Loi binomiale B(n,p) — Formule, exemples et cas d’usage Version 1

La loi binomiale B(n,p) modélise le nombre de succès dans n essais indépendants, chacun ayant une probabilité p de succès. Outil de base en probabilités, statistiques et mathématiques.

TL;DR

  • P(X=k) = C(n,k) · p^k · (1−p)^(n−k)
  • E = n · p, Var = n · p · (1−p) ; approx. normale si n · p et n · (1−p) ≥ 5
  • Cas : essais indépendants, même p sur n répétitions

Définition et formule

Si X ~ B(n,p), alors pour k entier entre 0 et n :

P(X = k) = C(n,k) · p^k · (1 − p)^{n − k}

C(n,k) est le coefficient binomial (combinaisons) : C(n,k) = n! / (k!(n−k)!)

  • Espérance (moyenne) : E[X] = n·p
  • Variance : Var(X) = n·p·(1−p)

Conditions d’application

  • n essais identiques et indépendants
  • À chaque essai : deux issues (succès/échec) avec p constant
  • Variable comptant le nombre de succès

Exemples concrets

Lancers de pièce (p = 0,5)

Pour n=10, probabilité d’obtenir k=7 faces : C(10,7)·0,5^{7}·0,5^{3}

Qualité industrielle

Une chaîne a p=0,02 de défaut par pièce. Sur n=100 pièces, probabilité d’au plus 3 défauts : ∑_{k=0..3} C(100,k)·0,02^k·0,98^{100−k}

Approximation normale

Quand n·p ≥ 5 et n·(1−p) ≥ 5, la binomiale peut être approximée par une loi normale de moyenne μ = n·p et écart-type σ = √(n·p·(1−p)) (avec correction de continuité).

Cas d’usage typiques

  • Tests en statistiques (proportions, données binaires)
  • Contrôle qualité, fiabilité
  • Essais répétés en mathématiques appliquées

FAQ

Comment calculer P(X=k) ?

Utilisez P(X=k)=C(n,k)·p^k·(1−p)^{n−k}. Le terme C(n,k) se lit « combinaisons ».

Quelle est la moyenne d’une binomiale ?

E[X]=n·p. La variance vaut n·p·(1−p).

Quand utiliser l’approximation normale ?

Dès que n·p et n·(1−p) sont suffisamment grands (≈5).

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