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Probabilités

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Probabilités

Chapitre 4 : Les combinaisons

Auteur·rice
Affiliation

Jaouad Madkour

Faculté d’Économie et de Gestion de Tanger

Date de publication

24 septembre 2026

Quand l’ordre ne compte pas

Le problème

Trois personnes parmi dix

On forme un comité de 3 membres dans un conseil de 10.

Le calcul du chapitre 3 donne A_{10}^3 = 10 \times 9 \times 8 = 720. Mais ce nombre est faux pour un comité.

Pourquoi il est faux

Le comité formé de {Amina, Brahim, Chakib} a été compté six fois : une fois pour chacun des 3! = 6 ordres dans lesquels on pouvait les tirer.

Or un comité n’a pas d’ordre. Il faut donc diviser par 3! :

\frac{720}{6} = 120

La formule

Combinaison

Une combinaison de k objets parmi n est une sélection non ordonnée et sans répétition. Leur nombre est

\boxed{\;\binom{n}{k} = \frac{A_n^k}{k!} = \frac{n!}{k!\,(n-k)!}\;}

On lit « k parmi n » ; l’ancienne notation C_n^k désigne la même chose.

La formule se retient en une phrase

On compte d’abord les tirages ordonnés, puis on efface l’ordre en divisant par le nombre de façons de ranger les k objets choisis.

\text{combinaisons} = \frac{\text{arrangements}}{k!}

Les deux questions à se poser

La carte du dénombrement

La méthode, en pratique

Deux questions, dans cet ordre
  1. L’ordre compte-t-il ? Autrement dit : deux tirages contenant les mêmes objets rangés autrement sont-ils des résultats différents ?
  2. Peut-on répéter un objet ? Autrement dit : le tirage se fait-il avec ou sans remise ?

Les réponses désignent une case du tableau, et une seule.

Quatre énoncés, quatre cases
Situation Ordre Remise Formule
Code à 4 chiffres oui oui 10^4
Podium de 12 coureurs oui non A_{12}^3
Comité de 3 sur 10 non non \binom{10}{3}
5 boules de 3 couleurs non oui \binom{7}{5}

Les propriétés

Trois identités à connaître

Les trois seules qui servent

\binom{n}{k} = \binom{n}{n-k} \qquad \binom{n}{0} = \binom{n}{n} = 1 \qquad \binom{n}{1} = n

La symétrie, sans calcul

Choisir 3 personnes parmi 10 pour former un comité, c’est exactement choisir les 7 qui n’en seront pas. Les deux opérations sont la même, donc les deux nombres sont égaux.

\binom{10}{3} = \binom{10}{7} = 120

Utilisez toujours le plus petit des deux : \binom{50}{48} se calcule comme \binom{50}{2} = 1\,225, de tête.

La relation de Pascal

Le triangle se construit par additions

\binom{n}{k} = \binom{n-1}{k-1} + \binom{n-1}{k}

Le triangle de Pascal
n
0 1
1 1 1
2 1 2 1
3 1 3 3 1
4 1 4 6 4 1
5 1 5 10 10 5 1

La relation de Pascal (suite)

La démonstration tient en une phrase

Isolons une personne, disons Amina. Un comité de k membres parmi n est de deux sortes, sans recouvrement :

  • ceux qui contiennent Amina : il reste k-1 places à pourvoir parmi les n-1 autres ;
  • ceux qui ne la contiennent pas : il reste k places à pourvoir parmi les n-1 autres.

On additionne : c’est la formule. Aucun calcul n’a été nécessaire.

La formule du binôme, à titre de rappel

(a+b)^n = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k}\,a^k\,b^{n-k}

Les coefficients du développement sont exactement les lignes du triangle. Cette formule reviendra au chapitre 12 : c’est elle qui garantit que les probabilités binomiales somment à 1.

Les combinaisons au travail

Retour à la règle de Laplace

Un tirage de loterie

On tire 5 numéros parmi 49. Nombre de grilles possibles :

\binom{49}{5} = \frac{49 \times 48 \times 47 \times 46 \times 45}{5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1} = 1\,906\,884

P(\text{grille gagnante}) = \frac{1}{1\,906\,884} \approx 5{,}2 \times 10^{-7}

Ce que ce nombre signifie

Une chance sur presque deux millions. En jouant une grille par semaine, il faudrait en moyenne trente-six mille ans.

Le dénombrement ne dit pas qu’il ne faut pas jouer : il dit exactement ce que l’on achète.

Un tirage à plusieurs catégories

Le contrôle qualité

Un lot de 20 pièces contient 4 défectueuses. On en prélève 5 au hasard. Quelle est la probabilité d’en trouver exactement 2 défectueuses ?

Cas possibles : \binom{20}{5} = 15\,504.

Cas favorables : choisir 2 défectueuses parmi 4 et 3 bonnes parmi 16 : \binom{4}{2} \times \binom{16}{3} = 6 \times 560 = 3\,360

P = \frac{3\,360}{15\,504} \approx 0{,}217

Un tirage à plusieurs catégories (suite)

La structure à retenir

Le « et » du raisonnement — 2 défectueuses et 3 bonnes — est devenu une multiplication, conformément au chapitre 2.

C’est le schéma de tous les exercices de ce type : on découpe la population en catégories, on choisit dans chacune, on multiplie.

Un plan d’échantillonnage

Ce calcul est celui de la norme d’échantillonnage en contrôle de réception : combien de pièces prélever, et à partir de combien de défauts refuser le lot ?

La réponse se lit dans cette distribution — dite hypergéométrique — et l’ensemble de la qualité industrielle en dépend.

Ce qu’il faut retenir

Le résumé du chapitre

Six points
  1. Une combinaison est une sélection sans ordre et sans répétition : \binom{n}{k} = \dfrac{n!}{k!\,(n-k)!}
  2. Elle s’obtient en divisant les arrangements par k! — on efface l’ordre.
  3. Deux questions suffisent devant tout énoncé : l’ordre compte-t-il ? peut-on répéter ?
  4. Symétrie : \binom{n}{k} = \binom{n}{n-k} ; calculez toujours le plus petit côté.
  5. Pascal : \binom{n}{k} = \binom{n-1}{k-1} + \binom{n-1}{k}, qui se démontre en isolant un individu.
  6. Un « et » entre catégories devient une multiplication de combinaisons.
La suite

Nous savons compter. Il reste à passer du comptage au calcul : les axiomes, les règles d’addition, le conditionnement.

C’est la troisième partie du cours, et le chapitre 5 l’ouvre.

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Ressources du chapitre

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  • Polycopié du chapitre
  • Exercices corrigés
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  • — Vidéo
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