaque tour (et non une seule fois avant la boucle), et diviser par n et non par 6. La fonction s'adapte à tout événement en changeant la condition du if.