Dans le cadre de l’enseignement des mathématiques, le cycle 4 est l’occasion de mettre en lumière le lien entre fréquence d’apparition au cours d’une expérience aléatoire, et probabilité.
Pour se faire, les élèves ont travaillé avec des bouteilles opaques, dans lesquelles des balles de tennis de table de différentes couleurs ont été placés.
Ils ont secoué la bouteille afin de mélanger les balles et ont tourné la bouteille vers le bas dans le but de faire tomber l’une des balles présentes dans la bouteille.
En vidéo, cela a donné :
La couleur de chaque balle trouvée est alors inscrite dans le cahier et permettra d’effectuer un calcul de fréquence et de le comparer aux probabilités théoriques.
Les résultats obtenus pour les différentes classes sont présentés dans les tableaux ci-dessous :
3 Egée
Groupe
Blanches
Oranges
Total
Fréquence blanches
Fréquence oranges
Haoulati
32
18
50
0,64
0,36
Fatima
39
11
50
0,78
0,22
Sandia
39
15
54
0,72
0,28
Ibrahim
31
15
46
0,67
0,33
Nasra
35
15
50
0,70
0,30
Isroi
43
7
50
0,86
0,14
Total
219
81
300
0,73
0,27
3 Adriatique
Groupe
Blanches
Oranges
Total
Fréquence blanches
Fréquence oranges
Nissay
37
14
51
0,73
0,27
Makine
39
10
49
0,80
0,20
Anaya
34
16
50
0,68
0,32
Assane
37
14
51
0,73
0,27
Nael
50
17
67
0,75
0,25
Akila
34
11
45
0,76
0,24
Total
231
82
313
0,74
0,26
4 Palaos
Groupe
Blanches
Oranges
Total
Fréquence blanches
Fréquence oranges
Hafouza
57
10
67
0,85
0,15
Nasser
37
13
50
0,74
0,26
Rakim
41
22
63
0,65
0,35
Amerdine
21
20
41
0,51
0,49
Rabouan
29
11
40
0,73
0,27
Total
185
76
261
0,71
0,29
Pour chaque groupe, la bouteille contient 4 balles au total : 3 balles blanches et 1 balle orange. La probabilité d’obtenir une balle blanche est donc de 0,75 et la probabilité d’obtenir une balle orange est de 0,25. On constate alors que les fréquences observées lors de l’expérience réalisée par chaque groupe peut être éloignée ou proche des probabilités théoriques, mais dès lors que les résultats sont regroupés et que nous obtenons un très grand nombre de répétitions de la même expérience (300 pour la première classe, 313 pour la deuxième et 261 pour la troisième), alors les fréquences d’apparition des balles se rapprochent significativement des probabilités théoriques.
Si on regroupe les résultats des trois classes, on obtient le tableau suivant :
Classe
Blanches
Oranges
Total
Fréquence blanches
Fréquence oranges
3 Egée
219
81
300
0,73
0,27
3 Adriatique
231
82
313
0,74
0,26
4 Palaos
185
76
261
0,71
0,29
Total
635
239
874
0,73
0,27
Avec 874 répétitions réalisées au total, on trouve une fréquence d’apparition du blanc de 0,73 et une fréquence d’apparition du orange de 0,27. L’écart avec les probabilités théoriques est significativement faible et illustre un phénomène particulièrement singulier en mathématiques : le principe des lois empiriques du hasard, ou plus largement de la loi des grands nombres. On retrouve l’utilisation de ces principes en statistiques dans le cadre de la réalisation de sondages ou encore en physique-chimie dans la modélisation de phénomènes radioactifs.
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Auteur :
Paul Nieto
Mise à jour le vendredi 10 juin 2022
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