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Jeu à somme nulle

Posté par
flight
09-07-21 à 15:07

Bonjour, je vous propose l 'exercice suivant :
On lance une pièce équilibre dotée d un côté" pile" et d un côté "face".
On note X la variable aléatoire valant +1 si la pièce montre un côté pile au lancé et1 si la pièce montre un côté face et enfin on note S la somme obtenue. On lance plusieurs fois de suite cette pièce.,quelle est la probabilite d' obtenir une somme nulle ?

Posté par
LittleFox
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 17:48

0

Posté par
Imod
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 18:25

Ce n'est pas bien de se moquer des fautes de frappe

Imod

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 21:16

bonsoir

oui, on peut présumer que ça vaut - 1 du côté face...

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Posté par
verdurin
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 21:36

Bonsoir,
je suis d'accord avec matheuxmatou, à une faute de frappe près.

On peut donner une approximation asymptotique.

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Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 21:38

ah oui mince... merci verdurin d'avoir rectifié !

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 22:00

merci pour vos participations
j'aurai plutôt vu une réponse de la forme d'une somme en écrivant :

P(S=0)= P(S=0 en 2 lancés) +  P(S=0 en 4 lancés) + P(S=0 en 6 lancés)+......+ P(S=0 en 2k lancés)  +....

qu'en pensez vous ?

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 22:02

énoncé peu clair

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 22:05

l'énoncé demande la proba d'avoir une somme nulle , donc cela ne peut se faire que sur un nombre de lancés pairs , soit sur 2, 4 ,6 ....ect
lancés

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 22:11

toujours pas clair !

le jeu s'arrête dès qu'on a une somme nulle ?

on lance une infinité de fois ?

tes événements ne sont pas disjoints ! on peut très bien avoir une somme nulle au deuxième ET au quatrième lancer... donc je ne vois pas à quoi correspond cette somme de probas !

bref

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 22:26

ah daccord .....je vois  il manquait surement la phrase " le jeu s'arrete si la somme obtenue est nulle"

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 22:27

j'aurais du le preciser désolé

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 22:48

et alors c'est quoi la question ?

quelle est la probabilité que le jeu s'arrête ?

et cela ne correspond pas du tout à ta somme de probas qui, je le répète, somme des probas d'événements qui ne sont pas disjoints !

bon bref... personnellement j'attends un énoncé moins ambigu...

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 09-07-21 à 23:31

On lance une pièce équilibre dotée d un côté" pile" et d un côté "face".
On note X la variable aléatoire valant +1 si la pièce montre un côté pile au lancé et1 si la pièce montre un côté face et enfin on note S la somme obtenue. On lance plusieurs fois de suite cette pièce  et le jeu  le jeu s'arrête si la somme obtenue est nulle... ca ira ?

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 10-07-21 à 11:12

mais c'est quoi la question ?

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 10-07-21 à 11:29

c'est de calculer la proba d'obtenir une somme nulle à un rang k (forcement pair)

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 10-07-21 à 11:33

donc

quelle est la probabilité que le jeu s'arrête ?

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 10-07-21 à 16:11

Voilà si tu préfère...

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 10-07-21 à 17:56

problème de premier abord extrêmement difficile

Posté par
verdurin
re : Jeu à somme nulle 10-07-21 à 19:56

Si j'ai bien compris :
le jeu s'arrête au premier retour à 0 et on note X la variable aléatoire donnant la longueur du jeu.
C'est un exercice classique qui utilise le principe de symétrie d'André.

Sauf vraisemblable erreur de ma part on trouve

 Cliquez pour afficher

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 10-07-21 à 23:11

oui, je pense que cela se résout de façon analogue au célèbre "problème du scrutin"...

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 11-07-21 à 17:25

salut Verdurin à quoi coressepond  la quantité "(1/2n-1)" ?

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 11-07-21 à 17:27

désolé pour la faute d'orthographe lire "correspond" merci

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 11-07-21 à 18:26

je confirme le résultat de verdurin

Posté par
verdurin
re : Jeu à somme nulle 11-07-21 à 19:58

Salut flight.
La quantité "1/(2n-1)" est le résultat d'un calcul.
Attention à la position des parenthèses.
Je suis content que matheuxmatou le confirme.
Et je l'ai revérifié aussi. J'avais fait le calcul un peu trop vite.

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 09:49

personnellement j'ai raisonné ainsi :

 Cliquez pour afficher

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 14:35

un truc me dérange dans vos réponses .... par exemple si je veux avoir une somme nulle en prenant le cas exemple : 8 tirages
+1+1+1+1-1-1-1-1  ici je ne cherche pas à ce mon nombre de "+1" précède strictement mon nombre de "-1"  au cours des tirages ,je pourrais donc parfaitement avoir la disposition  -1-1+1+1-1+1-1+1+1 ainsi que toutes les dispositions possibles de la séquence" +1+1+1+1-1-1-1-1" qui me donnerait toujours une somme nulle .
le probleme du scrutin sauf erreur vise à calculer la proba d'avoir par exemple pour deux candidats A et B un nombre de voix pour A qui serait strictement supérieur à celui de B pour une longueur de tirage choisi, par exemple  "ABABAA"  (ici A est en avance sur B au bout du 6 ieme tirage ) je vois pas trop le rapport avec mon énoncé qui se veut beaucoup plus simple

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 14:36

ou alors mon énoncé est mal fabriqué , ce qui est possible...

