Tableaux croisés et arbres de dénombrement

Définition, méthode pas à pas, exemple corrigé et exercice type contrôle de Seconde.

Maths Seconde Lecture : 5 min Programme officiel 2019

En probabilités, un tableau croisé (ou tableau à double entrée) permet de représenter la répartition d'une population selon deux caractères. Chaque cellule contient le nombre d'individus possédant simultanément les deux caractères correspondants. Les totaux en marge donnent les effectifs pour chaque caractère pris isolément.

Un arbre de dénombrement (ou arbre de choix) est une représentation graphique qui permet de visualiser toutes les issues possibles d'une succession d'événements. Chaque branche représente un choix ou un événement, et le chemin complet de la racine à une feuille représente une issue possible.

Bon réflexe : Avant de commencer, identifiez clairement les étapes de l'expérience ou les caractères à croiser pour choisir la bonne représentation.
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Identifier les caractères et modalités

Pour un tableau croisé, déterminez les deux caractères étudiés et leurs différentes modalités (valeurs possibles). Pour un arbre, identifiez les étapes successives de l'expérience aléatoire.

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Construire le tableau croisé

Placez les modalités du premier caractère en lignes et celles du second en colonnes. Remplissez les cellules avec les effectifs donnés. Calculez les totaux de chaque ligne et de chaque colonne, ainsi que le total général.

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Construire l'arbre de dénombrement

Commencez par un point (la racine). Pour la première étape, tracez autant de branches qu'il y a de choix possibles. À l'extrémité de chaque branche, représentez le résultat. Répétez l'opération pour la deuxième étape à partir de chaque résultat de la première étape, et ainsi de suite. Chaque chemin de la racine à une feuille représente une issue.

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Interpréter les résultats

À partir du tableau croisé, vous pouvez lire directement les effectifs d'événements conjoints (intersection) ou d'événements simples (marges). Avec l'arbre, comptez le nombre de chemins complets pour trouver le nombre total d'issues, ou identifiez les chemins correspondant à un événement spécifique.

Dans un lycée, on a interrogé $150$ élèves sur leur sport préféré (football ou basketball) et leur genre (garçon ou fille). On sait que $80$ élèves sont des garçons, et parmi eux, $50$ préfèrent le football. Il y a $40$ filles qui préfèrent le basketball.
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Construire le tableau croisé des effectifs.
On identifie les caractères : 'Sport préféré' (Football, Basketball) et 'Genre' (Garçon, Fille). On remplit les données connues et on déduit les autres par soustraction.

FootballBasketballTotal
Garçon$50$$80 - 50 = 30$$80$
Fille$150 - 80 - 40 = 30$$40$$150 - 80 = 70$
Total$50 + 30 = 80$$30 + 40 = 70$$150$
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Déterminer le nombre de filles qui préfèrent le football.
En lisant le tableau, on trouve l'intersection de la ligne 'Fille' et de la colonne 'Football' : $30$ filles préfèrent le football.
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Déterminer le nombre total d'élèves qui préfèrent le basketball.
En lisant le tableau, on trouve le total de la colonne 'Basketball' : $70$ élèves préfèrent le basketball.
Le tableau croisé permet de visualiser rapidement toutes les répartitions. On a trouvé que $30$ filles préfèrent le football et que $70$ élèves au total préfèrent le basketball.
  1. Ne pas faire la différence entre un effectif (nombre d'individus) et une probabilité (fréquence relative, entre $0$ et $1$). Les tableaux croisés sont souvent remplis d'effectifs.
  2. Oublier de vérifier les totaux : la somme des totaux de lignes doit être égale à la somme des totaux de colonnes, et égale au total général.
  3. Mal interpréter les chemins dans un arbre : chaque chemin complet représente une issue unique. Ne pas compter les branches intermédiaires comme des issues finales.
Une urne contient $3$ boules rouges (R) et $2$ boules vertes (V). On tire successivement et sans remise $2$ boules de l'urne.
  1. Construire l'arbre de dénombrement de cette expérience.
  2. Combien d'issues différentes y a-t-il ?
  3. Combien d'issues correspondent à l'événement "Tirer au moins une boule rouge" ?
  1. Construction de l'arbre :
    Au premier tirage, il y a $5$ boules au total ($3$ R et $2$ V).
    Au deuxième tirage, il reste $4$ boules.

    Racine
    ├── R
    │ ├── R → (R,R)
    │ └── V → (R,V)
    └── V
    ├── R → (V,R)
    └── V → (V,V)
  2. Nombre d'issues différentes :
    En suivant tous les chemins de la racine aux feuilles, on trouve les issues suivantes : (R,R), (R,V), (V,R), (V,V).
    Il y a donc $4$ issues différentes.
  3. Issues correspondant à "Tirer au moins une boule rouge" :
    Ceci signifie que la première boule est rouge, ou la deuxième est rouge, ou les deux sont rouges.
    Les issues concernées sont : (R,R), (R,V), (V,R).
    Il y a $3$ issues qui correspondent à l'événement "Tirer au moins une boule rouge".

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre un tableau croisé et un arbre de dénombrement ?
Un tableau croisé est statique et représente la répartition d'une population selon deux caractères simultanément. Un arbre de dénombrement est dynamique et représente une succession d'événements ou de choix, permettant de visualiser toutes les issues possibles d'une expérience en plusieurs étapes.
Quand utiliser un tableau croisé plutôt qu'un arbre ?
Utilisez un tableau croisé quand vous avez des données sur deux caractères d'une population et que vous voulez visualiser les effectifs ou fréquences conjointes (par exemple, 'nombre de garçons qui aiment le football'). Utilisez un arbre quand l'expérience se déroule en plusieurs étapes successives et que vous voulez lister toutes les combinaisons possibles (par exemple, 'tirer deux boules successivement').
Est-ce que les probabilités sont toujours indiquées sur les branches d'un arbre ?
Non, pas toujours. Pour le simple dénombrement, les probabilités ne sont pas nécessaires. Elles sont ajoutées lorsque l'on veut calculer la probabilité de chaque issue en multipliant les probabilités le long des branches. Pour le programme de Seconde, l'accent est mis sur le dénombrement des issues.
Comment vérifier que mon tableau croisé est correct ?
Vérifiez que la somme des totaux de chaque ligne est égale au total général, et que la somme des totaux de chaque colonne est également égale au total général. Chaque cellule doit être la somme des effectifs correspondants.

Le passage en Seconde est difficile ?

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