Version élève → Mathématiques · Lycée général · 2de · Seconde

Séquence 2 · Probabilités conditionnelles : lire un test, ne pas inverser les conditions

Un test positif signifie-t-il qu'on est malade ? Comment distinguer « probabilité d'être positif sachant qu'on est malade » et « probabilité d'être malade sachant qu'on est positif » ?

Bonjour !

Dans cette séquence de mathématiques, tu vas chercher à répondre à la grande question écrite en haut de la page. Elle se fait en 2 séances. Pour chaque séance : lis la consigne, étudie les documents, réponds aux questions sur ta feuille ou sur l'ENT, puis recopie l'essentiel dans ton cahier. Tu peux imprimer cette page avec le bouton « Imprimer ».

À la fin, je serai capable de :

Les mots importants

tableau croisé, fréquence marginale, fréquence conditionnelleévènement, intersection, probabilitéprobabilité conditionnelle P_A(B)arbre pondéréfaux positif, faux négatif, sensibilité, spécificité

Ressources de la séquence

Les notions, les repères et les pistes pour aller plus loin, utiles pour toutes les séances.

Les notions à maîtriser

Fréquence marginale
Fréquence d'un caractère sur toute la population (total d'une ligne ou d'une colonne divisé par l'effectif total).
Fréquence conditionnelle
Fréquence d'un caractère à l'intérieur d'une sous-population.
Probabilité conditionnelle
P_A(B) = P(A ∩ B)/P(A), probabilité de B sachant que A est réalisé (P(A) non nulle).
Arbre pondéré
Schéma où chaque branche porte une probabilité ; on multiplie le long d'un chemin.
Sensibilité
Probabilité qu'un test soit positif sachant que la personne est malade.
Spécificité
Probabilité qu'un test soit négatif sachant que la personne n'est pas malade.

Repères

DateÉvénement
1654Lettres de Pascal et Fermat sur le partage des mises (problème des partis).
1657Huygens publie le premier traité de calcul des chances.
1763Publication posthume de l'essai de Thomas Bayes.
1812Laplace, Théorie analytique des probabilités.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Mon parcours : je choisis mon rythme

Séance 1 · Tableau croisé et fréquences conditionnelles : le test de dépistage

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Parmi les personnes positives, quelle part est réellement malade ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Lire un tableau croisé

Un tableau croisé d'effectifs répartit une population selon deux caractères (malade ou non ; test positif ou négatif). La fréquence marginale se lit dans les totaux. La fréquence conditionnelle se calcule à l'intérieur d'une ligne ou d'une colonne : la part des positifs parmi les malades n'est pas la part des malades parmi les positifs. Vocabulaire : un faux positif est un non-malade testé positif, un faux négatif un malade testé négatif ; la sensibilité est la part des positifs parmi les malades, la spécificité la part des négatifs parmi les non-malades. Quand la maladie est rare, beaucoup de positifs sont des faux positifs.

Document 1 · Un dépistage dans une population de 1 000 personnes

Situation-problème (tableau à compléter).

Une maladie touche 2 % d'une population de 1 000 personnes. Le test de dépistage a une sensibilité de 95 % (95 % des malades sont positifs) et une spécificité de 90 % (90 % des non-malades sont négatifs). Tableau à compléter : lignes « malades », « non malades », « total » ; colonnes « test positif », « test négatif », « total ».

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Complétez le tableau croisé.

  1. Nombre de malades et de non-malades ?
  2. Malades positifs et négatifs ?
  3. Non-malades négatifs et positifs ? Total des positifs ?

Ce qui est attendu (6 pts) : Tableau complet et juste

Activité 2 · Raisonner

18 min
Essentiel

Supports : Document 1, cours

Consigne :

Calculez et interprétez.

  1. Fréquence des positifs parmi les malades ?
  2. Fréquence des malades parmi les positifs ?
  3. Pourquoi ces deux nombres sont-ils si différents ?

