La loi d’une permutation des coordonnées de Xn’est en général pas la loi de X, et ceci même si les lois marginales sont
identiques.
Pour illustrer simultanément les 2 dernières assertions, on peut considérer le contre-exemple suivant. Sur l’espace probabilisé
(Ω,P), où Ω={a,b,c}et Pest la probabilité uniforme sur Ωi.e. P({ω}) = 1/3 pour tout ω∈Ω, on note X1et X2les v.a.
telles que X1(a) = 0, X1(b) = 1, X1(c) = 2, X2(a) = 2, X2(b) = 0 et X2(c) = 1. Alors, X1et X2suivent la même loi uniforme sur
{1,2,3}i.e. P(X1=i) = P(X2=i) = 1/3 pour i∈ {1,2,3}, mais la loi de (X1,X2)est différente de celle de (X2,X1).
Les exemples de lois usuelles sont absolument continues par rapport à la mesure de Lebesgue sur Rdou la mesure de comptage
sur Zd, que l’on appelle dans ce contexte des mesures dominantes. Le théorème de Radon-Nikodym [O, p. 6] nous donne
alors une fonction fX(notation adoptée pour toute la suite), appelée densité de la loi de X par rapport à la mesure dominante ν,
telle que fXest ν-p.p. positive et RfXdν=1.
Exemples de lois de v.a.r. [FF1, chap. 7 et 14].
LOI UNIFORME U(D), avec D⊂Nfini. C’est la loi sur D, dont la densité par rapport à la mesure de comptage sur Dvaut
1/card(D).
LOI BINOMIALE B(n,p), avec n∈Net p∈[0,1]. C’est la loi sur {0,··· ,n}, dont la densité par rapport à la mesure de
comptage sur {0,··· ,n}vaut Ck
npk(1−p)n−k.Cas particulier : LOI DE BERNOULLI B(p) = B(1,p).
LOI DE POISSON P(λ), avec λ≥0. C’est la loi sur N, dont la densité par rapport à la mesure de comptage sur Nvaut
exp(−λ)λk/k!.Pour une v.a. Xà valeurs dans Ntelle que P(X=k)6=0∀k∈N, on a l’équivalence (cf [FF1, p. 76]) :
∃λ≥0 avec X∼P(λ)⇔P(X=n)/P(X=n−1) = λ/n∀n≥1.
LOI GÉOMÉTRIQUE G(p), avec p∈[0,1]. C’est la loi sur N∗, dont la densité par rapport à la mesure de comptage sur N∗
vaut p(1−p)k−1.
LOI UNIFORME U([a,b]), avec a<b. C’est la loi sur [a,b], dont la densité par rapport à la mesure de Lebesgue sur [a,b]
vaut 1/(b−a).
LOI NORMALE,OU GAUSSIENNE N(m,σ2), avec m∈Ret σ>0. C’est la loi sur R, dont la densité par rapport à la
mesure de Lebesgue sur Rvaut 1/(σ√2π)exp−(x−m)2/(2σ2)).
LOI GAMMA γ(a,λ), avec a,λ>0. C’est la loi sur R+, dont la densité par rapport à la mesure de Lebesgue sur R+vaut
(λ/Γ(a))exp(−λx)(λx)a−1, avec Γ(a) = R∞
0exp(−x)xa−1dx.Cas particulier : LOI EXPONENTIELLE E(λ) = γ(1,λ).
Pour une v.a. Xà valeurs dans R+qui possède une densité par rapport à la mesure de Lebesgue, on a l’équivalence (cf
[FF1, p. 184]) : ∃λ>0 avec Xde loi E(λ)⇔P(X>x+y) = P(X>x)P(X>y)∀x,y>0.
1.3 THÉORÈME DE TRANSFERT - ESPÉRANCE ET VARIANCE
Revenons au problème de la modélisation de la durée de vie d’une ampoule, représentée par une v.a.r. X. Dans le cadre d’un
modèle, on a fixé une loi de probabilité suivie par X, par exemple une loi E(λ). On note alors X∼E(λ). Une caractéristique
importante de l’ampoule est sa durée de vie moyenne. Il s’agit d’une moyenne, pondérée par la loi de probabilité suivie par X.
Le théorème de transfert permet de formaliser ce point de vue :
Théorème de transfert [FF1, p.130]. Soit X une v.a. à valeurs dans Rd, et g une fonction borélienne de Rddans R. Alors,
si l’une des expressions RΩg◦XdPou RRdgdPXexiste, il en est de même pour l’autre et l’on a :
ZΩ
g◦X dP=ZRdg dPX.
Pour simplifier, on note g(X) = g◦Xet, sous les conditions d’intégrabilité adéquates :
E(g(X)) = ZΩ
g(X)dP.
En particulier, E(1A(X)) = P(X∈A)pour tout borélien A. Par ailleurs, on a g(X)∈L1(P)si, et seulement si g∈L1(PX). Dans
les 2 cas fondamentaux (discret et à densité), la formule de transfert s’énonce ainsi :
E(g(X)) = ZRdg(x)f(x)dx,si PX(dx) = f(x)dx;
=∑
k∈Zd
g(k)P(X=k),si PX=∑
k∈Zd
P(X=k)δk.
2