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| author | Anhgelus Morhtuuzh <william@herges.fr> | 2025-09-09 08:44:06 +0200 |
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| committer | Anhgelus Morhtuuzh <william@herges.fr> | 2025-09-09 08:44:06 +0200 |
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Ajout des derniers cours du deuxième semestre et du TPE en philosophie
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diff --git a/semestre 2/maths/.gitignore b/semestre 2/maths/.gitignore index ac8aa1f..c0200d3 100644 --- a/semestre 2/maths/.gitignore +++ b/semestre 2/maths/.gitignore @@ -6,3 +6,4 @@ poly.pdf *.gz *.toc *.fls +td6* diff --git a/semestre 2/maths/3- espaces vectoriels/cours.out b/semestre 2/maths/3- espaces vectoriels/cours.out deleted file mode 100644 index faa5447..0000000 --- a/semestre 2/maths/3- espaces vectoriels/cours.out +++ /dev/null @@ -1,6 +0,0 @@ -\BOOKMARK [1][-]{section.1}{\376\377\000D\000\351\000f\000i\000n\000i\000t\000i\000o\000n}{}% 1 -\BOOKMARK [1][-]{section.2}{\376\377\000S\000o\000u\000s\000\040\000e\000s\000p\000a\000c\000e\000\040\000v\000e\000c\000t\000o\000r\000i\000e\000l}{}% 2 -\BOOKMARK [1][-]{section.3}{\376\377\000D\000\351\000t\000e\000r\000m\000i\000n\000e\000r\000\040\000u\000n\000e\000\040\000b\000a\000s\000e\000\040\000d\000u\000\040\000n\000o\000y\000a\000u}{}% 3 -\BOOKMARK [1][-]{section.4}{\376\377\000D\000i\000a\000g\000o\000n\000a\000l\000i\000s\000a\000t\000i\000o\000n}{}% 4 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1}{\376\377\000C\000h\000a\000n\000g\000e\000m\000e\000n\000t\000\040\000d\000e\000\040\000b\000a\000s\000e}{section.4}% 5 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.2}{\376\377\000D\000i\000a\000g\000o\000n\000a\000l\000i\000s\000a\000t\000i\000o\000n}{section.4}% 6 diff --git a/semestre 2/maths/4- combinatoire/résumé.png b/semestre 2/maths/4- combinatoire/résumé.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..2ad2415 --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/4- combinatoire/résumé.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/cours.pdf b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/cours.pdf Binary files differindex 0bbe2f2..7ec1d6b 100644 --- a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/cours.pdf +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/cours.pdf diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/cours.tex b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/cours.tex index 991359d..82e2cbc 100644 --- a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/cours.tex +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/cours.tex @@ -169,7 +169,7 @@ headpunct=,% Ça donne beaucoup de possibilités, on va donc introduire la notion de variables aléatoires pour résoudre ce problème. \subsection{Définitions} - \begin{defn} + \begin{defn}[Ensemble dénombrable] Soit $D$ un ensemble. On dit que $D$ est dénombrable si et seulement si~: @@ -179,10 +179,10 @@ headpunct=,% \end{itemize} \end{defn} - \begin{defn} + \begin{defn}[Variable aléatoire discrète] Soit $(\Omega,\mathbb{P})$ un ensemble probabilisé et $D$ un ensemble dénombrable. - Alors, $X$ défini tel que~: + Alors, $X$ est défini tel que~: $$ X:\Omega \to D $$ \end{defn} $X$ est donc une fonction. @@ -270,18 +270,18 @@ headpunct=,% par définition de $\exp\{\lambda\}$. \end{proof} - \subsection{Espérence et variance} - \begin{defn} - On définit l'espérence de $X$ par~: - $$ E(X) = \sum_{k\in D} kp_k $$ + \subsection{Espérance et variance} + \begin{defn}[Espérance] + On définit l'espérance de $X$ par~: + $$ \mathrm{E}(X) = \sum_{k\in D} kp_k $$ \end{defn} Permet de calculer ce qu'on peut espérer de $X$. - \begin{defn} + \begin{defn}[Variance] On définit la variance de $X$ par~: $$ \sigma^2(X) = \mathrm{Var}(X) = \sum_{k\in D} (k-E(X))^2p_k $$ \end{defn} - Permet de mesurer à quel point on peut