PACES-UE4-VA et loi de probabilites2013

03/10/2013
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Statistique
Evaluation des méthodes d’analyse appliquées
aux sciences de la vie et de la santé
Frédéric Mauny - 27 septembre et 3 octobre 2013
Variables aléatoires
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UE 4
Plan du cours
1. Variable aléatoire
1. Définition
2. Loi de probabilité et représentation
3. Fonction de répartition
4. Caractéristiques de position/dispersion
5. Opérations sur les variables aléatoires
2. Lois de probabilité usuelles
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VA : définition intuitive
Un couple prévoit d’avoir 3 enfants X=nombre de filles
« Avoir exactement une fille » (X=1)
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e Pr(e)
(GGG) 0,14
(GGF) 0,13
(GFG) 0,13
(GFF) 0,12
(FGG) 0,13
(FGF) 0,12
(FFG) 0,12
(FFF) 0,11
xP(x)
0 0,14
1 0,39
2 0,36
3 0,11
X
Basé sur p(G)=0,52
Pr(X = 1) ou p(1)
0,13 + 0,13 + 0,13 = 0,39
Une variable aléatoire discrète prend
différentes valeurs xiavec des probabilités
définies par sa loi de probabilité p(x)
VA : définition formelle
• Soit Eun ensemble d’évènements pour lesquels on a défini
une distribution de probabilité (Eest un ensemble
probabilisé)
• Une variable aléatoire Xest une fonction numérique définie
sur cet espace E
• A chaque evt. élémentaire de E, on fait correspondre un
nombre xselon une règle bien définie (une application de
l’ensemble Edans l’ensemble )
• A chaque sous-ensemble de nombre, on peut attribuer la
probabilité du sous-ensemble de Equi lui correspond
on définit ainsi la distribution de probabilité de la VA
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Caratéristiques d’une VA
• Convention d’écriture : la variable aléatoire X(majuscule),
et la valeur observée x(minuscule)
• Typologie :
– variable aléatoire discontinue (ou discrète)
– variable aléatoire continue : la variable X peut prendre
toutes les valeurs sur un certain intervalle fini ou infini
• Si Xet Ysont des VA, alors
–Z=X+Y, Z= X-Ysont des VA
–Z=aXest une VA, aétant une constante réelle
–Z=XY, Z=X/Ysont des VA
–Z=Xnest une VA
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Loi de probabilité, VA discrète
• A chaque valeur xi, on associe une probabilité pi
telle que : pi= Pr(X=xi).
• Ensemble des couples (xi,pi) constitue la loi de
probabilité de la variable discontinue X
• Ex : X:VA « Avoir exactement une fille »
définissant une application de Edans {0,1,2,3}
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xP(x)
0 0,14
1 0,39
2 0,36
3 0,11 Tableau des probabilités

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Représentation graphique
VA discrète
Diagramme des probabilités
– en abscisse : les différentes valeurs de la VA,
classées par ordre de grandeur croissante
– en ordonnée, la probabilité de chaque valeur
Ex X: VA « Avoir exactement une fille »
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x
Probabilité
Représentation graphique
VA continue
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•Xpeut prendre une infinité
de valeurs à l'intérieur de
l'intervalle de variation
• Diagramme remplacé par
une courbe représentant la
fonction de densité de
probabilité f(x), telle que
f(x)dx= Pr(x<X<x+dx)
• Probabilité définie non plus
pour un xmais pour un
intervalle et proportionnelle à
la surface sous la courbe

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Loi de probabilité, VA continue
• La loi de probabilité est déterminée si on connaît
pour tout intervalle [xa,xb], la probabilité que xisoit
comprise entre xaet xb, soit Pr(xa<X<xb).
• Pr(X=xi) non définissable, xiun point parmi une
infinité de points
• Loi de probabilité est continue, on définit la fonction
f(x), telle que : f(x)≥0 et
•
∫
+∞
∞−
=1)( dxxf
∫
=<<
b
a
dxxfbXa )()Pr(
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• Soit XVA discrète, {x1,x2,…, xi, …xn}
• Fonction de répartition de X:
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)()(
1
1
∑
<
=→ ux xfuFu
)()( 11 xfxF
=
)()()( 212 xfxfxF
+
=
)(...)()()( 21 ii xfxfxfxF
+
+
+
=
1)(
=
n xF
Fonction de répartition
VA discrète