Ce qui est pénible avec les paradoxes, en tant que scientifique, c’est qu’ils nous obligent à remettre en cause notre intuition, sans cesse. Car mine de rien, on fonctionne tous à l’intuition, c’est un peu comme ça qu’on monte un programme de recherche: on a l’intuition que l’on pourra obtenir des résultats, mais tout reste à prouver.

Prenons la question suivante “les garçons on-t-ils plus de sœurs que les filles ?” en moyenne. N’importe qui avec un peu de bon sens répondrait “oui“, l’idée naturelle est que la fille ne peut pas se compter elle même comme sœur, donc les filles devraient en compter un peu moins… Et comme toujours la formulation est importante. On ne demande pas, par exemple “les garçons ont-t-ils plus chance d’avoir au moins une sœur que les filles ?” (auquel cas la réponse serait différente).

Maintenant réfléchissons un peu, et faisons un petit modèle où on suppose que la taille de la fratrie ne dépend pas des sexes de la fratrie. Et comptons, pour mieux voir ce qui se passe. Et commençons par un cas simple, par exemple avec trois enfants,

• (G,G,G) – personne n’a de sœur
• (G,G,F), (G,F,G) ou (F,G,G) – la fille n’a pas de sœur, par contre, il y a deux garçons avec une sœur
• (G,F,F), (F,G,F) ou (F,F,G) – dans chaque cas, il y a deux filles avec une sœur, et un garçon avec deux sœurs,
• (F,F,F) – ce qui fait trois filles avec chacune deux sœurs.

Si on récapitule pour les garçons, on a 3 cas avec 2 garçons ayant 1 sœur et 3 cas avec 1 garçon ayant 2 sœurs, soit (à un facteur de normalisation près) un nombre espéré de sœurs de 12. Et pour les filles, on a 3 cas avec 2 filles ayant 1 sœur et 1 cas avec 3 filles ayant 2 sœurs, soit (au même facteur de normalisation près) un nombre espéré de sœur de 12.
Posons la taille de la fratrie, que l’on va supposer fixé. Essayons de formaliser les calculs qu’on vient de faire. S’il y a filles, et garçons,

• filles et garçons – chacun des garçons a sœurs, alors que chacune des filles a sœurs,

Bref, dans le calcul de l’espérance pour les garçons, on doit avoir des et pour les filles, . Et en faisant intervenir le nombre de combinaisons possibles de filles, et garçons, et par qui était notre facteur de proportionnalité de tout à l’heure (i.e. le nombre de possibilités d’agencement des sexes dans les familles avec enfants, quand on se focalise sur le sexe de tous, sauf un, qui est choisi au hasard, et qui est la personne qui compte ses soeurs), et en notant l’espérance du nombre de sœurs chez les garçons, et chez les filles, on a (merci à Pierre Antoine qui m’a fait remarqué une erreur dans mes calculs initiaux)

alors que

Un peu de calculs permet de montrer que ces deux quantités sont en fait égales… et valent

ce qui a du sens car il reste -1 personnes dans la fratrie (je peux renvoyer au livre de Ruma Falk, Understanding Probability and Statistics: A Book of Problems, page 46, qui passe par les fonctions génératrices pour une démonstration propre). Amusant, non ? En tous les cas suffisamment pour attirer mon attention alors que j’essaye de récupérer d’un soucis de santé, en dormant dans le lit de ma (grande) fille au milieu des peluches et des poupées…