[PDF] Chaînes de Markov Une chaîne de Markov





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Chaînes de Markov

Une chaîne de Markov est un processus aléatoire (Xn)n2N dont les transitions sont données par une matrice stochastique P(XnXn+1). Ces processus vérifient la 



Chaînes de Markov (et applications)

22 févr. 2021 Remarque 2. Les coefficients d'une matrice stochastique sont dans [0 1]. Proposition 1. Si Q est la matrice de transition d ...



CHAÎNES DE MARKOV

Ainsi l'évolution de la loi de Xn se ramène en fait à de l'algèbre linéaire. A toute matrice de transition on peut associer un graphe dirigé



Chapitre 1 - Dynamiques aléatoires : chaines de Markov

C'est une caractéristique importante des cha?nes de Markov que la matrice de transition P élevée `a la puissance k contient les probabilités de transitions de 



Feuille dexercices 3

card(X) est invariante par P. (b) Application. Soit P la matrice de transition d'une chaîne de Markov sur un espace d'états fini 



? ? ? ? /

Ces résultats permettent d'affirmer qu'une chaîne de Markov est complètement définie si l'on connaît sa matrice des probabilités de transition ainsi que la 



IFT-3655 Modèles Stochastiques orange Chaînes de Markov en

Ce processus est une chaˆ?ne de Markov homog`ene si. P[Xn+1 = j



Chapitre 8 Chaˆ?nes de Markov

est appelée distribution stationnaire de la matrice de transition P ou de la cmh. L'equation de balance globale dit que pour tout état i



Chaînes de Markov : théorie et applications

Matrices de transition et chaînes de Markov matrice stochastique sur X. Une chaîne de Markov de matrice de transition P est une trajectoire aléatoire.



Université de Montréal Modèles de Markov à variables latentes

17 mars 2020 Ce mémoire intitulé. Modèles de Markov à variables latentes : Matrice de transition non-homogène et reformulation hiérarchique présenté par.



Markov Chains - University of Cambridge

A Markov process is a random process for which the future (the next step) depends only on the present state; it has no memory of how the present state was reached A typical example is a random walk (in two dimensions the drunkards walk) The course is concerned with Markov chains in discrete time including periodicity and recurrence



Markov Chains - University of Cambridge

De nition of a Markov chain sequence of random variables x t: !Xis a Markov chain if for all s 0;s 1;::: and all t Prob(x t+1 = s t+1jx t = s t;:::;x 0 = s 0) = Prob(x t+1 = s t+1jx t = s t) I called the Markov property I means that the system is memoryless I x t is called the state at time t; Xis called the state space



Markov Chains Handout for Stat 110 - Harvard University

The Markov assumption greatly simpli es computations of conditional probabil-ity: instead of having to condition on the entire past we only need to condition on the most recent value 2 Transition Matrix The transition probability q ij speci es the probability of going from state ito state jin one step



Chapter 8: Markov Chains - Auckland

The matrix describing the Markov chain is called the transition matrix It is the most important tool for analysing Markov chains Transition Matrix list all states X t list all states z } {X t+1 insert probabilities p ij rows add to 1 rows add to 1 The transition matrix is usually given the symbol P = (p ij) In the transition matrix P:



Basic Markov Chain Theory - Duke University

Transition probabilities do not by themselves de?ne the probability law of the Markov chain though they do de?ne the law conditional on the initial position that is given the value of X1 In order to specify the unconditional law of the Markov chain we need to specify the initial distribution of the chain



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Transition matrix P = 1 a a b 1 b ; 0

What is the transition matrix of an irreducible Markov chain?

This de?nes the transition matrix of an irreducible Markov chain. Since each ball movesindependently of the others and is ultimately equally likely to be in eitherurn, we cansee that the invariant distribution?is the binomial distribution with parametersNand 1/2. It is easy to check that this is correct (from detailed balance equations). So,

What is the transition matrix of a chain?

Thetransition matrixof the chain is theMMmatrixQ= (qij).Note thatQis a nonnegative matrix in which each row sums to 1. since to get fromitojin two steps, the chain must go fromito some intermediarystatek, and then fromktoj(these transitions are independent because of the Markovproperty). So the matrixQ2gives the 2-step transition probabilities.

Is a Markov chain symmetrical in time?

Recall that in the two-state chain of Example 1.4 the eigenvalues So in this chainK= 1/(?+?). are(1,1????). For Markov chains, the past and future are independent given thepresent. This prop-erty is symmetrical in time and suggests looking at Markov chains withtime runningbackwards.

What are one-step transition probabilities for a Markov chain?

One-step transition probabilities For a Markov chain, P(X n+1= jjX n= i) is called a one-step transition proba- bility. We assume that this probability does not depend on n, i.e., P(X

Chapitre2

ChaînesdeMarkov

Résumé.Unechaînede Markovestunpro cessusaléatoire(X n n!N dont lestransitio nssontdonnéesparune matricestochastiqueP(X n ,X n+1 Cesproc essusvérifientlapropriétéde Markov,c'est-à-direqu'ob servés

àpartird'untemps(d'arrêt)T,(X

T+n n!N nedépend quedeX T etest denouv eauunechaînedeMarkov. Lesétatsd 'unechaînedeMarkov peuventêtreclassése ndeuxcatégo ries:lesétatstr ansitoires,quine sontvisitésqu'unnombre finidefois p.s.,etles étatsr écurrents,quiune foisatteints sontvisités p.s.uneinfinitédefois, ainsiquetouslesautres étatsdanslamême classederéc urrenc e.Pourunecha înedeMarkov irréductiblerécu rrente,lamesureempiriqueetlaloima rgina ledupro - cessusconv ergentsoitversl'uniquemesuredeprobabilitéP-invariante (récurrencepositive),soit verslevecteur nul(récurrencenulle).Cette théories'appliqueen particulierauxmarchesaléatoiresetau xmodèles defilesd'attente. Danscequis uit,onfixeune spac ed'étatsXfiniou dénombrable,muni delatribude l'ensembledesparties P(X).SiXestfini,on noteraNsonnombre d'éléments.

