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corrigé 4 Exercice 5 calculs de probabilités Lorsque Nicolas joue aux échcs contre la densité de probabilité de la variable aléatoire X La probabilité que X
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6 Fondements de la théorie des probabilités 41 7 1 2 Densités de variables indépendantes Merci aussi `a Antoine Mal qui a corrigé l'exercice 7 4 1 (a) iii
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Université Paris 13, Institut Galilée Préparation à l"agrégation
Année universitaire 2013-2014
Exercices de probabilités
avec éléments de correctionMementoFonctions associées aux lois
PourXvariable aléatoire à valeurs dansRd,
F onctionde répartition (si d= 1) :FX(t) =P(Xt),t2R F onctiongénératrice (si Xà valeurs dansN) :GX(s) =E[sX] =P1 n=0P(X=n)sn,s2 j R;Rj T ransforméede Laplace : LX() =E[eh;Xi]2]0;+1],2Rd F onctioncaractéristique : X(t) =E[eiht;Xi]2C,t2Rd Lois discrètesNomParamètresSupportDéfinition :P(A) =Pa2Ap(a)Loi de Diracaa2Rfagp(a) = 1Loi de BernoulliB(p)p2[0;1]f0;1gp(0) = 1p,p(1) =pLoi binomialeB(n;p)n2N,p2[0;1]f0;:::;ngp(k) =n
kpk(1p)nkLoi géométriqueG(p)p2]0;1]N p(k) = (1p)k1pLoi de PoissonP()2]0;+1[Np(k) =ekk!Lois continuesNomParamètresSupportDéfinition :P(A) =R
Af(x)dxLoi uniformeU([a;b])a < b[a;b]f(x) =1ba1[a;b](x)Loi exponentielleE()2]0;1[]0;+1[f(x) =ex1]0;+1[(x)Loi de Cauchya2]0;+1[Rf(x) =a(a2+x2)Loi normale/gaussienneN(m;2)m2R; 22]0;+1[Rf(x) =1p22exp
(xm)222Déterminer des lois : exemplesExercice 1.Lois binomiale et géométrique
SoitX1;X2;:::une suite de variables aléatoires indépendantes et de loiB(p)oùp2[0;1].1.On supposep >0. On définitN= inffn1jXn= 1g.
1.a)Montrer queP(N=1) = 0et queNsuit la loi géométrique de paramètrep.
1.b)Calculer l"espérance et la variance deN.
2.Soitn1. On définitSn=X1++Xn.
2.a)Montrer queSnsuit la loi binomiale de paramètresnetp, par une preuve directe puis en utilisant des
fonctions génératrices.2.b)Calculer l"espérance et la variance deSn(utiliser la définition deSn).
Exercice 2.Minimum et maximum d"une famille de variables aléatoires exponentiellesSoitX;Ydeux variables aléatoires indépendantes de lois respectivesE()etE(). À l"aide de fonctions de
répartition, déterminer les lois deU= min(X;Y)etV= max(X;Y). On précisera leur densité (le cas échéant).
Exercice 3.Somme de variables aléatoires
1.SoitX;Ydes variables aléatoires indépendantes de loisP()etP(). Déterminer la loi deX+Y, directement
puis via les fonctions génératrices.2.SoitX;Ydes variables aléatoires indépendantes de loi de Cauchy de paramètreaetb. À l"aide des fonctions
caractéristiques, déterminer la loi deX+Y.Pour obtenirX, on pourra utiliser la formule de Cauchy avec un
contour bien choisi, ou alors avoir l"idée de calculer la fonction caractéristique de la loi de Laplace
a2 eajxjdx et utiliser la formule d"inversion.