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Niveau Licence Maths 1e ann
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Démonstration d'une égalité

Posté par
Rainbow
15-11-08 à 09:22

Bonjour à toutes et à tous!

Je ne comprends pas l'égalité suivante:
[1/(n-1)] Σ(de i=1 à n)(Xi-Mn)² =  [1/(n-1)] [Σ(de i=1 à n)Xi²- n Mn²]

Pourriez-vous m'expliquer en me donnant les étapes intermédiaires ?

Par ailleurs, une dernière petite question:

Soit Nn= 1/(n-1) Σ(de i=1 à n)Xi
Comment peut-on affirmer que "Si X suit une loi normale, Nn suit alors une loi normale"?

Merci beaucoup pour votre aide et passez un très bon week-end!

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:25

Bonjour,

Quelle est la définition de Mn ?

Nicolas

Posté par
Rainbow
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:27

Oups, j'ai oublié de le préciser ! ^^'

Mn est l'estimateur de la moyenne µ.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:29

Peux-tu rappeler la définition ?

Posté par
Rainbow
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:37

L'estimateur d'un paramètre quelconque est une fontion des valeurs de l'échantillon étudié.
C'est également une v.a.

Mais je ne pense pas que la définition soit utile pour démontrer cette égalité, car c'est tout ce que je peux dire sur Mn...

Le problème étant que je ne sais pas manipuler Σ.
A la limte, je pourrais considérer Xi et Mn comme deux va, qui prennent des valeurs différentes en fonction de la valeur n.

Ce que j'ai du mal à saisir, c'est pourquoi et comment on passe de
Σ(de i=1 à n)(Xi-Mn)² à [Σ(de i=1 à n)Xi²- n Mn²]

En principe, (Xi-Mn)²= Xi²-2 Xi Mn+ Mn²

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:40

Le premier terme appartient à l'expression cherchée.
Le troisième terme ne dépend pas de n. Donc la somme est nMn²
Il reste à travailler sur le 2nd terme, pour cela, il faut trouver une expression de Mn qui va au-delà des généralités de ton message précédent. Mn n'est pas un estimateur en général, c'est l'estimateur de la moyenne !

Posté par
Rainbow
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:49

Après quelques recherches, voici ce que j'ai pu trouver:
Mn= (X1+X2+...+Xn)/n

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:51

Continue ainsi les calculs...

Posté par
Rainbow
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:55

D'accord, je vais voir si j'obtiens quelque chose d'intéressant

Sinon, avez-vous une petite idée concernant ma deuxième question ?

Merci

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 09:57
Posté par
Rainbow
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 10:09

Vu que Mn= (X1+X2+...+Xn)/n
donc Mn=Σ(de i=1 à n)Xi/n

Pour le 2ème terme:
Σ(de i=1 à n) (2*Xi*Mn)
=Σ(de i=1 à n) (2*Xi* [Σ(de i=1 à n)Xi/n])
=2*Σ(de i=1 à n)Xi*Σ(de i=1 à n)Xi/n

Après je bloque ...

Posté par
Rainbow
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 10:19

En ce qui concerne la loi normale:
Je sais que si X suit une loi Normale, alors la va somme et la va moyenne suit une loi normale.

Mais dans mon cas, j'ai une va somme divisée par (n-1)...
Cette dernière suit -elle toujours une loi normale ?

Merci

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 10:26

Pour le 2ème terme, au contraire, sort Mn de la somme (il en dépend pas de i). Tu te retrouves avec une somme des Xi, que tu transformes en Mn.

Citation :
Mais dans mon cas, j'ai une va somme divisée par (n-1)...
Cette dernière suit -elle toujours une loi normale ?

C'est une plaisanterie ? En quoi diviser par une constante change la loi ?

Posté par
Rainbow
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 12:00

On a:

Σ(de i=1 à n) (2*Xi*Mn)

2 et Mn de dépendent pas de i, donc on obtient:

2*Mn*Σ(de i=1 à n)Xi
=2*Mn*(Mn*n) --> Car, Σ(de i=1 à n)Xi=Mn*n
=2Mn²*n

... Rebug ... Je ne sais pas comment faire la suite...

Sinon, je vois ce que vous voulez dire concernant la loi normale.
Sachant que X suit une loi de Gauss, si on divise la v.a. somme par une constante, cette nouvelle v.a. aura pour distribution une forme de "cloche" (C'est exactement le mot utilisé par le prof...)
Donc, ajouter, retrancher, multiplier ou diviser une v.a. qui suit une loi de Gauss n'influe pas sur la loi de cette nouvelle v.a. ainsi obtenue.Autrement dit, la nouvelle v.a. obtenue suivra toujours une loi normale (avec une moyenne et une variance différentes de la première v.a., cela va de soi... )
Est-ce bien ça?

Merci !

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 12:08

3$\frac{1}{n-1}\Bigsum_{1\le i\le n}\left(X_i-M_n\right)^2

3$=\frac{1}{n-1}\Bigsum_{1\le i\le n}\left(X_i^2-2X_iM_n+M_n^2\right)

3$=\frac{1}{n-1}\left(\Bigsum_{1\le i\le n}X_i^2-2M_n\Bigsum_{1\le i\le n}X_i+nM_n^2\right)

3$=\frac{1}{n-1}\left(\Bigsum_{1\le i\le n}X_i^2-2M_n\left(nM_n\right)+nM_n^2\right)

3$=\frac{1}{n-1}\left(\Bigsum_{1\le i\le n}X_i^2-nM_n^2\right)

Posté par
Rainbow
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 12:12

Bouh! J'aurai dû refaire le calcul dans son intégralité et pas m'acharner sur le 2e terme...

Enfin bon, dans tous les cas, merci beaucoup ! et bon week end !

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Démonstration d'une égalité 15-11-08 à 12:14

C'est bien le 2ème terme que tu n'as pas su transformer. Pour les autres, tu avais procédé correctement. Je t'en prie.



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