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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) | |
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| -rwxr-xr-x | PBS1/Couple Aléatoire.md | 53 | ||||
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diff --git a/PBS1/Couple Aléatoire.md b/PBS1/Couple Aléatoire.md new file mode 100755 index 0000000..ce6b43b --- /dev/null +++ b/PBS1/Couple Aléatoire.md @@ -0,0 +1,53 @@ +# Couple aléatoire +## Définition + +Un couple aléatoire discret est un coupl $(X,Y)$ de V.A. définies sur le même univers $\Omega$ et à valeurs dans $X(\Omega) \times Y(\Omega)=\{(x,y):x \in X(\Omega), y \in Y(\Omega)\}$ + +On note $\{ X = x, Y = y \}$ l'évènement $X = x \cap Y = y$ +## Loi du couple +On appelle loi de probabilité ou loi jointe du couple $(X,Y)$ l'application +$$ +\begin{align} +\mathbb{P}_{XY}: \qquad X(\Omega) \times Y(\Omega) &\longrightarrow [0,1] \\ +(x,y) &\longmapsto \mathbb{P}_{XY}(x,y) = \mathbb{P}(X=x,Y=y) +\end{align} +$$ +## Fonction de répartition +La connaissance de $\mathbb{P}_{XY}$ équivaut à celle de la fonction de répartition définie pour tout $(x,y) \in \mathbb{R}^2$ par : +$$ +F_{XY}(x,y) = \mathbb{P}(X \leq x, Y\leq y) +$$ +## Lois marginales +On appelle loi marginale de $X$ l'application $\mathbb{P}_{X}$ de $X(\Omega)$ dans $[0,1]$ définie pour tout $x \in X(\Omega)$ par +$$ +\mathbb{P}_{X}(x) = \mathbb{P}(X = x) = \sum_{y \in Y(\Omega)} \mathbb{P}_{XY}(x,y) +$$ +Par analogie, on a +$$ +\mathbb{P}_{Y}(y) = \mathbb{P}(Y = y) = \sum_{x \in X(\Omega)} \mathbb{P}_{XY}(x,y) +$$ +## Lois conditionnelles +Soit $(X,Y)$ un couple aléatoire discret. On appelle loi conditionnelle de $X$ sachant $Y$ l'application $\mathbb{P}_{X|Y}$ de $X(\Omega)$ dans $[0,1]$ définie pour tout couple $(x,y) \in X(\Omega) \times Y(\Omega)$ par +$$ +\mathbb{P}_{X|Y}(x|y) = \mathbb{P}(X = x | Y = y) = \frac{\mathbb{P}_{XY}(x,y)}{\mathbb{P}_{Y}(y)} +$$ +De façon analogue, on a $\mathbb{P}_{Y|X}$ : +$$ +\mathbb{P}_{Y|X}(y|x) = \mathbb{P}(Y = y | X = x) = \frac{\mathbb{P}_{XY}(x,y)}{\mathbb{P}_{X}(x)} +$$ +## Indépendance +On dit que $X$ et $Y$ sont **indépendantes** ssi pour tout $x \in X(\Omega)$ et tout $y \in Y(\Omega)$, +$$ +\mathbb{P}(X = x | Y = y) = \mathbb{P}(X = x) \quad et \quad \mathbb{P}(Y = y | X = x) = \mathbb{P}(Y = y) +$$ +## Covariance +Si $X$ et $Y$ sont définies sur le même $\Omega$, on appelle **covariance** de ces deux variables le réel : +$$ +Cov(X,Y) = \mathbb{E}[(X - \mathbb{E}(X))(Y - \mathbb{E}(Y))] +$$ +Ou aussi $Cov(X,Y) = \mathbb{E}(X \cdot Y) - \mathbb{E}(X) \cdot \mathbb{E}(Y)$ +### Interprétation +- $Cov(X,Y) > 0 \implies$ Plus $X$ grandit, plus $Y$ grandit aussi +- $Cov(X,Y) < 0 \implies$ Quand $X$ augmente, $Y$ diminue (et vice-versa) +- $Cov(X,Y) \approx 0 \implies$ Les 2 variables ne sont pas vraiment liées +## Corrélation
\ No newline at end of file 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 : $\mathcal{P} \longrightarrow [0,1]$ + $\mathcal{P}(\Omega) = 1$ + $\forall A,B \in \mathbb{P}(\Omega), A \cap B = \emptyset, \mathcal{P}(A \cup B) = \mathcal{P}(A) + \mathcal{P}(B)$ +
