Troisième approche

Ce problème, qui s'inscrit dans le cadre des calculs de probabilités géométriques, fut exhibé par le mathématicien français Joseph Bertrand en 1899. Il peut comporter quatre réponses justes selon la compréhension des mots « hasard » et « choix ».
 

Troisième approche

Un cercle étant donné, choisissons un point au hasard dans ce cercle...

La longueur de la corde [AB] est déterminée par la position de son milieu I. Choisir une telle corde revient donc à se donner un point au hasard à l'intérieur du cercle.

La probabilité que la longueur de la corde soit supérieure à celle du côté du triangle équilatéral inscrit est alors égale à la probabilité que le milieu de la corde soit intérieur au cercle (C') de rayon moitié, inscrit dans ce triangle.

En effet, la distance du milieu I de la corde au centre O du cercle ne doit pas excéder le rayon du cercle (C').
Si r est la longueur du rayon de (C), celle du rayon du cercle (C') commun à tous les triangles équilatéraux inscrits est r/2.

Exemple 3

Le centre de la corde devra donc se trouver dans le cercle colorié en violet sur le schéma.

La répartition de ce point étant uniforme dans le cercle, la probabilité demandée est le rapport entre l'aire du cercle (C') et l'aire du cercle (C).

D'où la probabilité demandée :

P = 1/4.

Afin de vérifier l'exactitude de la probabilité trouvée lors de la modélisation de cette troisième approche, le site TrigoFACILE a mis au point un algorithme qui permet de simuler la position du milieu d'une corde tracée au hasard dans un cercle.

Une expérience consiste ici à déterminer les coordonnées d'un point pris au hasard dans un cercle et à vérifier s'il appartient au disque inscrit au triangle équilatéral en calculant sa distance au centre O du cercle.

Testez cet algorithme sans plus tarder en indiquant dans la case ci-dessous le nombre d'itérations désirées puis cliquez sur le bouton de validation.

 

est .

 

 

Dans , la probabilité d'obtenir une corde de longueur supérieure à celle du côté du triangle équilatéral inscrit dans le cercle est :

.

Au total, , la probabilité observée est :

.

Nous remarquons que plus le nombre d'expériences est grand, plus la probabilité cherchée est proche de 1/4.

Théorie et expérience se rejoignent encore une fois !

C'est donc que cette troisième approche nous suggère une nouvelle réponse, différente des deux premières, au paradoxe de Bertrand, qui par la même occasion se complique à nouveau.
Et pourtant... Une nouvelle suprise nous attend !

Cliquez ici pour poursuivre l'étude de ce paradoxe...

 

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