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Loi binomiale : probabilité d'obtenir k succès en n essais

Calculez la probabilité d'obtenir exactement, au plus ou au moins k succès sur n essais indépendants, avec l'espérance et l'écart type.

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Valeur hors limites

%

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Résultats

P(X = k), exactement k

16,426 %

P(X ≤ k), au plus k

77,227 %

P(X ≥ k), au moins k

39,199 %

P(X < k), moins de k
60,801 %
P(X > k), plus de k
22,773 %
Espérance (nombre moyen de succès)
6,00
Écart type
2,049

Probabilités pour d'autres valeurs de k

P(X = k), exactement kP(X ≤ k), au plus kP(X ≥ k), au moins k
k = 2 actuel2,785 %3,548 %99,236 %
k = 4 actuel13,042 %23,751 %89,291 %
k = 5 actuel17,886 %41,637 %76,249 %
k = 6 actuel19,164 %60,801 %58,363 %
k = 7 actuel16,426 %77,227 %39,199 %
k = 8 actuel11,440 %88,667 %22,773 %
k = 10 actuel3,082 %98,286 %4,796 %
k = 12 actuel0,386 %99,872 %0,514 %

Quand utiliser la loi binomiale

La loi binomiale compte le nombre de succès dans une série d’épreuves indépendantes qui ont toutes la même probabilité de réussir. Elle répond à des questions comme : quelle est la probabilité que 7 clients sur 20 achètent, qu’au moins 3 pièces sur 50 soient défectueuses, ou qu’un élève qui répond au hasard à un QCM obtienne la moyenne ? Quatre conditions doivent être réunies : un nombre d’essais n fixé, deux issues par essai, la même probabilité p à chaque fois et des essais indépendants.

Les formules

  • P(X = k) = C(n, k) × p^k × (1 − p)^(n − k), avec C(n, k) = n! ÷ (k! × (n − k)!)
  • P(X ≤ k) : somme des P(X = i) pour i de 0 à k
  • P(X ≥ k) = 1 − P(X ≤ k − 1)
  • Espérance = n × p ; écart type = √(n × p × (1 − p))

Le calculateur additionne les probabilités exactes, ce qui reste précis même pour de grandes valeurs de n.

Exemple chiffré

Un commercial conclut 30 % des rendez-vous qualifiés qu’il obtient. Sur 20 rendez-vous cette semaine, quelle est la probabilité qu’il signe 7 contrats ?

  1. P(X = 7) = C(20, 7) × 0,3⁷ × 0,7¹³ = 77 520 × 0,0002187 × 0,009689 = 16,4 %.
  2. P(X ≤ 7) = 77,2 % : la plupart des semaines comptent 7 signatures ou moins.
  3. P(X ≥ 7) = 39,2 % : une semaine à 7 contrats ou plus arrive environ deux fois sur cinq.
  4. En moyenne, il signe 6 contrats, avec un écart type de 2,05.

La distribution complète

Pour n = 20 et p = 30 % :

k P(X = k) P(X ≤ k) P(X ≥ k)
2 2,8 % 3,5 % 99,2 %
4 13,0 % 23,8 % 89,3 %
5 17,9 % 41,6 % 76,2 %
6 19,2 % 60,8 % 58,4 %
7 16,4 % 77,2 % 39,2 %
8 11,4 % 88,7 % 22,8 %
10 3,1 % 98,3 % 4,8 %
12 0,4 % 99,9 % 0,5 %

La valeur la plus probable est 6, l’espérance, mais elle ne se produit que dans 19 % des cas.

Un classique : le QCM au hasard

Un QCM de 20 questions à 4 choix, sans points négatifs : un élève qui répond au hasard a une probabilité p = 25 % de réussir chaque question. Il obtient en moyenne 5 bonnes réponses, et sa probabilité d’atteindre 10 ou plus, la moyenne, n’est que d’environ 1,4 %. C’est pour cette raison que certains QCM appliquent des points négatifs ou demandent un nombre minimal de bonnes réponses.

Lois voisines

  • Approximation normale : quand n × p et n × (1 − p) dépassent une dizaine, la loi binomiale ressemble à une loi normale de même espérance et de même écart type.
  • Loi de Poisson : pour des événements rares, avec n grand et p petit, elle s’approche d’une loi de Poisson de paramètre n × p.
  • Loi hypergéométrique : pour un tirage sans remise dans une petite population, comme des cartes dans un jeu, les essais ne sont plus indépendants.

Au lycée, la loi binomiale figure au programme de spécialité mathématiques de première et de terminale ; les valeurs du tableau ci-dessus correspondent à celles d’une calculatrice graphique.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que la loi binomiale ?

La loi du nombre de succès obtenus en répétant n fois, de façon indépendante, une épreuve qui réussit avec la même probabilité p : nombre de piles en n lancers, de pièces défectueuses dans un lot, de bonnes réponses au hasard dans un QCM.

Quelle est la formule de la loi binomiale ?

P(X = k) = C(n, k) × p^k × (1 − p)^(n − k), où C(n, k) est le nombre de façons de choisir k succès parmi n essais.

Quelle différence entre « au plus » et « au moins » ?

Au plus k, P(X ≤ k), regroupe 0 à k succès. Au moins k, P(X ≥ k), regroupe k à n succès. Les deux incluent la valeur k, si bien que leur somme dépasse 100 %.

Quelles sont l'espérance et la variance d'une loi binomiale ?

L'espérance vaut n × p et la variance n × p × (1 − p). Pour 20 essais à 30 %, on obtient 6 succès en moyenne et un écart type de 2,05.

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.