Définition et propriétés des variables aléatoires réelles 557
Théorème 23.3 Si Xest une variable aléatoire réelle discrète sur (Ω,B,P)et fune application
de Rdans R,alors f◦Xest une variable aléatoire réelle discrète sur (Ω,B,P).
Démonstration. On a X(Ω) = {xi|i∈I}où Iest une partie de Net en conséquence
(f◦X) (Ω) = {f(xi)|i∈I}est dénombrable.
Si y∈R\(f◦X) (Ω) ,on a (f◦X)−1({y}) = ∅et si y=f(xk)∈(f◦X) (Ω) ,on a :
(f◦X)−1({y}) = {ω∈Ω|f(X(ω)) = f(xk)}
=[
i∈I|f(xi)=f(xk)
X−1({xi})∈ B
Donc f◦Xest une variable aléatoire réelle discrète sur (Ω,B,P).
Théorème 23.4 L’ensemble VR(Ω,B,P)des variables aléatoires réelles définies sur (Ω,B,P)
est un espace vectoriel sur Rstable par multiplication (c’est une R-algèbre).
Démonstration. Pour la structure d’espace vectoriel, il suffit de prouver que VR(Ω,B,P)
est un sous-espace vectoriel de l’espace RΩde toutes les applications de Ωdans R.
La fonction identiquement nulle X0:ω7→ 0est une variable aléatoire réelle sur (Ω,B,P)
puisque pour tout réel x, on a :
X−1
0(]−∞, x]) = (0 ≤x) = ½∅si x < 0
Ωsi x≥0∈ B
Soient X, Y dans VR(Ω,B,P)et x∈R.Pour tout ω∈(X+Y)−1(]−∞, x[) ,on a X(ω) +
Y(ω)< x et il existe un nombre rationnel rωtel que :
X(ω)< rω< x −Y(ω)
ce qui entraîne X(ω)< rω,soit ω∈X−1(]−∞, rω[) et Y(ω)< x−rω,soit ω∈Y−1(]−∞, x −rω[) .
On a donc :
(X+Y)−1(]−∞, x[) ⊂A=[
r∈Q
X−1(]−∞, r[) ∩Y−1(]−∞, x −r[)
Réciproquement si ω∈A, il existe un rationnel rtel que X(ω)< r et Y(ω)< x −r, ce qui
entraîne (X+Y) (ω)< x et ω∈(X+Y)−1(]−∞, x[) .En définitive :
(X+Y)−1(]−∞, x[) = [
r∈Q
X−1(]−∞, r[) ∩Y−1(]−∞, x −r[) ∈ B
comme réunion dénombrable d’éléments de la tribu Bet X+Y∈ VR(Ω,B,P).
Soient Xdans VR(Ω,B,P), λ ∈Ret x∈R.Si λ= 0,on a alors λX = 0 ∈ VR(Ω,B,P).
Pour λ > 0,on a :
(λX)−1(]−∞, x]) = X−1³i−∞,x
λi´∈ B
et pour λ < 0,on a :
(λX)−1(]−∞, x]) = X−1³hx
λ,+∞h´∈ B
Donc VR(Ω,B,P)est un R-espace vectoriel.