Ce qui est attendu (7 pts) : Calculs et interprétation

Activité 3 · Communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Un ami reçoit un test positif et pense être malade « à 95 % ». Écrivez-lui un message (8 à 10 lignes) qui explique son erreur, chiffres à l'appui. Pour bien commencer : Un test positif ne signifie pas… · Sur 10 000 personnes, … · Parmi les personnes testées positives, …

Ce qui est attendu (7 pts) : Raisonnement · Qualité de la langue

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

faux positifpositifssensibilité

La fréquence des positifs parmi les malades (la ___________) n'est pas la fréquence des malades parmi les ________. Un non-malade testé positif est un ____________. Quand une maladie est rare, beaucoup de positifs sont des faux positifs.

Séance 2 · Arbres pondérés et probabilités conditionnelles

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Comment passer du tableau à l'arbre, et de l'arbre au calcul ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Probabilité conditionnelle et arbre

En choisissant une personne au hasard (équiprobabilité), les fréquences deviennent des probabilités. Si P(A) n'est pas nulle, la probabilité de B sachant A est P_A(B) = P(A ∩ B)/P(A). Sur un arbre pondéré, les branches du premier niveau portent P(A) et P(Ā), celles du second niveau des probabilités conditionnelles ; la somme des branches issues d'un même noeud vaut 1. La probabilité d'un chemin (une intersection) est le produit des probabilités rencontrées : P(A ∩ B) = P(A) × P_A(B). Pour inverser le conditionnement en seconde, on revient au tableau d'effectifs. Loi des grands nombres (version vulgarisée du programme) : lorsque n est grand, sauf exception, la fréquence observée est proche de la probabilité.

Document 1 · Le dépistage en arbre

Situation-problème.

On choisit au hasard une personne de la population du document de la séance 1. On note M l'évènement « la personne est malade » et T l'évènement « le test est positif ». On sait que P(M) = 0,02, P_M(T) = 0,95 et que la probabilité d'un test positif pour une personne non malade est 0,10.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Modéliser

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Construisez l'arbre et calculez.

  1. Probabilités des branches ?
  2. P(M ∩ T) ?
  3. P(M̄ ∩ T) ?

Ce qui est attendu (6 pts) : Arbre et produits

Activité 2 · Raisonner

18 min
Approfondissement

Supports : Document 1, séance 1

Consigne :

Comparez avec le tableau de la séance 1.

  1. Retrouvez 19 et 98 à partir des probabilités.
  2. Que vaut P_T(M), d'après le tableau ?
  3. Écrivez en langage symbolique : « 95 % des malades sont positifs » et « 16 % des positifs sont malades ».

Ce qui est attendu (7 pts) : Changements de registre

Activité 3 · Programmer

15 min
Travail à rendre

Supports : Cours

Consigne :

Dans Basthon, complétez une fonction Python qui simule le choix d'une personne (malade avec probabilité 0,02, puis test positif selon son état) et répétez 10 000 fois : quelle proportion de malades parmi les positifs obtenez-vous ? Pour bien commencer : Ma fonction tire d'abord… · Après 10 000 répétitions, j'obtiens… · Ce résultat est proche de… car…

Ce qui est attendu (7 pts) : Programme · Interprétation

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

1produitsachant

Sur un arbre, la probabilité d'un chemin est le _______ des probabilités des branches. Les branches issues d'un même noeud ont une somme égale à ______. P_M(T) se lit « probabilité de T _______ M ».

Fiche à trous · je complète

Complète le texte avec les mots de la banque (sur papier ou dans le document de l'ENT).

conditionnelleinverserproduitégales

Dans un tableau croisé, une fréquence ______________ se calcule en divisant par l'effectif de la ligne ou de la colonne choisie.

Sur un arbre, la probabilité d'une intersection est le _______ des probabilités des branches du chemin.

P_M(T) et P_T(M) ne sont pas ______ : il ne faut pas ________ les conditions.

Ce que j'ai appris

Les 3 idées que je retiens :
Une méthode ou une formule que je veux retenir :
Ce qui reste difficile pour moi / ma question pour le professeur :