s'écarter de l'espérence. + Permet de mesurer à quel point on peut s'écarter de l'espérance. \begin{props} On a~: @@ -290,29 +290,204 @@ headpunct=,% \begin{thm} Si $X$ suit la loi uniforme de paramètre $n$ avec $D=[1,n]$, alors~: - $$ E(X) = \frac{n+1}{2} $$ + $$ \mathrm{E}(X) = \frac{n+1}{2} $$ et $$ \mathrm{Var}(X) = \frac{n^2-1}{12} $$ \end{thm} \begin{thm} Si $X$ suit la loi de Bernoulli de paramètre $p$, alors~: - $$ E(X) = p $$ + $$ \mathrm{E}(X) = p $$ et $$ \mathrm{Var}(X) = p(1-p) $$ \end{thm} \begin{thm} Si $X$ suit la loi binomiale de paramètre $n$ et $p$, alors~: - $$ E(X) = np $$ + $$ \mathrm{E}(X) = np $$ et $$ \mathrm{Var}(X) = np(1-p) $$ \end{thm} \begin{thm} Si $X$ suit la loi de Poisson de paramètre $\lambda$, alors~: - $$ E(X) = \lambda $$ + $$ \mathrm{E}(X) = \lambda $$ et $$ \mathrm{Var}(X) = \lambda $$ \end{thm} + \section{Variables aléatoires à densité} + Soit $(\Omega,\mathbb{P})$ un espace probabilisé. + + On s'est vite restreint aux probabilités $\mathbb{P}(X^{-1}(A))$, où $A\in\mathcal{P}(D)$ avec $D$ un un ensemble dénombrable et $X$ est de $D$ dans $\Omega$, que l'on a noté $\mathbb{P}(X\in A)$. + + Si $D$ est dénombrable, on a que~: + $$ \sum_{k\in D} p_k = 1 $$ + où $p_k$ est $\mathbb{P}(X=k)$. + Si $D$ n'était pas dénombrable, le symbole somme n'aurait aucun sens~! + \subsection{Définitions} + \begin{defn}[Variable aléatoire à densité] + Une variable aléatoire est une fonction de $\Omega$ dans $E$, un ensemble pas forcément dénombrable. + + Ainsi, $\mathbb{P}(X\in A)$, on a que $A$ est bien souvent une partie de $\mathbb{R}$. + On peut donc s'intéresser aux intervalles du style $[a,b]$ où $(a,b)\in E^2$. + + Cette variable est à densité s'il existe une fonction $f$ croissante telle que~: + $$ \mathbb{P}(X\in[a,b]) = \int^b_a f(t)\mathrm{d}t $$ + On appelle $f$ la densité de probabilité. + \end{defn} + + \begin{defn}[Fonction de densité] + On appelle $F$ la fonction de densité de $X$ définie telle que~: + $$ \forall t\in E,\quad F(t)=\int^{t}_{-\infty} f(s)\mathrm{d}s $$ + où $f$ est la fonction associée à $X$. + \end{defn} + + \begin{props} + On a donc que~: + $$ \mathbb{P}(X\in[a,b]) = \mathbb{P}(a\leqslant X\leqslant b) = \mathbb{P}(X\leqslant b) - \mathbb{P}(X\geqslant a) $$ + \end{props} + + \begin{props}[Propriétés de la fonction de densité] + Les propriétés de $F$ sont~: + \begin{itemize} + \item sa croissance + \item $0\leqslant F\leqslant 1$ + \item $\displaystyle\int^{+\infty}_{-\infty}f(t)\mathrm{d}t = 1$, i.e. $\displaystyle\lim_{t \to \infty} F(t) = 1$ + \end{itemize} + \end{props} + \begin{proof} + \AQT + \end{proof} + Ces propriétés sont celles analogues pour les variables aléatoires à~: + $$ \sum_{k\in D} p_k = 1 $$ + des variables aléatoires discrètes. + + \subsection{Lois usuelles} + \begin{defn} + On dit que $X$ suit la loi uniforme de paramètre $[a,b]$ si~: + $$ f(x) = + \left\{\begin{matrix} + \frac{1}{b-a}&\text{si}~x\in[a,b]\\ + 0 &\text{sinon} + \end{matrix}\right. $$ + On note~: + $$ X\sim\mathcal{U} ([a,b]) $$ + \end{defn} + La fonction de répartition dans ce cas est (si $x\in[a,b]$)~: + $$ \int_a^x \frac{1}{b-a}\mathrm{d}t = \frac{x-a}{b-a} $$ + + \begin{defn} + On dit que $X$ suit la loi exponentielle de paramètre $\lambda > 0$ si~: + $$ f(x) = \left\{\begin{matrix} \lambda \exp\left( -\lambda x \right) &\text{si}~x\geqslant 0\\ 0 &\text{sinon} \end{matrix}\right. $$ + On note~: + $$ X\sim\mathcal{E}(\lambda) $$ + \end{defn} + La fonction de répartition dans ce cas est~: + $$ \int_0^x \lambda\exp\left\{ -\lambda t \right\} \mathrm{d}t = 1-\exp\left\{ -\lambda x \right\} $$ + + \begin{defn} + On dit que $X$ suit la loi normale de paramètres $\mu$, son espérence, et $\sigma$, son écart type, si pour tout $x$ on a ~: + $$ f(x) = \frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}}\exp\left\{ -\frac{1}{2}\left( \frac{x-\mu}{\sigma} \right)^2 \right\} $$ + où $f$ désigne