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On se place dans un espace probabilisé (W,P).
W est donc l'univers et P une probabilité sur W. Si
A est une partie de W, on peut définir
la restriction P' de P à A de la façon suivante: "Pour
tout B événement de W,
P' (B) = P(A
B)." Ceci revient simplement à mesurer la partie
de B qui est dans A à l'aide de la probabilité P. Si
on veut connaitre l'influence de A sur B, ou autrement dit, dans
quelle mesure A influence B, on définit alors ce que l'on
appelle la probabilité induite sur A par P qui est la probabilité
conditionnelle "sachant A".
Prenons un exemple qui est relève de la réponse
directe. Si on demande à quelqu'un quelle est la probabilité
de choisir un nombre entier au hasard et de donner un entier pair,
il répond "1 chance sur 2" partant induitivement
du principe qu'un entier sur 2 est pair. Mais si on lui demande
dire qu'elle est la probabilité de choisir un entier pair
parmi les entiers 1 ou 2 ou 4 , il répond directement "2
chances sur 3". Dans les deux cas, il applique le même
principe. Le second cas n'est qu'une "restriction"
du premier cas. On peut reposer la deuxième question
à la personne en disant "
Probabilité de choisir un entier pair SACHANT que cet
entier est 1 ou 2 ou 4 " La probabilité prise en
compte dans la deuxième question est induite par la probabilité
général que l'on appliquait dans la première
question.
Maintenant, prenons le cas où P(A) est non-nul et posons
la question : " Quelle est la probabilité
de B, événement de W ,
sachant que les possibilités se limitent à A?" La
question se pose bien sur une probabilité. On est donc
amené à définir une probabilité sur
W qui réponde à question. Mais
comme il y a "sachant A", il est tendant de répondre
à cette question en disant: "
C'est P(A
B) !!!" La réponse est juste si on a A = W.
Mais dans le cas général, P(A
B) ne définit pas une probabilité sur W
par une simple raison, on n'a pas P(A
W) = 1. Le seul moyen que l'on ait
de choisir une probabilité est alors de pondérer P(A
B) par P(A). C'est à dire, on évalue le poids de
(A
B) par rapport au poids de P(A), en terme de probabilité. On
pose alors, comme défintion:
DEFINTION: Si (W,P)
est un espace probabilisé, Si A un événement
tel que P(A) soit non-nul, alors on appelle Probabilité
Conditionnelle "Sachant A" ou Probabilité Induite
par A, la probabilité PA
définie sur W
par : " "
On note souvent cette probabilité P(B / A)
ou P(B sachant A). Il s'agit bien d'une probabilité
sur W car on a: PA(W)
= 1 et PA(C
U D) = PA(C) + PA(D)
si C et D sont disjoints. Maintenant, A et B sont deux événements
indépendants si la réalisation de l'un n'influence
pas la probabilité de réalisation de l'autre. Par
exemple, on dit que les résultats d'une classe à un
test est indépendant de la taille moyenne des élèves
de cette classe, si le fait de connaitre la moyenne des tailles ne
permet en rien de prédire quoi que ce soit sur les résultats
du test. Autrement si, Savoir la taille moyenne des élèves
ne changent pas les résultat les résultats du test.
On obtient alors la définition suivante: Définition
de deux événements indépendants: A
et B sont deux événements indépendants si PA(B)
= P(B) et PB(A) = P(A). De la défintion d'une
probabilité conditionnelle, on voit alors que A et B sont
indépendants si et seulement si P(A
B) = P(A)P(B).
Exemples:
- On lance un dé dont les faces sont
numérotées de 1 à 6.
Les faces 3 et
6 sont blanches. Les faces 1 , 2 et 4 sont noires. La
face 5 est verte. Quelle est la probabilité d'obtenir
une face avec un numéro pair sachant que la face est
blanche? Si on fait l'hypothèse de l'équiprobabilité
d'apparition des faces, on voit directement que la probabilité
cherchée est : 0,5 Comme la probabilité d'avoir
un numéro pair est 0,5 , on peut dire que dans ce cadre,
les événements "face pair " et "face
blanche" sont deux événements indépendants.
- Si, maintenant, le dé est truqué
et si on a les probabilités des événements
élémentaires suivantes:
P({1})
= 0,1 ; P({2}) = P({3})
= P({4}) = 0,2 ; P({5})
= P({6}) = 0,15 alors la probabilité de l'événement
A = "face blanche" est : P(A) = 0,45. Si B est
l'événement "numéro pair" alors
P(B) = 0,55. De plus, P(A
B) = 0,15 Donc, la probabilité conditionnelle "B
sachant A" est : . Dans
ce cadre, les événements ne sont plus indépendants. On
voit donc que l'indépendance de 2 événements
n'est une propriété propre aux événements
eux-mêmes, mais à la probabilité définie
sur l'univers.
Propriétés sur l'indépendance
de 2 événements: Si A et B sont deux évenements
indépendants d'un espace probabilisé alors:
et B sont indépendants et
et
sont indépendants
- On vérifie assez facilement ces propriétés.
Remarquons qu'il suffit de montrer que
et B sont indépendants. De plus, on a: P(
B) + P(A
B) = P(B) donc P(
B) + P(A).P(B) = P(B) si A et B sont indépendants. D'où,
comme P(A) = 1 - P( )
, on obtient : P(
B) = P(B) - P(B).P(A) =
P(B).{1 - P(A)} =
P(B).P( ). Ce
qui montre que
et B sont bien indépendants.
Remarque pour l'indépendance de 3 événements: Considérons
maintenant 3 événements A , B et C d'un même
espace probabilisé. Supposons que A et C soient indépendants
ainsi que B et C. Peut-on alors en déduire que (A U
B) et C sont indépendants ou que (A
B) et C sont indépendants? La réponse dans le cas
général est NON!
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