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| author | martial.simon <martial.simon@epita.fr> | 2025-04-13 19:54:19 +0200 |
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| committer | martial.simon <martial.simon@epita.fr> | 2025-04-13 19:54:19 +0200 |
| commit | 66c3bbfa94d8a41e58adf154be25e6d86fee8e30 (patch) | |
| tree | 9c5e998f324f2f60c1717759144da3f996c5ae1a /PBS1/RMD1.md | |
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diff --git a/PBS1/RMD1.md b/PBS1/RMD1.md new file mode 100755 index 0000000..5af78ea --- /dev/null +++ b/PBS1/RMD1.md @@ -0,0 +1,128 @@ +# Variables aléatoires discrètes + +**Indénombrable** : continu $\Leftrightarrow$ $\mathbb{R}$ + +## Loi de probabilité + +**Loi de proba** : +$$ +\begin{align*} +\mathbb{P}: \mathcal{P}(\Omega) &\longrightarrow [0, 1] \\ + A &\longmapsto \mathbb{P}(A) +\end{align*} +$$ +$(\Omega, \mathcal{P}(\Omega), \mathbb{P})$ est un espace probabilisé + +**Loi d'une variable aléatoire discrète** +$$ +\begin{align*} +\mathbb{P}_{X}: \mathcal{P}(X(\Omega)) &\longrightarrow [0, 1] \\ + A &\longmapsto \mathbb{P}_{X}(A) = \mathbb{P}(X \in A) +\end{align*} +$$ + +En pratique, si $X(\Omega) = \{x_{n} | n \in [1; N]\}$ + +#### Si $\Omega$ n'est pas nécessairement fini : les tribus + +**Tribu** : +Soit $\mathcal{T} \subset \mathcal{P}(\Omega)$ ($\mathcal{T}$ contient des sous-ensembles de $\Omega$). +- $\mathcal{T}$ <u>n'est pas vide</u> : $\mathcal{T}$ contient au moins l'ensemble vide +- $\mathcal{T}$ <u>est stable par complémentaire</u> : si $A \in \mathcal{T}$, alors $A^C \in \mathcal{T}$ +- $\mathcal{T}$ <u>est stable par union dénombrable</u> : Si une famille dénombrable d'ensemble $(A_n)_{n \in \mathbb{N}}$ + +**Remarque** : $\mathcal{P}(\mathbb{R})$ est une tribu + +**Loi d'une variable aléatoire réelle** : + +Soit $\mathcal{T}$ une tribu sur $\Omega$ + +$$ +\begin{align*} +\mathbb{P}_{X}: \mathcal{P}(X(\Omega)) &\longrightarrow [0, 1] \\ + A &\longmapsto \mathbb{P}_{X}(A) = \mathbb{P}(X \in A) +\end{align*} +$$ +Est sa loi de proba si : +- $\mathbb{P}_X(\Omega) = 1$ +- Pour toute famille dénombrable $(A_n)_{n \in K}$ (où $K \subset \mathbb{N}$) d'éléments disjoints de $\mathcal{T}$ : + - La proba de l'union = somme des probas + +## Fonction de répartition + +À partir d'une loi de proba et d'une VAR $X : \Omega \rightarrow \mathbb{R}$, on peut définir la fonction de répartition de X notée $F_X$ tq : +$$ +\begin{align*} +F_X : \mathbb{R} &\longrightarrow \mathbb{R} \\ +X &\longmapsto \mathbb{P}(X \leq x) +\end{align*} +$$ +$F$ vérifie : +- $\forall x \in \mathbb{R}, 0 \leq F(x) \leq 1$ +- F est croissante et continue à droite pour tout point de $\mathbb{R}$ +- $\lim_{x \rightarrow - \infty} F_X(x) = 0$ et $\lim_{x \rightarrow + \infty} = 1$ + +# Variables aléatoires continues + +## Lois à densité + +On appelle densité de proba toute application **continue par morceaux** : +$$ +\begin{align} +f : \mathbb{R} &\longrightarrow \mathbb{R} \\ + x &\longmapsto f(x) = x +\end{align} +$$ + +telle que : +1. La fonction de densité de proba doit être toujours positive $f(x) \geq 0, \,\forall x \in \mathbb{R}$ +2. L'intégrale de la fonction densité de proba sur l'ensemble des valeurs possibles doit être égale à 1 : +$$ +\begin{align} + \int^{+\infty}_{-\infty} f(t)dt = 1 +\end{align} +$$ +(CV et vaut 1) + +## Fonction de répartition + +Soit $X$ une VAR et $F_X$ la fonction de répartition de $X$. On dit que $X$ est une variable aléatoire à densité s'il existe $f$ tq : +$$ +\forall x \in \mathbb{R}, F_{X}(x) = \mathbb{P}(X\leq x) = \int^{x}_{-\infty}f(t)dt +$$ +Et $\mathbb{P}(X = a) = \mathbb{P}(X \in [a,a]) = F(a) - \lim_{x \rightarrow a^-} F_{X}(x) = 0$ + +Soit $X$ une VAR admettant une densité $f$. On a alors $\forall (a,b) \in \mathbb{R}^2$ : +1. $\mathbb{P}(a \leq X \leq b) = F_X(b) - F_X(a) = \int^{b}_{a} f(x)dx$ +2. $\mathbb{P}(a \leq X \leq b) = \mathbb{P}(a \lt X \leq b) = \mathbb{P}(a \leq X \lt b) = \mathbb{P}(a \lt X \lt b)$ + +$F$ vérifie : +- $\forall x \in \mathbb{R}, 0 \leq F(x) \leq 1$ +- $F_X$ est continue sur $\mathbb{R}$, dérivable en tout point où $f$ est continue et alors $F'_X = f$ +- F est croissante et continue à droite pour tout point de $\mathbb{R}$ +- $\lim_{x \rightarrow - \infty} F_X(x) = 0$ et $\lim_{x \rightarrow + \infty} = 1$ + +# Lois usuelles +## Loi uniforme +![[{BC5D44BC-3F46-4180-BCD4-4D5B3F4BA20A}.png]] +## Lois de Bernoulli et normale centrée réduite +![[{D4A5C0C1-1CC5-40BD-8405-94426A60D0D6}.png]] +## Lois binomiale et normale +![[{86D3CCEA-A76F-40BE-9B62-8E2DC7C8BC44}.png]] +![[{A3B3B4D0-52E0-48E4-B81C-2C44E37A3228}.png]] +## Lois géométrique et de gamma +![[{18D748A3-B8D3-4E4D-A1A8-F2F70277DC38}.png]] +## Lois de Poisson et exponentielle +![[{2AAFC51F-57F7-497E-9B07-036BCA01D719}.png]] + +![[{0266C3BB-ED39-47C0-B60B-DEC52724FB76}.png]] + +![[{7CE9651F-9AB2-4B5A-B893-D67ADC25A533}.png]] + +# Conclusion + +Variable aléatoire : $X : \Omega \longrightarrow \mathbb{R}$ +Probabilité : $\mathcal{P} \longrightarrow [0,1]$ + $\mathcal{P}(\Omega) = 1$ + $\forall A,B \in \mathbb{P}(\Omega), A \cap B = \emptyset, \mathcal{P}(A \cup B) = \mathcal{P}(A) + \mathcal{P}(B)$ +
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