\ No newline at end of file diff --git a/PBS1/RMD2.md b/PBS1/RMD2.md new file mode 100755 index 0000000..f9e5ea8 --- /dev/null +++ b/PBS1/RMD2.md @@ -0,0 +1,69 @@ +# Espérance + +## VAD +$$ +\mathbb{E}[X] = \sum^{n}_{i=1}x_{i} \cdot p_{i} = \sum^{n}_{i=1}x_{i}\cdot \mathbb{P}(X=x_{i}) +$$ + +## VAC +$$ +\mathbb{E}[X] = \int^{+\infty}_{-\infty}xf(x)dx \approx \sum x_{i} f(x_{i})\delta x +$$ + +## Moment +Espérance = moment d'ordre $k = 1$ + +Espérance nulle $\implies$ $\mathbb{P}(X = 0) = 1$ et $\mathbb{P}(X > 0) = 0$ +Lorsque $\mathbb{E}(X) = 0$ avec $X \subseteq \mathbb{R}$, on dit que X est centrée + +### Exercice +Un jeu de casino à 10 euros la partie permet de récupérer sa mise plus 10 euros dans 20% des cas, et de récupérer sa mise, plus 40 euros dans 10% des cas. Calculer l'espérance du gain algébrique (négatif en cas de perte). +-10 +10 +40 +$$ +\mathbb{P}(X = 10) = 0.2, \mathbb{P}(X = 40) = 0.1, \mathbb{P}(X = -10) = 0.7 +$$ +$$ +\mathbb{E}(X) = 2 + 4 - 7 = -1 +$$ +## Propriétés + +- L'espérance est croissante : si $X$ et $Y$ sont deux VA sur $\Omega$ et $X \leq Y$ avec proba 1, alors $\mathbb{E}(X) \leq \mathbb{E}(Y)$ +- $\mathbb{E}(aX + bY) = a \mathbb{E}(X) + b \mathbb{E}(Y)$ +- Inégalité de Markov : X réelle positive espérance finie, $\forall a > 0, \mathbb{P}(X \geq a) \leq \frac{\mathbb{E}(X)}{a}$ + +## Formule de transfert + +Pour toute fonction $\varphi$ continue, +$$ +\mathbb{E}(\varphi(X)) = \int^{+\infty}_{-\infty}\varphi(x) f(x)dx +$$ +# Variance + +## Définition + +$$ +\mathbb{V}(X) = \mathbb{E}[(X - \mathbb{E}(X))^{2}] = \mathbb{E}[X^2] - \mathbb{E}[X]^2 +$$ + +### VAD +$$ +\mathbb{V}(X) = \sum^{n}_{i=1}p_{i}\cdot(x_{i} - \mathbb{E}(X))^2 = \sum^{n}_{i=1} p_{i}^2\cdot\mathbb{P}(X = x_{i}) - \left( \sum^{n}_{i=1} x_{i}\cdot\mathbb{P}(X = x_{i}) \right)^2 +$$ +### VAC +$$ +\mathbb{V}(X) = \int^{+\infty}_{-\infty}(x - \mathbb{E}(X))^2f(x)dx = \int^{+\infty}_{-\infty} x^2f(x)dx - \left( \int^{+\infty}_{-\infty} xf(x)dx \right)^2 +$$ +Si $\mathbb{E}(X)$ n'existe pas ou si l'intégrale diverge, X n'admet pas de variance. +Sinon, on définit l'écart type $\sigma(X) = \sqrt{ V(X) }$ + + +## Propriétés + +- $\forall (a,b) \in \mathbb{R}^2,\, \mathbb{V}(aX+b) = a^2\mathbb{V}(X)$ +- $\forall (X,Y)$ de VA *indépendantes* $\mathbb{V}(X+Y) = \mathbb{V}(X)+\mathbb{V}(Y)$ + +## Inégalité de Tchebychev + +$$ +\forall \varepsilon > 0,\, \mathbb{P}(|X - \mathbb{E}(X)| > \varepsilon) \leq \frac{\mathbb{V}(X)}{\varepsilon^2} +$$ diff --git a/PBS1/Rappels intégrales.md b/PBS1/Rappels intégrales.md new file mode 100755 index 0000000..707b3f5 --- /dev/null +++ b/PBS1/Rappels intégrales.md @@ -0,0 +1,6 @@ +# Riemann + +Soit $\alpha$, l'intégrale $$ +\int^{+\infty}_{1} \frac{1}{x^\alpha}dx$$ CV $\Leftrightarrow \alpha > 1$ + +Soit $\alpha$, l'intégrale $$\int^{+\infty}_{0} e^{\alpha x} dx$$ CV $\Leftrightarrow \alpha < 0$ diff --git a/PBS1/TD1.md b/PBS1/TD1.md new file mode 100755 index 0000000..8d10758 --- /dev/null +++ b/PBS1/TD1.md @@ -0,0 +1,14 @@ +# Exercice 1 +## 1. +## 2. + +- +## 4. +- $f$ est $C_{p.m.}$ +- $f(x) \geq 0 \Leftrightarrow k \geq 0$ +- $$ +\begin{align} + \int^{+\infty}_{-\infty}f(t)dt &= \int^{+\infty}_{-\infty}ke^{-kt}dt \\ + &= \int^{0}_{-\infty}ke^{-kt}dt + \int^{+\infty}_{0}ke^{-kt}dt \\ +\end{align} +$$
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