Voyage au pays des probas
Cours et exercices corrigés
Bernhard Elsner
ellipses
1 Ensembles. Assertions. Sommes
1
1.1 Ensembles. Cardinal1
1.2 Opérations sur les ensembles3
1.3 Partitions. Cardinal de A U B6
1.4 Principe d'inclusion-exclusion : la formule du crible7
1.5 Assertions. Négation. Implications. Contraposition9
1.6 Sommes. Suites arithmétiques et géométriques12
1.7 Moyennes arithmétique, géométrique et harmonique17
1.8 Exercices19
1.9 Solutions24
2 Combinatoire
33
2.1 Principes multiplicatif et additif33
2.2 Permutations, arrangements, combinaisons35
2.3 Formule du binôme de Newton :41
2.4 Coefficient multinomial et formule du multinôme43
2.5 Méthodologie en analyse combinatoire45
2.6 Tirages non ordonnés avec remise47
2.7 Formule de Stirling48
2.8 Récapitulatif50
2.9 Exercices51
2.10 Solutions56
3 Probabilités élémentaires
69
3.1 Probabilité comme proportion69
3.2 Exemples de calcul de probabilités70
3.3 Variable aléatoire73
3.4 Processus de Bernoulli75
3.5 Loi binomiale76
3.6 Loi multinomiale79
3.7 Loi géométrique80
3.8 Loi binomiale négative83
3.9 Loi hypergéométrique84
3.10 KENO gagnant à vie®86
3.11 Avez-vous dit « au hasard » ? Le paradoxe de Bertrand88
3.12 Récapitulatif95
3.13 Exercices97
3.14 Solutions105
4 Probabilités conditionnelles. Dépendance
125
4.1 Les axiomes de Kolmogorov125
4.2 Probabilités conditionnelles127
4.3 Formule de Bayes129
4.4 Événements indépendants132
4.5 Variables aléatoires indépendantes135
4.6 Le problème du recrutement (ou du mariage)141
4.7 Récapitulatif144
4.8 Exercices145
4.9 Solutions153
5 Intermède technique : séries et intégrales
169
5.1 La série géométrique169
5.2 Peut-on dériver une somme infinie de fonctions ?172
5.3 La série exponentielle173
5.4 Révision : manipuler des fonctions178
5.5 L'intégrale186
5.6 Intégration par parties. Intégration par substitution188
5.7 Recherche primitive désespérément !192
5.8 Intégrales impropres193
5.9 La courbe gaussienne en forme de cloche198
5.10 Récapitulatif201
5.11 Exercices203
5.12 Solutions209
6 Variables aléatoires continues. Moyenne, variance
229
6.1 Fonction de densité229
6.2 Fonction de répartition233
6.3 Mesurer la position : Mode, médiane et moyenne238
6.4 Mesurer la dispersion : Variance et écart type246
6.5 Espérance et variance d'une somme. Conditionnement248
6.6 Espérances et variances des quelques lois courantes252
6.7 Applications amusantes : bus, spaghettis et chars d'assaut257
6.8 Récapitulatif261
6.9 Exercices264
6.10 Solutions274
7 Loi de Poisson, loi exponentielle, loi de Benford
305
7.1 Loi de Poisson305
7.2 Loi exponentielle312
7.3 Différents types de vieillissements317
7.4 Loi de Benford ou loi des « pages usées »319
7.5 Quelles lois de probabilité devrais-je connaître ?328
7.6 Récapitulatif330
7.7 Exercices331
7.8 Solutions338
8 Fonctions de variables aléatoires
351
8.1 Transformée affine αX + b d'une variable aléatoire351
8.2 Fonction φ(X) d'une variable aléatoire356
8.3 Le théorème de transfert362
8.4 Somme de variables aléatoires. Convolution363
8.5 Loi Gamma372
8.6 Récapitulatif375
8.7 Exercices377
8.8 Solutions391
9 Loi normale et théorème de la limite centrale
433
9.1 Loi normale de Laplace-Gau?433
9.2 Stabilité de la famille des lois normales438
9.3 Le théorème de la limite centrale (TLC)440
9.4 L'inégalité de Tchebychev. Loi des grands nombres453
9.5 Récapitulatif460
9.6 Exercices461
9.7 Solutions468
10 Vue panoramique pour de futurs voyages483
10.1 Méthode des moindres carrés483
10.2 Covariance d'un nuage de points dans le plan489
10.3 Droite de régression linéaire et coefficient de corrélation494
10.4 Couple de variables aléatoires505
10.5 Lois du produit, du quotient et de la norme516
10.6 Loi de (U,V) = ψ (X, Y)522
10.7 Fonctions génératrices de probabilités528
10.8 Récapitulatif532
10.9 Exercices534
10.10 Solutions541
11 Questions à choix multiples569
11.1 Énoncés569
11.2 Réponses580
A Appendice
585
A.1 Notations et symboles585
A.2 Nombres utiles à connaître par cœur587
A.3 Liste de commandes utiles pour tableur (OpenOffice, Excel)588
A.4 Table numérique pour la loi normale centrée réduite Ɲ(0,1)592
Références593
Index595