Cours variable aléatoire continue, variable
aléatoire normale
1°)
Introduction :
Quand on
étudie une variable en statistique (exemple la hauteur de 2500
plants de pommiers pris dans une même pépinière)
on peut tracer l’histogramme des fréquences
Données :
X |
Effectifs |
Fréquence |
[120 ;125[ |
100 |
0,04 |
[125 ;130[ |
350 |
0,14 |
[130 ;135[ |
650 |
0,26 |
[135 ;140[ |
800 |
0,32 |
[140 ;145[ |
480 |
0,192 |
[145 ;150[ |
120 |
0,048 |
|
Total |
1 |
Histogramme :
Si l’on
prenait des classes d’intervalles plus réduits on
obtiendrait le même type d’histogramme avec un polygone
des effectifs qui tendrait à ressembler à une courbe en
cloche dite courbe de Gauss du nom de son découvreur.
Courbe
de Gauss :
La
variable statistique X = hauteur des plants de pommier est en fait
une variable continue.
Les
fréquences fi plus les intervalles de chaque classe seraient
petits, peuvent être assimilée à P(X = xi).
fi =
P(X=xi)
2°)
Variable aléatoire continue :
La fonction f définie par f(xi) = P(X=xi) telle que (la
somme des fi fait toujours 1) est appelée densité de
probabilité.
En probabilité une variable aléatoire continue est
donc définie par sa densité de probabilité.
A partir de f fonction de densité on définie une
fonction de répartition :
F(x) = P(X≤x) =
d’autre part P(X
3°)
La variable aléatoire normale ou de Gauss :
Lorsque
une variable aléatoire continue dépend d’un grand
nombre de facteurs tous indépendants les uns des autres, cette
variable a de grande chance de suivre une loi dite normale. C’est
le cas de notre exemple d’introduction.
Gauss a
déterminer la fonction de densité d’une variable
aléatoire normale de moyenne 0 et d’écart-type 1.
On la note N(0 ; 1). Pour N(m ; ) on a la fonction de répartition suivante trouvée par Gauss.
f(x) =
La
fonction de répartition F ne peut être qu’approximée.
P(X ≤
u) est donc donnée dans une table dite table de la loi
normale.(Voir plus loin dans le cours)
4°)
Utilisation de la table :
La P(X ≤
Donner P(X ≤ 2,05) = P(X ≤ 1,58) |
Si b < 0, il faut utiliser la symétrie de la courbe par rapport à l’axe [Oy) et tenir compte du faite que la surface totale est égale à 1. |
|
Comparer Exprimer Exprimer Exprimer |
|
Conclusion |
P(X ≤ -a) = |
Conclusion |
P(X ≥ a) = |
A.N. : P(X ≤ P(X ≤ -2,05) = P(X ≤ P(X ≥ P(X ≥ 0,92) = P(X ≥ 2,45) = |
De même
essayez de trouver les formule suivantes
P(a ≤ X ≤ b) = |
P(-a ≤ X ≤ b) = |
Appliquer
le à
|
|
Table de la loi normale N(0 ; 1)
5°) Loi normale centrée réduite :
Jusqu’à
maintenant on s’est intéressé à la loi
normale de moyenne 0 et d’écart-type 1
N(0 ;
1). Mais une variable aléatoire normale quelconque a pour
moyenne (ou espérance E(X) c’est la même chose) m
et écart-type σ.
Théorème : Si X est N(m ; σ)
alors
X – m\over \sigma” title=”X – m\over \sigma” style=’vertical-align:middle;’ /> ≤ a – m\over \sigma” title=”a – m\over \sigma” style=’vertical-align:middle;’ />)
où T est N(0 ; 1) Il suffit donc de lire
≤ T est appelée loi normale centrée réduite
de X