Mathématiques pour économistes
Mohammed Dennaï
Roger Goglu
Hermann
I Algèbre linéaire1
1 Espaces vectoriels
3
1.1 Définition3
1.2 Espace vectoriel quotient3
1.3 Base et dimension d'un espace vectoriel4
1.4 Codimension6
1.5 Rang, image et noyau d'une application linéaire6
1.6 Somme directe d'espaces vectoriels7
1.7 Projection orthogonale sur un sous-espace vectoriel et projecteur8
1.8 Lien entre espaces supplémentaires et espace quotient9
1.9 Théorème du rang9
1.10 Inverse d'une application linéaire10
1.11 Dualité, base duale11
1.12 Bidualité12
1.13 Transposée d'une application linéaire13
2 Matrices
15
2.1 Définition15
2.2 Addition des matrices et multiplication par un scalaire15
2.3 Produit de deux matrices15
2.4 Matrice unité16
2.5 Transposition16
2.6 Endomorphisme associé à une matrice16
2.7 Matrices équivalentes17
2.8 Matrices semblables17
2.9 Déterminants18
2.10 Cofacteur19
2.11 Caractérisation des déterminants19
2.12 Inverse d'une matrice23
2.13 Déterminant de Vandermonde24
2.14 Application24
2.15 Calcul des solutions d'un système compatible25
2.16 Valeurs propres et vecteurs propres26
2.17 Polynôme caractéristique27
2.18 Endomorphisme diagonalisable29
2.19 Polynôme minimal32
2.20 Exemple32
2.21 Réduction de Jordan d'un endomorphisme nilpotent35
2.22 Exemple38
2.23 Une condition nécessaire et suffisante de trigonalisation39
2.24 Exemple de trigonalisation40
2.25 Matrice hermitienne ou hermitique41
2.26 Exemples42
2.27 Matrice symétrique réelle42
2.28 Matrice auto-adjointe42
2.29 Matrice définie positive43
2.30 Exemple44
2.31 Exemples autour des matrices44
2.32 Décomposition de Cholesky47
2.33 Matrice unitaire49
2.34 Forme quadratique52
2.35 Matrice d'une isométrie54
2.36 Norme d'une matrice57
2.37 Matrice non négative61
2.38 Disque de Gerschgörin64
2.39 Matrice de forme particulière66
II Analyse réelle75
3 Fonctions d'une variable réelle
77
3.1 Continuité77
3.2 Exemples78
3.3 Théorèmes autour des fonctions continues79
3.4 Infiniment petits79
3.5 Interprétation géométrique : asymptotes droites81
3.6 Bornes d'une fonction numérique81
3.7 Définition de (...)+ et de (...)- :82
3.8 Dérivée d'une fonction continue83
3.9 Règles de calcul des dérivées83
3.10 Théorème de Rolle83
3.11 Théorème des accroissements finis84
3.12 Fonctions monotones86
3.13 Dérivées des fonctions circulaires, hyperboliques et fonctions réciproques86
3.14 Développement de Taylor- MacLaurin avec reste de Young90
3.15 Equivalents usuels92
3.16 Fonctions convexes93
3.17 Inégalité de Hölder pour une somme99
3.18 Convexité des fonctions positivement homogènes100
3.19 Inégalité de Minkowski102
4 Intégrale simple
103
4.1 Intégrale de Riemann103
4.2 Fonction en escalier105
4.3 Caractéristiques de l'intégrale de Riemann108
4.4 Premier théorème de la moyenne110
4.5 Application au calcul intégral110
4.6 Primitive d'une fonction continue110
4.7 Intégration par parties111
4.8 Changement de variable112
4.9 Second théorème de la moyenne112
4.10 Formule de Taylor-Lagrange113
4.11 Tableau des primitives usuelles114
4.12 Calcul pratique d'une intégrale simple115
4.13 Intégration de fonctions rationnelles de sin x et cos x ; règle de Bioche116
4.14 Autres fractions rationnelles et fonctions radicales117
4.15 Convergence d'une intégrale de Riemann, intégrale de référence118
4.16 Intégrale de fonctions dépendant d'un paramètre118
4.17 Intégrales impropres119
4.18 Exemples120
4.19 Intégrale convergente120
4.20 Exemples121
4.21 Règle d'Abel pour l'intégrale121
4.22 Exemple121
4.23 Inégalité de Jensen123
5 Intégrale double
125
5.1 Interprétation des intégrales doubles125
5.2 Exemple126
5.3 Changement de variable dans une intégrale double127
