grand oral maths Monty hall
Publié le 07/06/2024
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«
Grand oral maths
Aujourd'hui, je vais aborder avec vous une énigme célèbre qui
a suscité de nombreux débats et fascine aussi bien les
amateurs de jeux télévisés que les passionnés de
mathématiques : le problème de Monty Hall.
La question que je
vais explorer est la suivante : comment résoudre ce problème
et pourquoi la solution est-elle si contre-intuitive pour beaucoup
d'entre nous ?
Le paradoxe de Monty Hall est un problème de probabilités qui
tire son nom du jeu télévisé américain « Let’s Make a
Deal » animé par Monty Hall dans les années 1960 et 1970.
Ce
problème, bien que très simple en apparence, suscite souvent
confusion et débat parmi les personnes qui y sont confrontées.
Derrière ce jeu, repose en réalité des principes de
probabilité intéressants qui défient souvent l’intuition humaine.
L’oral se répartira de la manière suivante : nous commencerons
par décrire les règles du jeu, puis nous essaierons d’analyser de
manière intuitive le paradoxe avant de l’étudier dans un dernier
sous un angle probabiliste.
I.
Compréhension du jeu :
A.
Description du jeu et des règles
Dans ce jeu, il y a trois portes, derrière l’une desquelles se
trouve un prix (disons une superbe voiture) et derrière les deux
autres se trouvent des chèvres.
Vous, en tant que joueur,
choisissez initialement une porte, sans savoir ce qu’il y a
derrière.
L’hôte du jeu (le présentateur du jeu télévisé),
connaissant l’emplacement du prix, ouvre ensuite une des deux
portes restantes qui ne contient pas le prix.
Cela crée une
nouvelle information pour le joueur, qui peut choisir de modifier
ou de maintenir son choix initial.
b.
Démonstration d’un exemple de jeu
Supposons que vous choisissez initialement la porte numéro 1.
L’hôte, qui sait où se trouve la voiture, ouvre ensuite la porte
numéro 3, derrière laquelle se trouve une chèvre.
À ce stade,
vous avez le choix de rester avec votre porte initiale (la porte
numéro 1) ou de changer pour la porte numéro 2.
Le joueur
peut donc adapter son choix selon sa stratégie ! (et les maths
sont pour cela très utiles, eh oui ça sert parfois ce que vous
apprenez en classe)
Petit récapitulatif :
1/ Vous choisissez initialement une des trois portes (sans savoir ce qui se
trouve derrière, en sachant qu’il y a un prix à gagner derrière l’une d’entre
elles).
2/ L’hôte du jeu, qui sait ce qui se cache derrière chaque porte, ouvre une
des deux portes que vous n’avez pas choisies, révélant une porte sans
prix.
3/ À ce stade, vous avez la possibilité de rester sur votre choix initial ou
de changer de porte.
4/ Une fois que vous avez pris votre décision, la porte sélectionnée est
ouverte, et vous découvrez si vous avez gagné le prix ou non.
II.
Analyse intuitive (ou sans calcul) :
A.
Un problème, deux points de vues
Ce jeu va à l’encontre de ce que l’on pourrait penser, car la
plupart des gens voient les choses de deux façons différentes :
Certains disent qu’après que l’hôte a ouvert une porte, il reste
deux portes, donc les chances sont de 1 sur 2 de gagner, que
l’on garde sa porte ou qu’on en choisisse une autre.
Globalement, cela revient au même, que l’on change de porte
ou pas.
D’autres pensent que si on garde notre porte initiale, on ne
gagnes que si l’on avait choisi la bonne porte dès le départ, ce
qui n’était qu’une chance sur trois.
Donc, cela revient à dire
qu’il y a 1 chance sur 3 de gagner sans changer de porte, et 2
chances sur 3 de gagner en changeant.
De ce fait, faut-il changer ou non de porte ? Et c’est cette
interrogation qui a donné naissance à un paradoxe.
En réalité,
si le participant décide de changer de porte, ses chances de
remporter la voiture passent de 1/3 à 2/3, tandis que ses
chances de gagner en restant avec son choix initial demeurent
à 1/3.
Bien que cela puisse sembler contre-intuitif, la meilleure
stratégie est donc de toujours changer de porte.
C’est ce que
nous allons maintenant examiner en résolvant ce problème.
III.
Approche probabiliste
A.
Formulation du problème en termes de probabilités
La solution repose sur trois cas que nous allons numérotés et
définir en fonction du choix initial :
1.
Cas 1 (noté C1) : Si le candidat choisit initialement la
porte de la chèvre 1 et que le présentateur ouvre la porte
de la chèvre 2, alors la porte restante cache la voiture et
le candidat gagne.
2.
Cas 2 (noté C2) : Si le candidat choisit initialement la
porte de la....
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