la densité de probabilité de $X$. + + On note souvent~: + $$ X\sim\mathcal{N}(\mu,\sigma^2) $$ + où $\sigma^2$ représente la variance + \end{defn} + Attention, $\sigma$ est toujours strictement supérieur à 0~! + + La fonction de répartition de $\mathcal{N}(0,1)$ est~: + $$ \frac{1}{\sqrt{2\pi}}\int^x_{-\infty} \exp\left\{ -\frac{1}{2}t^2 \right\} \mathrm{d}t $$ + \subsection{Espérance et variance} + \begin{defn}[Espérance] + Si $X$ est une variable aléatoire à densité $f$, alors~: + $$ \mathrm{E}(X) = \int^{+\infty}_{-\infty} tf(t)\mathrm{d}t $$ + \end{defn} + + \begin{defn}[Variance] + Si $X$ est une variable aléatoire à densité $f$, alors~: + $$ \mathrm{Var}(x) = E(X^2)-E(X)^2 $$ + ce qui vaut + $$ \int^{+\infty}_{-\infty}(t-E(X))^2f(t)\mathrm{d}t $$ + \end{defn} + + \begin{thm} + Si $X$ suit la loi uniforme de paramètre $[a,b]$, alors~: + $$ \mathrm{E}(X) = \frac{b+a}{2} $$ + et + $$ \mathrm{Var}(X) = \frac{(b-a)^2}{12} $$ + \end{thm} + \begin{proof} + \AQT + \end{proof} + + \begin{thm} + Si $X$ suit la loi exponentielle de paramètre $\lambda > 0$, alors : + $$ E(X) = \frac{1}{\lambda} $$ + et + $$ \mathrm{Var}(X) = \frac{1}{\lambda^2} $$ + \end{thm} + + \begin{thm} + Si $X$ suit la loi normale de paramètre $m,\sigma^2$, alors : + $$ E(X) = m $$ + et + $$ \mathrm{Var}(X) = \sigma^2 $$ + \end{thm} + + \subsection{Indépendance et suites de variables} + \begin{thm}[Inégalité de Markov] + Si $X$ est une variable aléatoire réelle \textit{positive} telle que $E(X)$ est bien définie, on a~: + $$ \forall r>0,\quad \mathbb{P}(X\geqslant r)\leqslant \frac{E(X)}{r} $$ + \end{thm} + Cette preuve est importante niveau notation~! + + \begin{proof} + Notons $g$ la fonction définie par $g(x) = r$ si $x \geqslant r$ et $g(x) = 0$ sinon. $g$ est une variable aléatoire discrète. Alors~: + \begin{itemize} + \item $\{g(x)=r\} = \left\{ X\geqslant r \right\} $ + \item $\left\{ g(x) = 0 \right\} = \left\{ X < r \right\}$ + \end{itemize} + On a aussi que $g(x) \leqslant x$ pour tout $x$ positif, ce qui nous donne~: + $$ E(X) \geqslant E(g(x)) = 0\times\mathbb{P}(X < r) + r\mathbb{P}(X \geqslant r) $$ + par croissance de l'espérance. Ainsi, + $$ \mathbb{P}(X\geqslant r) \leqslant \frac{1}{r}E(X) $$ + \end{proof} + + \begin{props}[Inégalité de Bienaymé-Tchebychev] + Si $X$ est une variable aléatoire réelle telle que $E(X)$ et $\mathrm{Var}(X)$ sont bien définies, alors~: + $$ \forall r>0,\quad \mathbb{P}(|X-E(X)| \geqslant r)\leqslant \frac{\mathrm{Var}(X)}{r^2} $$ + \end{props} + \begin{proof} + Cette formule découle de l'inégalité de Markov~: il s'agit du changement de variable $Z=(X-E(X))^2$ qui donne $(X-E(X))^2 \geqslant r^2$, d'où le résultat. + \end{proof} + + \begin{defn} + On dit que deux variables $X$ et $Y$ sont indépendantes si pour toutes fonctions $f$ et $g$ on a~: + $$ E(f(X)g(Y)) = E(f(X))E(g(Y)) $$ + sous réserve d'espérence bien définie. + \end{defn} + + \begin{thm} + Si $X$ et $Y$ sont deux variables réelles indépendantes, on a~: + $$ \mathrm{Var}(X+Y) = \mathrm{Var}(X)+\mathrm{Var}(Y) $$ + \end{thm} + La bonne définition des variances est assurées dans ce cas~! + + \begin{thm}[Loi faible des grands nombres] + Soit $(X_k)_{k\in\mathbb{N}}$ une suite de variables aléatoires réelles telle que~: + $$ \forall k\in \mathbb{N},\quad E(X_k) = E(X_0)\quad\land\quad\mathrm{Var}(X_k) = \mathrm{Var}(X_0) $$ + et que toutes les variables sont indépendantes deux à deux. Alors~: + $$ \forall \varepsilon > 0,\quad \mathbb{P}\left( \left| \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} X_i-E(X_0) \right| \geqslant \varepsilon \right) \xrightarrow[n \to \infty]{} 0 $$ + \end{thm} + On l'appelle aussi LGN. + + \begin{thm}[Théorème central limite] + On prend une suite respectant les mêmes conditions que celles de la LGN. Pour tout réels $a<b$, on a~: + $$ \mathbb{P}\left(\frac{\sqrt