5.4 Changement de variable et intégrale double en coordonnées polaires129
5.5 Exemple130
5.6 Formule de Green-Riemann130
6 Intégrale triple
133
6.1 Exemple133
6.2 Coordonnées sphériques135
6.3 Coordonnées cylindriques136
7 Intégrales multiples
137
7.1 Difféomorphisme et jacobienne137
7.2 Coordonnées sphériques en dimension n137
7.3 Volumes sphériques138
7.4 Aire d'une sphère multidimensionnelle139
7.5 Exemple140
8 Suites et séries
141
8.1 Définition d'une suite141
8.2 Convergence, divergence d'une suite141
8.3 Suite de Cauchy142
8.4 Opérations algébriques sur les suites convergentes143
8.5 Opérations algébriques sur les suites divergeant vers (...)144
8.6 Suites et applications continues145
8.7 Suite récurrente146
8.8 Théorème du point fixe146
8.9 Somme au sens de Césaro148
8.10 Théorèmes de comparaison et d'encadrement149
8.11 Suites adjacentes150
8.12 Théorème de Bolzano-Weierstrass153
8.13 Convergence simple, uniforme, uniforme sur tout compact d'une suite d'applications157
8.14 Approximation d'une fonction continue par un polynôme160
8.15 Convergence monotone163
8.16 Série164
8.17 Somme d'une série164
8.18 La série géométrique165
8.19 Théorèmes utiles autour des séries165
8.20 La série harmonique166
8.21 Test de comparaison logarithmique167
8.22 Comparaison des séries et des intégrales167
8.23 Séries de Riemann169
8.24 Critères usuels de convergence170
8.25 Critère de Riemann171
8.26 Séries de Bertrand171
8.27 Conclusion173
8.28 Règle de D'Alembert174
8.29 Règle de Cauchy175
8.30 Critère de Raabe-Duhamel176
8.31 Critère de Gauss179
8.32 Série alternées. Règle de Leibnitz180
8.33 Critère d'Abel182
8.34 Série absolument convergente183
8.35 Série de fonctions183
8.36 Théorème d'Abel184
8.37 Reste d'une série184
8.38 Séries majorables184
8.39 Continuité de la somme d'une série185
8.40 Intégration, dérivation des séries185
8.41 Séries entières, rayon de convergence186
8.42 Série de Taylor-Maclaurin189
8.43 Application des séries aux calculs intégrales définies190
8.44 Intégration des équations différentielles193
8.45 Q est dense dans R196
8.46 Produit infini197
III Fonction de plusieurs variables205
9 Fonctions de plusieurs variables
207
9.1 Continuité207
9.2 Dérivées partielles209
9.3 Différentielle210
9.4 Dérivées d'ordre supérieur212
9.5 Développement de Taylor-McLaurin à l'ordre deux215
9.6 Fonction implicite215
9.7 Théorème des accroissements finis217
9.8 Extrêma locaux et absolus218
9.9 Conditions suffisantes du second ordre pour un extremum global218
9.10 Extrêma sous contraintes. Multiplicateurs de Lagrange223
9.11 Extrêma sous contraintes en forme d'inégalités226
9.12 Théorème de Kühn-Tucker227
9.13 Critère de la hessienne bordée229
IV Equations différentielles235
10 Équations différentielles linéaires
237
10.1 Présentation237
10.2 Théorème de Cauchy-Lipschitz linéaire d'ordre 1238
10.3 Equation différentielle linéaire du premier ordre, méthode de la variation de la constante240
11 Equations différentielles non-linéaires
243
11.1 Solution de l'équation (...) par approximations successives243
11.2 La condition de Lipschitz244
12 Exemples d'équations différentielles non linéaires remarquables
247
12.1 Fonction homogène, équation différentielle homogène247
12.2 Equation de Bernoulli250
12.3 Equations différentielles à variables séparables250
12.4 Equations aux différentielles totales exactes251
12.5 Facteur intégrant254
13 Equations différentielles ordinaires d'ordre n avec second membre
257
13.1 Déterminant de Wronski257
13.2 Exemple : équations différentielles linéaires d'ordre deux259
14 Equation différentielles de Bessel
269
V Probabilité277
15 La notion d'événement
279
15.1 Eléments de la théorie des ensembles279
