Licence 2Probabilités

Variables aléatoires continues et densités

55 min15 exercicesSéquence 1.1Licence 2

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Durée : 55 min

Variables aléatoires continues

1. Définition

Une v.a. XX est continue si sa fonction de répartition FX(t)=P(Xt)F_X(t)=P(X\leq t) est continue et s'écrit :

FX(t)=tf(x)dxF_X(t) = \int_{-\infty}^t f(x)\,dx

f0f\geq0 est la densité de probabilité de XX.

Propriétés de la densité :
- f(x)0f(x)\geq0 pour tout xx
- +f(x)dx=1\int_{-\infty}^{+\infty}f(x)dx=1
- P(aXb)=abf(x)dxP(a\leq X\leq b)=\int_a^b f(x)dx
- P(X=c)=0P(X=c)=0 pour tout cc (v.a. continue)

2. Espérance et variance

E[X]=+xf(x)dx\mathbb{E}[X]=\int_{-\infty}^{+\infty}xf(x)dx

E[g(X)]=+g(x)f(x)dx\mathbb{E}[g(X)]=\int_{-\infty}^{+\infty}g(x)f(x)dx

Var(X)=E[X2](E[X])2=x2f(x)dx(E[X])2\text{Var}(X)=\mathbb{E}[X^2]-(\mathbb{E}[X])^2=\int x^2 f(x)dx-(\mathbb{E}[X])^2

3. Loi uniforme U([a,b])\mathcal{U}([a,b])

f(x)=1ba1[a,b](x)f(x)=\frac{1}{b-a}\mathbf{1}_{[a,b]}(x)

E[X]=a+b2\mathbb{E}[X]=\frac{a+b}{2}, Var(X)=(ba)212\text{Var}(X)=\frac{(b-a)^2}{12}.

4. Changement de variable

Si Y=g(X)Y=g(X) avec gg bijective différentiable :

fY(y)=fX(g1(y))(g1)(y)f_Y(y)=f_X(g^{-1}(y))\cdot|(g^{-1})'(y)|

5. Fonction de répartition et quantiles

Le quantile d'ordre pp est qp=FX1(p)q_p=F_X^{-1}(p) : P(Xqp)=pP(X\leq q_p)=p.

La médiane est q0.5q_{0.5}.

Exercices

Soit f(x)=2xf(x)=2x sur [0,1][0,1] et 00 ailleurs. Vérifier que c'est une densité.

Pour XU([0,4])X\sim\mathcal{U}([0,4]), quelle est P(1X3)P(1\leq X\leq 3) ?

Vrai ou faux : Pour une v.a. continue XX, P(X=3)=0P(X=3)=0.

Quelle est l'espérance de XU([2,8])X\sim\mathcal{U}([2,8]) ?

Calculer E[X]\mathbb{E}[X] pour XX de densité f(x)=2xf(x)=2x sur [0,1][0,1].

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