Probabilit´es 81
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A l’instant 0, elle se trouve en l’origine O= (0,0,0) ; `a tout instant n∈N∗,
elle effectue un d´eplacement Dn= (Dn,1, Dn,2, Dn,3).
On suppose que les trois variables al´eatoires Dn,1, Dn,2, Dn,3sont ind´ependantes
et suivent la mˆeme loi normale N(0,1). On suppose de plus que tous les
diff´erents d´eplacements sont ind´ependants.
Pour i∈[[1,3]], on note Sn,i =
n
P
k=1
Dk,i et Sn= (Sn,1, Sn,2, Sn,3).
On ´etudie l’´ev´enement An= [Sn∈[−1,1]3].
1. a) D´eterminer la loi de Sn,1.
b) Exprimer la probabilit´e P([|Sn,1|61]) `a l’aide de la fonction de
r´epartition Φ de la loi normale centr´ee r´eduite, et en d´eduire un ´equivalent
de P([|Sn,1|61]) lorsque ntend vers +∞.
c) D´eterminer un ´equivalent de P(An) lorsque ntend vers l’infini.
2. a) Montrer que pour tout n, m ∈N∗, on a : P¡n+m
S
k=n
Ak¢6
n+m
P
k=n
P(Ak).
b) En d´eduire lim
n→+∞P¡+∞
S
k=n
Ak¢.
c) D´eterminer P¡T
n≥1¡S
k≥n
Ak¢¢.
3. L’´ev´enement Anse r´ealisera-t-il un nombre fini de fois ou une infinit´e de
fois presque sˆurement ?
Solution :
1. a) La variable al´eatoire Sn,1est la somme de nvariables al´eatoires
ind´ependantes de mˆeme loi N(0,1). Aussi Sn,1suit la loi normale N(0, n).
b) On remarque que Sn,1
√nsuit la loi normale N(0,1). On a donc :
P(−16Sn,161) = P¡−1
√n6Sn,1
√n61
√n¢= 2Φ¡1
√n¢−1
Or Φ(x) = Φ(0) + xΦ0(0) + o(x) = 1
2+x1
√2π+o(x) entraˆıne que, lorsque n
tend vers +∞:
P(−16Sn,161) = 2¡Φ¡1
√n¢−1
2¢∼q2
πn
c) Par ind´ependance :
P(An) = P([|Sn,1|61] ∩[|Sn,2|61] ∩[|Sn,3|61]) ∼C
n3/2
Avec : C= (2/π)3/2.