15.2 Tribu279
15.3 Mesure positive sur une tribu280
15.4 La notion d'événement281
15.5 Mesure de probabilité282
15.6 Fréquence283
15.7 Suite d'événements283
15.8 Exemple284
15.9 Règles de calcul285
15.10 Mesure de probabilité uniforme sur une partie de (...)286
16 Probabilité conditionnelle
287
16.1 Définition et notation287
16.2 Exemple287
16.3 Probabilités Totales288
17 Variable aléatoire
289
17.1 notation et définition289
17.2 Exemple289
17.3 Fonction de répartition d'une v.a.r290
17.4 Densité d'une variable aléatoire291
18 Variable aléatoire discrète
293
18.1 Définition et notation293
18.2 La loi conjointe293
18.3 Loi marginale293
18.4 Lois conditionnelles et loi conjointe pour une variable aléatoire continue294
19 Famille de distributions continues
295
19.1 La loi normale295
19.2 Loi log-normale298
19.3 Loi t de Sudent298
19.4 Loi du khi-deux300
19.5 F-distribution ou de Fisher-Snédécor301
19.6 Loi exponentielle302
19.7 Loi de Weibull302
19.8 Loi gamma303
19.9 Loi bêta304
19.10 Loi de Cauchy306
19.11 Loi uniforme306
19.12 Lois de Pareto306
20 Famille de distributions discrètes
309
20.1 Loi Binomiale309
20.2 Loi de Poisson310
20.3 Loi Hypergéométrique310
21 Convergence des variables aléatoires
311
21.1 Définition et notation311
21.2 Moments et variance312
21.3 Covariance et coefficient de corrélation linéaire316
21.4 Lois conditionnelles317
21.5 Espérance conditionnelle318
21.6 Variance conditionnelle318
21.7 Fonction caractéristique319
21.8 Quelques fonctions caractéristiques usuelles319
21.9 Théorème de la limite centrale320
21.10 Exemple sur le théorème limite centrale321
21.11 Vecteur gaussien322
VI Statistique329
22 L'estimation
331
22.1 Définition331
22.2 Estimateur sans biais et asymptotiquement sans biais332
22.3 Risque quadratique332
22.4 Comparaison d'estimateurs333
22.5 Estimateur de variance uniformément minimum sans biais333
22.6 La statistique (...)334
22.7 La statistique S2334
22.8 La statistique Tn-1334
22.9 Estimation de la moyenne d'une variable de Laplace-Gauss335
22.10 Estimation de la variance d'une variable de Laplace-Gauss335
23 L'exhaustivité
337
23.1 Définition337
23.2 Exemples337
23.3 Théorème de Rao-Blackwell338
23.4 Statistique complète338
23.5 Information de Fisher339
23.6 Exemple339
23.7 La condition de Darmois339
23.8 Inégalité de Frechet-Darmois-Cramer-Rao340
23.9 Exemple340
23.10 La distance ou variation de Hellinger entre deux lois340
23.11 Information de Kullback de p sur Q par rapport à une probabilité (...) :341
23.12 La méthode du maximum de vraissemblance341
24 Inférence bayesienne
343
24.1 Estimation ponctuelle bayesienne345
24.2 Estimateurs Bayésiens347
24.3 Exemple347
24.4 Estimateur de Pitman348
25 Les tests en statistique
349
25.1 Définition et exemple349
25.2 Notions générales sur les tests350
25.3 La méthode de Neyman et Pearson351
25.4 Application352
25.5 Test du X2352
25.6 Un exemple d'utilisation du Khi-deux353
25.7 Conclusion356
25.8 Le test d'ajustement de Kolmogorov356
25.9 Test des variances de Fisher-Snedecor :360
25.10 Analyse de la variance à un facteur360
25.11 Test de Wilcoxon362
25.12 Test de Shapiro-Wilk363
26 Regression et modèle linéaire
365
26.1 Ajustement linéaire en dimension deux365
26.2 Exemple366
26.3 Regression linéaire en dimension p366
VII Annexe : Tables statistiques377
A Table statistique de la distribution normale
379
B Table statistique de la distribution binomiale p=1/2
381
C Table statistique du Chi2
382
D Table statistique de Shapiro
385
D.1 Table des coefficients de Shapiro385
D.2 Table de Shapiro de W389
E Table statistique de la loi de student
390
F Table statistique de Fischer
392
Index396
Bibliographie403