Module

Lois usuelles de variables aléatoires

Loi certaine

Définition Variable aléatoire certaine

On dit qu’une variable aléatoire \(X\) est certaine si elle ne prend qu’une seule valeur : il existe un réel \(a\) tel que :

\[X(\Omega)=\{a\}\]

Corollaire Caractéristiques d’une loi certaine

\[p(X=a)=1\]
\[E(X)=a\]
\[V(X)=0\]

Exemple résolu Tirage de boules portant le même numéro réservé aux comptes

Loi uniforme sur un intervalle initial d’entiers

Définition Loi uniforme sur \(\left[\!\left[1,n\right]\!\right]\)

Soit \(n\) un entier naturel non nul. On dit qu’une variable aléatoire réelle \(X\) suit la loi uniforme sur \(\left[\!\left[1,n\right]\!\right]\) lorsque :

\[X(\Omega)=\left[\!\left[1,n\right]\!\right]\]
\[\forall k\in\left[\!\left[1,n\right]\!\right],\quad p(X=k)=\dfrac{1}{n}\]
\[X\hookrightarrow\mathcal{U}\left(\left[\!\left[1,n\right]\!\right]\right)\]

Exemple résolu Tirage uniforme d’un objet numéroté réservé aux comptes

Théorème Espérance et variance d’une loi uniforme sur \(\left[\!\left[1,n\right]\!\right]\)

Si \(X\) suit la loi uniforme sur \(\left[\!\left[1,n\right]\!\right]\), alors :

\[E(X)=\dfrac{n+1}{2}\]
\[V(X)=\dfrac{n^2-1}{12}\]

Exemple résolu Tirage d’un jeton dans un jeu de loto réservé aux comptes

Généralisation et simulation de la loi uniforme

Remarque Loi uniforme sur un intervalle quelconque d’entiers

Soient \(a\) et \(b\) deux entiers relatifs tels que \(a<b\). Plus généralement, on dit que \(X\) suit la loi uniforme sur \(\left[\!\left[a,b\right]\!\right]\), notée \(X\hookrightarrow\mathcal{U}(\left[\!\left[a,b\right]\!\right])\), lorsque :

\[X(\Omega)=\left[\!\left[a,b\right]\!\right]\]
\[\forall k\in\left[\!\left[a,b\right]\!\right],\quad p(X=k)=\dfrac{1}{b-a+1}\]
\[E(X)=\dfrac{b+a}{2}\quad\text{et}\quad V(X)=\dfrac{(b-a+1)^2-1}{12}\]

Méthode Simulation d’une loi uniforme en Python

Dans la bibliothèque \(\texttt{random}\) se trouvent les fonctions suivantes.

\(\texttt{random()}\) renvoie un réel aléatoire de \(]0,1[\).

\(\texttt{randint(n,p)}\) renvoie un entier aléatoire de \(\left[\!\left[n,p\right]\!\right]\), sachant que \(n\) et \(p\) sont deux entiers avec \(n\leq p\).

Exemple résolu Simulation et comparaison avec la loi uniforme réservé aux comptes