n}{\sqrt{\mathrm{Var}(X_0)}} \left(\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} X_i-E(X_0) \right) \in [a,b] \right) \xrightarrow[n \to \infty]{} \frac{1}{\sqrt{2 \pi}}\int^b_a \exp\left\{ -\frac{x^2}{2} \right\} \mathrm{d}x $$ + \end{thm} + C'est le théorème qui est central, pas la limite. Donc, \textbf{pas de e à central}~! + + On a donc que pour un grand nombre de variables, leur somme est équivalente à une variable aléatoire $Y\sim\mathcal{N}(0,1)$ (dite gaussienne centrée réduite). + En effet, la somme pour un $n$ assez grand est similaire à la fonction de répartition de la loi normale. \end{document} diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé formules à densité.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé formules à densité.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..14fb1e9 --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé formules à densité.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi binomiale.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi binomiale.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..cf340f1 --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi binomiale.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi de bernoulli.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi de bernoulli.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..7e2470b --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi de bernoulli.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi de poisson.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi de poisson.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..a76acaa --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi de poisson.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi exponentielle.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi exponentielle.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..c48f10c --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi exponentielle.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi normale.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi normale.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..c66ecec --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi normale.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi uniforme discrète.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi uniforme discrète.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..bd8673e --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi uniforme discrète.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi uniforme à densité.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi uniforme à densité.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..f0b50e7 --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé loi uniforme à densité.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé notations discrètes.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé notations discrètes.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..2da67c6 --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé notations discrètes.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé notations à densité.png b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé notations à densité.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..a4397b7 --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/résumé notations à densité.png diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/td-correction.pdf b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/td-correction.pdf Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..fdf5b71 --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/td-correction.pdf diff --git a/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/td.pdf b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/td.pdf Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..a94cc79 --- /dev/null +++ b/semestre 2/maths/6- Variables aléatoires/td.pdf |
