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Leçon 6
Espérance, variance, écart-type
Le cours écrit
Soit une variable aléatoire de loi : , pour de à .
6.1 Espérance
Définition. L'espérance mathématique de est
Interprétation. Si on répète l'expérience un grand nombre de fois, la moyenne des valeurs obtenues pour est proche de : l'espérance est la valeur moyenne que l'on peut espérer. Quand est le gain d'un joueur, le jeu est dit équitable si , favorable au joueur si , défavorable si .
Exemple 1 (le jeu de la leçon 5). Le jeu est équitable : sur un grand nombre de parties, le joueur ne gagne ni ne perd en moyenne.
Exemple 2 (l'urne de la leçon 5). : en moyenne, on tire boule rouge.
Remarque. n'est pas forcément une valeur prise par (on ne tire jamais boule).
6.2 Variance et écart-type
Définition. La variance de est la moyenne des carrés des écarts à l'espérance : L'écart-type de est . Il mesure la dispersion des valeurs de autour de , dans la même unité que .
Propriété (formule de calcul).
Démonstration. Notons . En développant :
Exemple 1 (suite). . Comme : et F. Le jeu est équitable, mais les gains sont très dispersés.
Exemple 2 (suite). , donc et .
Remarque (utile dans les exercices). Pour des réels et : et . Ces formules se démontrent directement à partir des définitions. Par exemple, si chaque partie du jeu coûte en plus F, le nouveau gain a pour espérance F et la même variance.
6.3 Statistique et probabilités
| Statistique (données observées) | Probabilités (modèle) |
|---|---|
| fréquence | probabilité |
| moyenne | espérance |
| variance | variance |
| fréquences cumulées croissantes | fonction de répartition |
Les formules sont les mêmes : on remplace les fréquences observées par les probabilités du modèle.
Exercice 10
- Exercice 10 : un jeu de kermesse (situation simplifiée)
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Corrigés
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