Introduction au calcul des probabilités et à la statistique
Jean-François Delmas
Les presses de l'ENSTA
partie I Calcul des probabilités
I Espaces probabilisés
3
I.1 Vocabulaire3
I.2 Probabilités4
I.3 Probabilités sur un ensemble fini ou dénombrable7
I.4 La modélisation (I)9
I.5 Dénombrement10
I.6 Probabilités conditionnelles12
I.7 Indépendance13
I.8 Modélisation (II)14
I.9 Rappels sur les ensembles15
I.10 Compléments sur les espaces mesurables et les fonctions mesurables15
I.11 Résumé18
I.12 Exercices19
II Variables aléatoires discrètes
25
II.1 Variables aléatoires26
II.2 Variables aléatoires discrètes27
II.3 Loi d'un vecteur, lois marginales29
II.4 Variables aléatoires discrètes indépendantes (I)31
II.5 Schéma de Bernoulli et autres exemples32
II.6 Changement de variable39
II.7 Espérance d'une variable aléatoire quelconque39
II.8 Espérance d'une variable aléatoire discrète44
II.9 Variance et Covariance47
II.10 Indépendance (II)48
II.11 Loi faible des grands nombres51
II.12 Fonctions génératrices52
II.13 Indépendance (III)55
II.14 Lois conditionnelles et espérances conditionnelles57
II.15 Rappels sur les séries et les séries entières62
II.16 Résumé64
II.17 Exercices68
III Variables aléatoires à densité
79
III.1 Définitions80
III.2 Lois marginales83
III.3 Espérance84
III.4 Lois usuelles85
III.5 Autres lois88
III.6 Indépendance90
III.7 Calcul de lois93
III.8 Lois conditionnelles95
III.9 Simulation97
III.10 Rappels sur l'intégration99
III.11 Résumé103
III.12 Exercices106
IV Fonctions caractéristiques
113
IV.1 Définitions113
IV.2 Propriétés115
IV.3 Fonctions caractéristiques usuelles118
IV.4 Résumé121
IV.5 Exercices123
V Convergences et théorèmes limites
125
V.1 Convergence presque sûre et théorèmes limites125
V.2 Convergence en probabilité et dans l'espace L2128
V.3 Convergence en loi132
V.4 Loi forte des grands nombres137
V.5 Estimations de lois141
V.5.1 Variables aléatoires discrètes141
V.5.2 Variables aléatoires réelles141
V.5.3 Variables aléatoires à densité142
V.6 Théorème central limite145
V.7 Autour du théorème central limite (I)149
V.8 Autour du théorème central limite (II)153
V.9 Résumé155
V.10 Exercices158
VI Vecteurs gaussiens
165
VI.1 Définition et propriétés165
VI.2 Loi du (...)2, loi de Student, loi de Fisher173
VI.3 Théorème central limite vectoriel179
VI.4 Résumé181
VI.5 Exercices183
partie II Statistique
VII Introduction à la statistique : un exemple
189
VII.1 Estimation ponctuelle189
VII.2 Test d'hypothèses190
VII.3 Intervalle de confiance191
VIII Estimation ponctuelle
195
VIII.1 Hypothèses sur le modèle195
VIII.2 Statistiques et estimateurs197
VIII.3 Construction d'estimateurs convergents198
VIII.3.1 Méthode de substitution198
VIII.3.2 Méthode des moments198
VIII.3.3 Le maximum de vraisemblance199
VIII.4 Choix d'un estimateur204
VIII.4.1 Risque quadratique et comparaison d'estimateurs204
VIII.4.2 Score, information de Fisher, modèle régulier207
VIII.4.3 Borne FDCR210
VIII.4.4 Modèle gaussien212
VIII.5 Amélioration d'estimateurs214
VIII.5.1 Statistiques exhaustives, statistiques totales214
VIII.5.2 Estimateurs améliorés de Rao-Blackwell216
VIII.5.3 Le modèle exponentiel218
VIII.6 Analyse asymptotique222
VIII.6.1 Estimateurs de substitution223
VIII.6.2 Estimateurs des moments223
VIII.6.3 Estimateurs du maximum de vraisemblance224
VIII.6.4 Comparaison asymptotique226
VIII.7 Résumé228
VIII.8 Exercices231
IX Tests d'hypothèses
235
IX.1 Tests236
IX.2 Erreurs237
IX.3 Choix d'un test238
IX.4 Test d'hypothèses simples239
IX.5 Statistique de test et p-valeur242
IX.6 Hypothèses composites pour les modèles exponentiels244
IX.7 Régression linéaire248
IX.7.1 Modèle et estimation248
IX.7.2 Test d'utilité des régresseurs251
IX.8 Tests asymptotiques255
IX.8.1 Définitions et exemples255
IX.8.2 Hypothèse implicite : le test de Wald260
IX.8.3 Hypothèse explicite : le test de Hausman264
IX.9 Test d'adéquation du (...)2 et applications267
IX.9.1 Test du (...)2 empirique267
IX.9.2 Test d'adéquation à une loi270
IX.9.3 Test d'indépendance271
IX.9.4 Test du (...)2 empirique (démonstration)273
IX.10 Autres tests asymptotiques275
IX.10.1 Test de Kolmogorov-Smirnov pour un échantillon275
IX.10.2 Test de Kolmogorov-Smirnov pour deux échantillons278
IX.10.3 Test de comparaison pour deux échantillons279
IX.11 Résumé282
IX.12 Exercices289
X Régions de confiance, Intervalles de confiance
293
X.1 Régions et intervalles de confiance de niveau exact293
X.2 Régions et intervalles de confiance de niveau approché296
X.2.1 Niveau par excès296
X.2.2 Niveau asymptotique298
X.3 Régions de confiance et tests301
X.4 Résumé302
X.5 Exercices303
XI Tables statistiques
305
XI.1 Quantiles de la loi (...) (0, 1)305
XI.2 Fonction de répartition de la loi (...) (0, 1)306
XI.3 Quantiles de la loi du (...)2307
XI.4 Quantiles de la loi de Student308
XI.5 Quantiles de la loi de Fisher-Snedecor309
Références311
Index313