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Niveau Maths sup
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fonction de densité d'une chi-deux

Posté par isab (invité) 12-12-07 à 06:34

Voici mon problème.

Soit Z1, Z2, ... ,Zn des v.a.i.i.d ou Zi~N(0,1).
Soit Z=Zi2  de i=1 jusqu'à n
Je dois trouver la fonction de densité de Z (qui est en fait une chi-carré avec n degré de liberté).
Je n'y comprend vraiment rien, je crois que le professeur s'est trompé en nous donnant une piste, ça ne se suit pas sur ma feuille (sinon c'est moi qui a mal copié )
Il me manque certaines notions en maths, donc si vous pouviez me répondre avec le plus de détails possible ce serait très apprécié .  Dans l'exemple que j'ai le prof commence par faire la densité de la chi-deux avec un degré de liberté(mais ça ne concorde pas d'une étape à l'autre donc je ne le mettrai pas), ensuite il dit qu'on peut généraliser pour n avec le théorème de convolution? (C'est quoi le théorème de convolution, j'ai fait une recherche, mais ça m'a l'air bien compliqué )
Si vous voyez comment faire ça, avec la suggestion de mon prof ou de n'importe quelle façon, SVP j'ai vraiment besoin d'aide.

Merci beaucoup de votre temps (et de votre patience pour bien détailler)

Posté par
stokastik
re : fonction de densité d'une chi-deux 12-12-07 à 09:00

Hello isab

Si j'ai bien  compris tu as fait sup/spé dans le passé, donc tu comprends assez vite.

Plusieurs méthodes :

1) Si tu connais la fonction génératrice des moments d'une khi2 à un degré de liberté 3$m(t)=E[e^{tZ_1^2}] (c'était le sujet de l'un de tes posts récents), tu en déduis celles de  la somme des Z_i^2 car 3$E[e^{t\sum Z_i^2}]=E[\prod e^{tZ_i^2}]= \prod E[e^{tZ_i^2}] (la dernière égalité s'obtient par l'indépendance entre les Z_i.
Avec ceci, si tu as "le droit" d'utiliser la fonction génératrice des moments d'une khi2 à  n  degrés de liberté, il suffit de remarquer que tu as trouvé la même chose. Je sais pas si je suis très clair...

2) La 2ème méthode tu calcules tout sans utiliser de résultat connu : Si X et Y sont des variables aléatoires de densités respectives  f  et  g, et si X et Y sont indépendantes, alors la densité de  X+Y  est le produit de convolution de  f  et de  g, c'est-à-dire  3$f\ast g (z) = \int f(u)g(z-u) du

Posté par isab (invité)je n'ai pas tout compris 12-12-07 à 18:08

Mon problème, c'est que je comprend la logique de ta première explication, mais je n'ai aucune idée de comment passer de la fonction génératrice des moments à la fonction de densité.  Pour le 2e cas, je n'ai jamais vu le produit de convolution, donc sans exemple, pour moi c'est vraiment pas clair.

Finalement j'ai un peu compris ce que j'avais sur ma feuille, il faudrait juste que je puisse trouver comment passer d'une étape à l'autre.

Voici ce que j'ai: (Z~N(0,1), donc fZ est la fonction de densité d'une normale (0,1))

f(y)=(1/(2y))(fZ(y)+ fZ(-y))
f(y)=(1/(2y))*2((1/2)e-(y/2))
Pour passer de la première à la 2e, je n'ai pas de problème, mon problème, c'est de passer de la 2e à celle ci-dessous
f(y)=(1/2)e-(y/2)(y/2)(1/2)-1
                          
C'est probablement juste des manipulations algébriques, mais je n'arrive pas à trouver
Merci

Posté par
stokastik
re : fonction de densité d'une chi-deux 12-12-07 à 18:23

Citation :
comment passer de la fonction génératrice des moments à la fonction de densité


En la "reconnaissant" : si tu calcules la fonction génératrice de X, et que tu constates que c'est la même que la fonction génératrice d'une khi2 (que tu as dans un formulaire), alors tu peux en déduire que la loi de X est la khi2... donc tu utilises à nouveau ton formulaire pour connaitre la densité de X : c'est la densité d'une khi2.

... je t'explique le produit de convolution dans le post suivant...

Posté par
stokastik
re : fonction de densité d'une chi-deux 12-12-07 à 18:28


Produit de convolution : le plus simple est de comprendre pour des lois discrètes.

Soient X et Y des v.a. indépendentes qui prennent des valeurs entières 0,1,2,3,....

Quelle est la loi de X+Y ?

Il s'agit de déterminer P(X+Y=n) pour tout n.

On écrit 4$P(X+Y=n) = \sum_k P(X=k, Y=n-k) = \sum_k P(X=k)P(Y=n-k)

On a la formule analogue avec les densités :

  4$f_{X+Y}(z) = \int f_X(u) f_Y(z-u) du.

Mais ce n'est certes pas une démonstration.

Posté par
stokastik
re : fonction de densité d'une chi-deux 12-12-07 à 18:32

Citation :
Finalement j'ai un peu compris ce que j'avais sur ma feuille, il faudrait juste que je puisse trouver comment passer d'une étape à l'autre [...]


J'ai l'impression que c'est le calcul de la densité d'une khi2 à 1 degré de liberté dont tu parles en-dessous...

... tu mélanges les questions on ne va pas s'en sortir...

... à part ça ton calcul est trop illisible, mais j'ai l'impression qu'on a juste remplacé la racine carrée par un exposant 1/2 et après comme tu dis c'est du calcul littéral de base...

Posté par isab (invité)re : fonction de densité d'une chi-deux 12-12-07 à 20:45

Merci beaucoup d'avoir pris le temps de répondre à toutes mes questions.  Je n'ai pas tout compris, mais je suis pas mal moins perdue qu'au début (6 ans sans faire de maths, ça en fait perdre des bouts lol).

Merci



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