Vous êtes gardien de nuit, mais vous revenez d’une visite chez des amis et vous avez un peu trop bu. Vous vous tenez devant la porte de votre lieu de travail, vous sortez de votre poche les clefs en votre possession et vous les laissez tomber par terre. Hélas, le trousseau s’est défait et vous ne vous rappelez plus quelle clef ouvre la porte !
Vous décidez donc d’essayer la première que vous voyez. Si elle fonctionne, tant mieux pour vous, mais si elle ne fonctionne pas, vous la laissez retomber par terre au milieu des autres clefs. Bien sûr, vous êtes ivre - vous ne vous rappelez pas quelle clef vous avez déjà essayé. Vous répétez le même processus jusqu’à ouvrir la porte.
Quelle est la probabilité que la -unième clef ouvre la porte ?Après cette terrible nuit à essayer d’ouvrir la porte, vous décidez de vous en tenir au jus de tomates lorsque vous sortez avec des amis. Vous achetez donc un nouveau trousseau mais ne vous souvenez toujours pas de quelle clef ouvre la porte de votre lieu de travail. Or cette fois-ci vous avez une stratégie : vous mettez de côté chaque clef essayée qui n’ouvre pas la porte.
Dans ce cas-ci, quelle est de nouveau la probabilité que la -unième clef ouvre la porte ?
Solutions
1Reveal solutionsAre you sure? Give it a try first.
- Disons que la première clef n’ouvre pas la porte, elle fait donc parti des clefs qui n’ouvre pas la porte parmi les . Cette événement a donc une probabilité de survenir.
La seconde clef n’ouvre toujours pas la porte avec la même probabilité, ce qui rajoute un facteur . On itère ce raisonnement jusqu’à la -ème clef qui n’ouvre pas la porte. Tout cela est donc un événement de probabilité , où l’on peut tout multiplier par indépendance.
Mais la -ème clef va ouvrir la porte ! Ainsi cet événement a une probabilité d’advenir car on choisit une clef sur .
Finalement, la probabilité que la -ème clef ouvre la porte suit une loi géométrique de paramètre , le résultat est donc .
2.La différence maintenant est que le gardien fait attention à la clef qu’il utilise. Disons que la première clef n’ouvre pas la porte, cela a donc une probabilité d’arriver, rien ne change pour l’instant.
Mais maintenant on met cette mauvaise clef de côté, il en reste donc . Si on en choisit une mauvaise, cela a une probabilité d’arriver ( mauvaises clefs dans les ).
Maintenant il reste donc clefs devant nous. On peut ainsi prolonger ce raisonnement jusqu’à ce qu’on ait tiré mauvaises clefs (donc il en reste ). On multiplie alors les probabilités pour trouver:
Mais on remarque que se simplifie, ainsi que , jusqu’à qui, lui, va rester.
On trouve ainsi .
Mais maintenant il nous reste à tirer la bonne clef parmi les restante, événement de probabilité qui, multiplié par le résultat précédent, donne . Ainsi notre probabilité finale vaut . Elle ne dépend pas de !
