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Programme de mathématiques BCPST, seconde année

c) Espérance

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36 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Espérance. Propriétés. Notion de variable centrée.
La linéarité de l’espérance est admise.
Par extension, on pourra appliquer la linéarité de l’espérance à des variables aléatoires, qu’elles soient discrètes ou à densité, sans savoir si leur résultante est discrète ou à densité.
Théorème de transfert : si $X$ est une variable aléatoire à densité et $u$ est une fonction définie sur un intervalle $I$ contenant $X(\Omega)$, continue sauf éventuellement en un nombre fini de points, alors $u(X)$ admet une espérance si, et seulement si, $\displaystyle\int_I u(x)f(x)\,\mathrm{d}x$ est absolument convergente. Le cas échéant, $E(u(X))=\displaystyle\int_I u(x)f(x)\,\mathrm{d}x$.
Résultat admis.
On pourra appliquer ce théorème sans savoir si $u(X)$ est une variable aléatoire discrète ou à densité.
Propriétés :
• Inégalité de Markov. Inégalité de Bienaymé-Tchebychev.
On pourra appliquer ce théorème dès lors que la variable aléatoire admet une variance, sans savoir si elle est discrète ou à densité.
• Variance et moments.
• Écart-type $\sigma(X)$ d’une variable aléatoire $X$.
• Formule de König-Huygens $V(X)=E(X^2)-E(X)^2$.
• Variance de $aX+b$. Notion de variable centrée réduite.
• Si $X$ est une variable aléatoire admettant une variance non nulle, $X^*=\dfrac{X-E(X)}{\sigma(X)}$ est une variable centrée réduite.
$X^*$ est appelée variable centrée réduite associée à $X$.
• Si $X$ et $Y$ sont indépendantes, espérance de $XY$ et variance de $X+Y$.
Résultat sur l’espérance admis.
Par extension, on pourra appliquer ces formules à des variables aléatoires, qu’elles soient discrètes ou à densité, sans savoir si leurs résultantes $XY$ et $X+Y$ sont discrètes ou à densité.
Généralisation au cas de $n$ variables aléatoires indépendantes.
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