Module

Couples de variables aléatoires réelles sur un univers fini

Couple, loi conjointe et lois marginales

Définition Couple de variables aléatoires réelles

Soit \((\Omega,p)\) un espace probabilisé fini.

\(X\) et \(Y\) sont deux variables aléatoires réelles définies sur \(\Omega\).

\[X(\Omega)=\{x_i\mid i\in I\}\quad\text{et}\quad Y(\Omega)=\{y_j\mid j\in J\},\quad I\text{ et }J\text{ deux parties finies de }\mathbb{N}.\]

On appelle couple de variables aléatoires réelles, noté \(X,Y\), l’application suivante :

\[(X,Y):\Omega\longrightarrow\mathbb{R}^2,\qquad \forall\omega\in\Omega,\ (X,Y)(\omega)=(X(\omega),Y(\omega)).\]

Définition Loi conjointe d’un couple

On appelle loi du couple \(X,Y\), ou encore loi conjointe des variables aléatoires réelles \(X\) et \(Y\), l’ensemble des couples \(((x_i,y_j),p_{ij})\) tels que :

\[(x_i,y_j)\in X(\Omega)\times Y(\Omega),\qquad p_{ij}=p\bigl[(X=x_i)\cap(Y=y_j)\bigr].\]

Remarques Remarques

Remarque Détermination de la loi du couple

Déterminer la loi du couple \(X,Y\), c’est déterminer \(X(\Omega)\), \(Y(\Omega)\), puis les \(p_{ij}\).

\[\forall(i,j)\in I\times J,\quad p_{ij}\geq0\quad\text{et}\quad\sum_{i\in I}\sum_{j\in J}p_{ij}=1.\]
Remarque Système complet des événements élémentaires

Les événements \([(X=x_i)\cap(Y=y_j)]\) pour tout couple \((x_i,y_j)\) parcourant \(X(\Omega)\times Y(\Omega)\) forment un système complet d’événements de \(\Omega\).

Exemple résolu Lois de deux tirages avec remise réservé aux comptes

Propriété Critère de définition d’une loi conjointe

L’ensemble des couples \(((x_i,y_j),p_{ij})\) définit la loi d’un couple de variables aléatoires si et seulement si :

\[\forall(i,j)\in I\times J,\quad p_{ij}\geq0\quad\text{et}\quad\sum_{i\in I}\sum_{j\in J}p_{ij}=1.\]

Définition Lois marginales d’un couple

La loi de \(X\) et la loi de \(Y\) sont appelées les lois marginales du couple \(X,Y\).

Propriété Calcul des lois marginales

Soit \(X,Y\) un couple de variables aléatoires réelles définies sur \(\Omega\).

\[\forall i\in I,\quad p(X=x_i)=\sum_{j\in J}p\bigl[(X=x_i)\cap(Y=y_j)\bigr].\]
\[\forall j\in J,\quad p(Y=y_j)=\sum_{i\in I}p\bigl[(X=x_i)\cap(Y=y_j)\bigr].\]

Exemple résolu Lois marginales de deux tirages avec remise réservé aux comptes

Exemple résolu Loi conjointe de deux tirages de boules réservé aux comptes

Remarques Remarques

Remarque Détermination des lois marginales

La loi du couple \(X,Y\) permet de déterminer les lois marginales.

Remarque Limite des lois marginales

Mais les lois marginales ne permettent pas, en général, de déterminer la loi conjointe.