Rappel maths · Probabilités

Probabilités conditionnelles et formule de Bayes

Réviser une probabilité à partir d’une information ; combiner des événements qui se recouvrent.

Rappel express

La probabilité de A sachant que B est réalisé, définie si P(B) > 0 :

P(A | B) = P(A ∩ B) / P(B), P(A ∩ B) = P(A | B) P(B)

Bayes : P(A | B) = P(B | A) P(A) / P(B), avec P(B) = Σk P(B | Ak) P(Ak)

A et B sont indépendants si P(A ∩ B) = P(A) P(B). Pour « au moins l’un des deux » : P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B).

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Définition

La probabilité de A sachant B est P(A | B) = P(A ∩ B) / P(B), définie si P(B) > 0. Elle redistribue la probabilité sur les seuls cas où B est réalisé. A et B sont indépendants si P(A | B) = P(A), c’est-à-dire P(A ∩ B) = P(A) P(B).

Formules à connaître

Multiplication : P(A ∩ B) = P(A | B) P(B) = P(B | A) P(A)

Probabilités totales : si A1, …, An forment une partition, P(B) = Σ P(B | Ak) P(Ak)

Bayes : P(Aj | B) = P(B | Aj) P(Aj) / Σk P(B | Ak) P(Ak)

Inclusion-exclusion : P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B), P(ni A ni B) = 1 − P(A ∪ B)

Hypothèses

Les probabilités totales exigent une partition : des événements deux à deux incompatibles dont la réunion est certaine (par exemple « risque élevé » et « risque faible »). L’indépendance est une hypothèse, pas une évidence : deux garanties détenues par les mêmes clients sont rarement indépendantes.

Résultat utile

Le réflexe du tableau : avec 1 000 individus fictifs, répartissez-les selon la partition, puis selon B dans chaque groupe. La probabilité a posteriori se lit comme une proportion dans la colonne « B réalisé ». C’est la formule de Bayes sans formule.

Exemple corrigé

20 % des assurés sont à risque élevé et déclarent un sinistre avec probabilité 15 % ; les autres avec probabilité 4 %. Un assuré déclare un sinistre : probabilité qu’il soit à risque élevé ?

P(S) = 0,20 × 0,15 + 0,80 × 0,04 = 0,030 + 0,032 = 0,062

P(élevé | S) = 0,030 / 0,062 = 48,4 %

Sur 1 000 assurés : 30 sinistres chez les 200 à risque élevé, 32 chez les 800 autres ; 30 / 62 = 48,4 %. Un sinistre rend le risque élevé bien plus probable qu’avant (48 % contre 20 %), sans le rendre majoritaire.

Erreurs fréquentes

  • Confondre P(A | B) et P(B | A) : la probabilité d’un sinistre sachant le risque n’est pas celle du risque sachant le sinistre.
  • Oublier le dénominateur P(B) dans Bayes, ou n’y mettre qu’un seul terme.
  • Additionner P(A) + P(B) sans retirer l’intersection, qui est comptée deux fois.
  • Supposer l’indépendance pour calculer P(A ∩ B) alors que l’énoncé donne P(A ∩ B) directement.

Exercices qui mobilisent cette notion

Dans le lexique

Un trou de mémoire sur une autre notion ?

Les fiches sont communes à tous les cours : une définition, les formules, les hypothèses, un exemple corrigé et les erreurs fréquentes.