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  • Formule du crible

    Formulaire de report



    Formule


    Deux événements

    Formule du crible, formule de Poincaré : $${{\Bbb P(A\cup B)}}={{\Bbb P(A)+\Bbb P(B)-\Bbb P(A\cap B)}}$$
    (Union - Réunion, Intersection)
    Montrer que $$P({{A\cup B}})={{P(A)+P(B)-P(A\cap B)}}$$

    $$\begin{align} P(A\cup B)&=P((A\cap B^C)\cup(A\cap B)\cup (B\cap A^C)\\ &\overset{3\text{ evnt disjoints}}=\underbrace{P(A\cap B^C)\cup P(A\cap B)}_{=P(A)}+\underbrace{P(B\cap A^C)+P(B\cap A)}_{=P(B)}-P(B\cap A)\end{align}$$



    Trois événements

    Formule du crible, formule de Poincaré : $${{\Bbb P(A\cup B\cup C)}}={{\begin{align}&\Bbb P(A)+\Bbb P(B)+\Bbb P(C)-\Bbb P(A\cap B)-\Bbb P(A\cap C)-\Bbb P(B\cap C)+\Bbb P(A\cap B\cap C)\end{align} }}$$
    (Union - Réunion, Intersection)
    Vérifier que si \(A,B,C\) sont trois événements, : $$P(A\cup B\cup C)=P(A)+P(B)+P(C)-P(A\cap B)-P(A\cap C)-P(B\cap C)+P(A\cap B\cap C)$$

    $$\begin{align} P(A\cup B\cup B)&=P(A\cup (B\cup C))\\ &=P(A)+P(B\cup C)-P(A\cap(B\cup C)\\ &=P(A)+P(B)+P(C)-P(B\cap C)-P((A\cap B)\cup (A\cap C))\\ &=P(A)+P(B)+P(C)-P(B\cap C)-P(A\cap B)-P(A\cap C)+P(A\cap B\cap C)\end{align}$$



    N événements

    Formule de Poincaré :$$\begin{align} {{P\left(\bigcup_{i=1}^nA_i\right)}}=&{{\sum^n_{k=1}\left((-1)^{k+1}\sum_{1\leqslant i_1\lt \cdots\lt i_k\leqslant n} P(A_{i_1}\cap\ldots\cap A_{i_k})\right)}}\end{align}$$
    La démonstration se fait par récurrence sur \(n\)
    Formule de Poincaré :
    Si les probabilités \(P(A_{i_1}\cap\ldots\cap A_{i_k})\) sont toutes égales pour \(1\leqslant i_1\lt \cdots\lt i_k\leqslant n\) et \(k\in\{1,\ldots,n\}\), alors : $${{P\left(\bigcup^n_{i=1}A_i\right)}}={{\sum^n_{k=1}\left((-1)^{k+1}\binom nkP(A_1\cap\ldots\cap A_k)\right)}}$$

    Simplifier la formule $$\begin{align} {{P\left(\bigcup_{i=1}^nA_i\right)}}=&{{\sum^n_{k=1}\left((-1)^{k+1}\sum_{1\leqslant i_1\lt \cdots\lt i_k\leqslant n} P(A_{i_1}\cap\ldots\cap A_{i_k})\right)}}\end{align}$$ lorsque les probabilités \(P(A_{i_1}\cap\ldots\cap A_{i_k})\) sont toutes égales pour \(1\leqslant i_1\lt \cdots\lt i_k\leqslant n\) et \(k\in\{1,\ldots,n\}\)

    Dénombrement du nombre d'éléments dans la deuxième somme à l'aide de coefficients binomiaux

    $$P\left(\bigcup^n_{i=1}A_i\right)=\sum^n_{k=1}\left((-1)^{k+1}\binom nkP(A_1\cap\ldots\cap A_k)\right)$$

    (Coefficient binomial)


    Formule du crible, formule de Poincaré : $${{P(A_1\cup\dots\cup A_n)}}={{\sum^n_{j=1}(-1)^{j-1}\sum_{1\leqslant k_1\lt \dots\lt k_j\leqslant n}P(A_{k_1}\cap\dots\cap A_{k_j})}}$$
    Formule du crible :
    • \(A_1,\dots,A_n\) sont \(n\) événements d'un Espace de probabilité \((\Omega,\mathcal A,{\Bbb P})\)

    $$\Huge\iff$$
    • $${\Bbb P}\left(\bigcup_{k=1}^nA_k\right)=\sum^n_{l=1}(-1)^{l-1}\sum_{I\in{\mathcal P}_{l,n} }{\Bbb P}(A_I)$$avec \({\mathcal P}_{l,n}=\{I\subset[\![1,n]\!]\mid\operatorname{Card}(I)=l\}\), et \(A_I=\bigcup_{i\in I}A_i\)



    Intérêt

    Pour calculer la probabilité de l'union d'évènements, on utilise la formule du crible (ou formule de Poincaré)

  • Rétroliens :
    • Equiprobabilité
    • Loi uniforme discrète
    • Probabilité