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DM Spé maths Matrice et proba

Posté par
Dreamyy
27-04-18 à 12:11

Bonjour à vous, je suis actuellement en vacances et j'ai un DM de spé maths à réaliser pour la rentrée. Cependant, je ne comprends pas vraiment comment je dois m'y prendre.
J'espère que vous pourrez m'aider. Merci d'avance.

Voici l'énoncé :

Problème n°1 :

Un système a deux états, notés P et Q.
La probabilité que le système soit dans un de ces états, à l'instant n, est notée pn et qn, avec pn + qn = 1

Description probabiliste de l'évolution du système

1/ De l'instant n à l'instant n+1, la probabilité de passer de l'état P à l'état Q est égale à a (avec 0<a<1).
De l'instant n à l'instant n+1, la probabilité de passer de l'état Q à l'état P est égale à b (avec 0<b<1).
Sinon, le système reste dans le même état.
On note l'état probable du système à l'instant n : En = (pn   qn)

Justifier que En+1 = EnT , où T = \begin{pmatrix} 1-a & a \\ b & 1-b \end{pmatrix}

Ma réponse :  j'ai calculé la matrice En+1, mais je trouve quelque chose de bizarre ...
En+1 = ( pn - apn +  bqn         apn + qn -bqn)

Posté par
lake
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 13:59

Bonjour,

C'est juste:

   p_{n+1}=(1-a)p_n+bq_n

  q_{n+1}=ap_n+(1-b)q_n

Tu l'as ta matrice...

Posté par
Dreamyy
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 14:32

lake Ouii mercii, je viens de le voir juste avant en faisant un arbre x)

Mais là je bloque sur autre chose :

On pote N = \frac{1}{a+b}\begin{pmatrix} b & a \\ b&a  \end{pmatrix}
et R = \frac{1}{a+b}\begin{pmatrix} a & -a \\ -b&b  \end{pmatrix}  

2/ Vérifier que T = N+ (1-a-b)R

Comment peut-on multiplier sur (1-a-b)R ?

Posté par
Dreamyy
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 14:51

Je viens de trouver ^^ je poste avant de réfléchir, excusez moi ^^

Posté par
Dreamyy
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 15:19

3/ Vérifier que N² = N et que R² = R    fait
4/ Vérifier que NR = RN = 0       fait
5/ En déduire T², puis la forme successives de Tn, puis la limite de Tn quand n tend vers l'infini.

Et là je coince un peu :

T² = (N+(1-a-b)R)² = N² + 2N(1-a-b)R + (1-a-b)²R² = N + 0 + (1-a-b)²R  
Est-ce que c'est juste ? Je ne sais pas si 2N(1-a-b)R = 0.  Est-ce commutatif ?
Et après faut-il développer (1-a-b)² ? Ce qui paraît assez long ...

Merci d'avance

Posté par
lake
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 15:28

Oui, c'est juste. N et R commutent: NR=RN=0

Laisse sous la forme T^2=N^2+(1-a-b)^2R

Tu vas pouvoir montrer que T^n=N^n+(1-a-b)^nR

Posté par
lake
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 15:30

Zut!

Laisse sous la forme T^2=N+(1-a-b)^2R

Tu vas pouvoir montrer que T^n=N+(1-a-b)^nR

Posté par
Dreamyy
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 19:27

lake
Je te remercie beaucoup lake pour ta gentillesse !
Mais juste quand on me demande en déduire T², il faut juste laisser sous la forme que tu as dis ? Sans développer ?  
Et pour la limite : la limite de Tn dépendra de (1-a-b)n ?
Mais la limite de (1-a-b)n n'est pas 0 ? donc la limite de Tn est N ? ou ce que je raconte est faux ?

Posté par
lake
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 19:44

Tout ce que tu as écrit est juste.

Il faut juste préciser:

-1<1-a-b<1  puisque 0<a<1 et 0<b<1.

Ce qui justifie que \lim\limits_{n\to +\infty}(1-a-b)^n=0

Posté par
Dreamyy
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 19:53

Cool !! Merci encore !
donc la limite de T quand n tend vers + l'infini est N ^^

Et donc la fin du problème dit :

Retour au problème initial

6/ démontrer que, quel que soit l'état initial du système, son état probable final est toujours le même, et préciser cet état probable. On pourra par exemple partir de différentes valeurs simples de E0 = ( p0   q0)

Mais donc la l'état final c'est la matrice N. Mais à quoi servent les "différentes valeurs". E0 = ( p0   q0)

Posté par
lake
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 20:32

Puisque \lim\limits_{n\to +\infty}T^n=N, on peut affirmer que l'état limite est:

\begin{pmatrix}p_0&q_0\end{pmatrix}.N= \begin{pmatrix}p_0&q_0\end{pmatrix}. \dfrac{1}{a+b}\begin{pmatrix}b&a\\b&a\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\dfrac{b(p_0+q_0)}{a+b}&\dfrac{a(p_0+q_0)}{a+b}\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\dfrac{b}{a+b}&\dfrac{a}{a+b}\end{pmatrix}

effectivement indépendant de l'état initial  (p_0\;\;q_0)

Posté par
Dreamyy
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 21:00

Juste je ne comprends pas l'avant dernière étape de calcul, pourquoi enlèves-tu (p0 + q0)  dans les 2 coefficient ?

Posté par
lake
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 21:01

Mais on sait que [/tex]p_0+q_0=1[/tex]! Non ?

Posté par
lake
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 21:08

p_0+q_0=1  plutôt

Posté par
Dreamyy
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 21:12

Je rigole tout seul ^^ puisque je l'ai pas vu x)

Je te remercie !!

Posté par
lake
re : DM Spé maths Matrice et proba 27-04-18 à 21:17

De rien Dreamy



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