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Niveau Maths sup
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Algèbre et Probabilité

Posté par
QuentinDelon1
12-08-22 à 11:20

Bonjour voici une partie d'un problème :
Je vous fais un rapide recap:

Partie I : quelques propriétés sur la trace d'une matrice
Partie II : L'étude d'un exemple
Partie III : On démontre que 2 matrices de rang 1 sont semblables si et seulement si elles ont même trace.
Partie IV: On démontre qu'une matrice est de rang 1 ssi il existe 2 matrices colonnes non nulles U et V telles que M=U^{t}V

Partie V :

On considère deux variables aléatoires X et Y définies sur le même espace probabilisé fini.
On suppose : X(\Omega)=Y(\Omega)=[[1,n]]
On note, pour tout (i,j)\epsilon [[1,n]]², m_{i,j}=P((X=i)\bigcap{}(Y=j)) puis
M=(m_{i,j})_{i,j}\epsilon M_{n}(R), Ux=(P(X=i))_{1\leq i\leq n}\epsilon M_{n,1}(R)
Uy=(P(Y=i))_{1\leq i\leq n}\epsilon M_{n,1}(R)

L'objectif est de montrer que M est de rang 1 ssi X et Y sont indépendants.

L'une des implications est claire.

Passons à la 2ème et voici les questions qui nous guident:

On suppose dans cette question que M est de rang 1:

a)Montrer que C_{1}(M)+...+C_{n}(M)=Ux
b) En déduire que pour tout j[[1,n]] il existe \beta _{j} tel que C_{j}(M)=\beta _{j}Ux
c) Montrer que j[[1,n]]P(Y=j)=\beta _{j}
d)En déduire que les variables aléatoires X et Y sont indépendantes.

Voilà! Je bloque dès la question a)! Merci pour votre aide.

Posté par
Ulmiere
re : Algèbre et Probabilité 12-08-22 à 11:36

Pour insérer un symbole \in, le code latex est \in .

Ton énoncé ne précise le pas, qui sont x et y ?

Pour le sens \impliedby, il est clair que P(X=i,Y=j) = P(X=i)P(Y=j) implique que M = (Ux)(Uy)^T.


Maintenant pour la question a) il suffit de l'écrire : C_k(M) = M_{\cdot, k} = (M_{i,k}, 1\leqslant i \leqslant n).

Donc \left(\sum_{k=1}^n C_k(M)\right)_i = \sum_{k=1}^n M_{i,k} = \sum_{k=1}^n P(X=i, Y=k) = {\red ?}

Posté par
QuentinDelon1
re : Algèbre et Probabilité 13-08-22 à 13:33

Merci pour l'indication !

Désolé,  je n'ai pas fait attention! Ce sont des X et Y à la place..

a)  D'après la FPT,  on peut conclure,  merci beaucoup !

b)  j'aimerais simplement utiliser le fait que M soit de rang 1, toutes les colonnes pouvant alors s'exprimer en fonction d'une certaine colonne Cj

C)  une indication pour celle ci?

Posté par
Ulmiere
re : Algèbre et Probabilité 13-08-22 à 14:31

Il faut donc lire U_X et U_Y, avec X et Y en indice, c'est bien ça ?


Oui pour la a), formule des probabilités totales

Oui pour la b) aussi.
Soit j \in [\![1,n]\!]. M est de rang 1 donc il existe \alpha_{1,j}, \alpha_{2,3}, \cdots, \alpha_{n,j} des réels tels que pour tout i\in [\![1,n]\!], C_i = \alpha_{i,j}C_j.
Restera alors plus qu'à écrire \sum_{i=1}^n C_i en fonction du n-uplet \alpha et identifier la valeur de \beta_j qui convient.

Pour la c), que vaut la i-ème coordonnée de C_j(M) ? Et celle de U_X ? Rapport avec la question b) ?

Posté par
QuentinDelon1
re : Algèbre et Probabilité 13-08-22 à 16:20

C'est ça !

a) b)  c'est bon!

Pour la c)

C_{i}(M) = P((X=i) \bigcap{}(Y=i))
U_{X} =P(X=i)

Il y a un truc que je ne vois pas car je comprends comment on peut répondre à la question c)  en supposant que X et Y sont indépendants,  donc en fait, ceci est la piste à suivre pour la question d) (en reprenant l'équation b)  et en remplaçant

Posté par
Ulmiere
re : Algèbre et Probabilité 13-08-22 à 17:07

Et ben non justement, (C_j(M))_i = M_{i,j} = P(X = i, Y = j) est égal à \beta_j (U_X)_i = P(X = i).

Dans le a) on a sommé entre j=1 et j=n pour faire sauter la dépendance en Y dans \sum_j C_j.

Que se passe-t-il si on somme cette fois entre i=1 et i=n ?

Posté par
Ulmiere
re : Algèbre et Probabilité 13-08-22 à 17:08

Coquille, il faut évidemment lire "est égal à \beta_j (U_X)_i = \beta_j P(X =i)". Il manquait un \beta_j

Posté par
QuentinDelon1
re : Algèbre et Probabilité 14-08-22 à 09:35

J'ai quelque chose à vous proposer

On a : (C_{j} (M))_{i} =P(X=i, Y=j) =\beta_{j} P(X=i)

Or\sum_{i=1}^{n}{C_{i} (M) }=\sum_{i=1}^{n}{P(X=i, Y=j) }=P(Y=j)

En substituant la première équation dans la 2eme

\sum_{i=1}^{n}{\beta _{j} P(X=i) }=P(Y=j)

\beta _{j} \sum_{i=1}^{n}{P(X=i) }=P(Y=j)

\beta _{j} =P(Y=j)

Qu'en pensez vous ?

Posté par
QuentinDelon1
re : Algèbre et Probabilité 14-08-22 à 09:37

Pour la d)  substituer le beta avec l'équation de la c)  dans la 1ere équation de mon précédent message est suffisant pour montrer que c'est indépendant?

Posté par
Ulmiere
re : Algèbre et Probabilité 14-08-22 à 11:23

Oui, mais il n'y a pas vraiment de subsitution. Il suffit de sommer les deux membres de l'égalité entre i=1 et i=n comme je le disais.

Quand tu as x_i = y_i pour tout i\in I, tu as toujours \sum_{i\in I} x_i = \sum_{i\in I} y_i, du moment que la somme a un sens (c-à-d : converge).

Pour la d), oui, c'est bien ça

Posté par
QuentinDelon1
re : Algèbre et Probabilité 14-08-22 à 16:14

Parfait merci pour votre aide et votre bienveillance

Posté par
Ulmiere
re : Algèbre et Probabilité 14-08-22 à 16:49



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