1.Ma tricesstochastiqueset propriétédeMarkov

1.1.Cha înesdeMarkov.UnematricestochastiquesurXestunefonction P:

(x,y)!X"#P(x,y)![0,1]telleque,p ourto utx!X, y!X

P(x,y)=1.

Autrementdit,tout x!Xdéfinitunemesure de probabilité P(x,·)surX,appelée probabilitédetransitionàpartirdex. Définition2.1(Chaîne deMarkov).Unechaîne deMar kovsur Xdematric ede transitionPestune suitedevariablesaléatoir es(X n n!N définiessurun espace (!,B,P) età valeursdans X,tellequepourtoutn,ettouspointsx 0 ,...,x n+1 P[X n+1 =x n+1 |X 0 =x 0 ,...,X n =x n ]=P(x n ,x n+1

Ainsi,lalo iconditio nnelleP

X n+1 |(X 0 ,...,Xn) estlaprobabilité detransitio nP(X n ,·).Il estutiled ereprésenter lesmesuresdeprobabilité "surXpardesvecteursen ligne ("(x 1 ),"(x 2 ),...,"(x k ),...).Alors,si" 0 estlaloi deX 0 ,quipeutêtrearbitraire,ona P[(X 0 ,X 1 ,...,X n )=(x 0 ,x 1 ,...,x n )]="(x 0 )P(x 0 ,x 1 )···P(x n"1 ,x n 7

82. CHAÎNE SDEMARKOV

parconditionneme ntsuccessif,desortequ'enparticulierlaloi" n deX n estdonnée par leproduit matriciel" n 0 P n .D'unpo intdevuedual,sifestunefonction bornéesur

X,vuecommeunvecteurcolonne,alors

E[f(X n+1 )|X 0 =x 0 ,...,X n =x n ]=(Pf)(x n E[f(X n n f=" 0 P n f. Notonsquelesproduitsmatriciels considérésso ntlicites mêmelorsquel'espace d'états estinfinidénom brable,puisqu'ona desbonnesbornessur lessommesde coe cientssur chaquelignedelam atricedetransi tion. Exemple.Onrepr ésenteusuellementunechaînedeMa rkovd'espaced'étatsXpar ungra pheorientéétiquetéG=(V,E)dontlessommetssont leséléments deX,etdont lesarê tesétiquetéessontlescouples (x,y)avecP(x,y)>0,lavaleurdelaprobabilité detransitio nétantl'étiquettedel'arêtex#y.Con sidéronsparexemplelachaînede Markovd'espaced' états[[1,N]],etdematricedetransition P= 1 3 111
11 .11 111
1 31
3 1 3 9 Leg rapheassociéestdessinéci-dessus, etlachaîneconsidéréeestl amarc hea léatoire surlecercle Z/NZoù,àchaq ueét ape,onaprobabilité1/3derestera umêmeendro it,et probabilité1/3desauter àgaucheo uàdro ite.Lesloismarginalesdecettec haînepeuvent êtrecalculéesco mmesuit.P ourtoutvecteurv!(C) Z/NZ ,notons

ˆv(k)=

1 N N j=1 v(j)# jk satransforméede Fourier discrète, avec#=e 2i!/N .D'autrepart,notonsC N lamatrice circulante C N 01 0 .1 10 ;P= I+C N +(C N "1 3

Pourtoutve cteurv,

(vC N )(k)=# k N parla transforméedeFourierdiscrètea gitdia gonalement,avec valeurs propres#,# 2 N .Il s'ensuitquesi Destlamat rice diagonale

D=diag

1+2cos

2! N 3

1+2cos

4! N 3

1+2cos

2N! N 3

1.MATR ICESSTOCHASTIQUESETPROP RIÉTÉDEMARKOV9

alorspourtout emesureiniti ale" 0 ,ona n 0 P n 0 D n où+·indiquelatra nsforméede Fourierinverse: +v(l)= 1 N N k=1 v(k)# "kl

Enpa rticulier,commeD

n pourtoutem esureinitiale" 0 ,laloimarginale" n convergeverslevecteur( 1 N 1 N C'estuncaspa rticul ierdesthé orèmesergodiquesquiserontévoqués auparagr aphe3.

Onpeu tmontrerqu epourtoutemesureinit iale"

0 surX,ettoutematricedetransition P,i lexist ee"ectivementunechaînedeMarkovave ccetteme sureinitialeetcett ematr ice detransitio n.OnnoteraP 0 etE 0 lesproba bilitésetespérancesrelativesà cettecha îne deMarko v,etdanslecasparti culie roù" 0 x estconcentrée enunseulpoint x!X, onnot eraP x etE x .Ces probab ilitésportentsurl'espacedestrajecto ires (X Nquotesdbs_dbs26.pdfusesText_32
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