Convergence presque sûre
Définition 13. Soit (Xn)n>1une suite de v.a. à valeurs dans det soit Xune v.a. à valeurs
dans d, telles que Xnet Xsont définies sur le même espace de probabilité (Ω,A,). On dit
que (Xn)n>1converge presque sûrement (ou fortement) vers Xet on note Xn→
p.s.Xsi
(limnXn=X) = 1. Autrement dit si l’événement A={ω∈Ω: limnXn(ω) = X(ω)}est tel que
(A) = 1.
Exemple 14. Soit (Yn)n>1une suite iid de v.a. ∼Ber(p)et Xn=Y1+ + Yn. Montrons que
Xn/n2converge presque sûrement vers 0. En effet l’ensemble A={06|Xn|6npour tout n}est
tel que (A) = 1. Donc pour ω∈Aon a que 06|Xn(ω)/n2|61/nce qu’implique que
limnXn(ω)/n2= 0 pour tout ω∈Aet donc que
(lim
nXn/n2= 0) >(A) = 1
qui montre la convergence presque sure.
Théorème 15. (Loi forte des grandes nombres) Soit (Xn)n>1une suite iid telle que les Xn
soient intégrables (c-à-d [|X1|]<∞). Alors
X
¯n
p.s. [X1].
Exemple 16. Soient X1, X2,des v.a. iid E(λ)(λ > 0). X1est intégrable ( [|X1|] = 1/λ).
Alors
X
¯n
p.s. 1/λ.
Convergence en moyenne d’ordre r
Définition 17. Soit (Xn)n>1une suite de v.a. à valeurs dans det Xune v.a. à valeurs dans
d. On suppose que (kXnkr)<+∞pour tout n>1et que [kXkr]<+∞. On dit que
(Xn)n>1converge vers Xdans Lr(ou en moyenne d’ordre r), et on note Xn
Lr
X(ou Xn
rX)
si
lim
n→∞ [kXn−Xkr] = 0.
En particulier: si d= 1,(Xn)n>1et Xsont des v.a. réelles alors Xn
Lr
Xsi [|X|r]<∞,
[|Xn|r]<∞et [|Xn−X|r]→0.
Exemple 18. Soit r > 0. Soit U∼U([0,1]). On considère (Xn)n>1telle que
Xn=n[0,1/n](U)
Quelle est la condition sur rpour que Xn
Lr
0?
[|Xn−0|r] = [|Xn|r] = [Xn
r] = [nr[0,1/n](U)] = nr(U61/n) = nr/n
et nr−1converge vers 0ssi r < 1. On remarque que Xn
p.s. 0et aussi en probabilité (et en loi).
Voir plus avant pour les liens entre les modes de convergence.
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