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 17:55

dans le tirage ABA... le candidat A n'est pas toujours en stricte avance sur B

un arbre donne, pour 2n = 8, une proba de 5/27 qui correspond bien à la formule de Verdurin et moi

tu cherches bien la proba que S s'annule au lancer 2n pour la première fois ?

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 18:02

flight @ 12-07-2021 à 14:35

un truc me dérange dans vos réponses .... par exemple si je veux avoir une somme nulle en prenant le cas exemple : 8 tirages
+1+1+1+1-1-1-1-1  ici je ne cherche pas à ce mon nombre de "+1" précède strictement mon nombre de "-1"  au cours des tirages ,je pourrais donc parfaitement avoir la disposition  -1-1+1+1-1+1-1+1+1  


ben non ! parce que là ça ne s'annule pas pour la première fois au 8-ième ! le "jeu" s'arrête au 4-ième tirage...

Posté par
verdurin
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 22:12

Salut matheuxmatou.
On a répondu successivement à deux questions :
    1) quelle est la probabilité pour que la somme nulle après 2n lancers ;
    2) quelle est la probabilité pour que la somme soit nulle pour la première fois après 2n lancers.

Là j'ai l'impression que flight essaye de nous embrouiller.

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 22:44

depuis le début je dis que l'énoncé n'est pas clair

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 22:52

effectivement Matheuxmatou mon exemple est super mauvais )

Posté par
flight
re : Jeu à somme nulle 12-07-21 à 22:53

je maintiens toute de meme que mon enoncé n'est pas assez precis

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 13-07-21 à 09:26

non, il n'est pas mauvais... et même intéressant une fois formulé précisément

Posté par
verdurin
re : Jeu à somme nulle 13-07-21 à 20:01

Je me pose une question.
Soit X la variable aléatoire donnant le nombre de tirages avant le premier retour à zéro. Par exemple P(X=2)=1/4.
Quelle est l'espérance de X ?
Il est facile de voir que E(X)<, mais je n'en sais guère plus.

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 13-07-21 à 22:34

la question est intéressante...

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 13-07-21 à 22:44

en gros il faut évaluer

E(X) = \sum_{n=1}^{\infty}\; \dfrac{2n}{2^{2n}\; (2n-1)} \; \begin{pmatrix} 2n\\n \end{pmatrix}

si j'ai bien compris ?

Posté par
GBZM
re : Jeu à somme nulle 14-07-21 à 14:55

Bonjour,

Il est assez bien connu qu'il y aura presque sûrement retour à 0, mais que le temps d'attente de ce premier retour à 0 a une espérance infinie.

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 14-07-21 à 16:50

merci de la précision GBZM, c'est bien connu... mais pas de moi

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 14-07-21 à 16:55

ou alors j'ai oublié... ce qui est fort probable

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 14-07-21 à 17:00

effectivement, si je ne me suis pas trompé (j'ai fait ça un peu vite), le terme général est équivalent à 1/(n), qui diverge.

Posté par
GBZM
re : Jeu à somme nulle 14-07-21 à 17:27

Disons que c'est bien connu si on va voir un peu du côté des marches aléatoires symétriques sur \Z.

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 14-07-21 à 17:29

ah oui ça, par contre , me rappelle de vieux souvenirs !

si tu as le temps, GBZM, tu pourras me confirmer ou infirmer l'équivalent que je proposais ?

Posté par
jandri Correcteur
re : Jeu à somme nulle 14-07-21 à 19:25

Bonjour matheuxmatou,

l'équivalent que tu as donné pour le terme général de la série de somme E(X) est exact.

Posté par
matheuxmatou
re : Jeu à somme nulle 15-07-21 à 09:15

merci jandri

je préférais avoir une confirmation

Posté par
verdurin
re : Jeu à somme nulle 15-07-21 à 20:10

Bonsoir,
je suis encore confus d'avoir écrit une telle bêtise dans mon dernier message.

À matheuxmatou avec la formule de Stirling on a :

\dfrac{\mathsf{C}_{2n}^n}{2^{2n}}=\dfrac{(2n)!}{n!\,n!\, 4^n}
 \\ 
 \\ \phantom{\dfrac{\mathsf{C}_{2n}^n}{2^{2n}}}=\dfrac{\sqrt{4\pi n}(2n)^{2n}\mathbf{e}^{-2n}\bigl(1+\frac1{12n}+o(\frac1n)\bigr)}{\Bigl(\sqrt{2\pi n}\,n^n\mathbf{e}^{-n}(1+\frac1{12n}+o(\frac1n)\Bigr)^2 4^n}
 \\ 
 \\ \phantom{\dfrac{\mathsf{C}_{2n}^n}{2^{2n}}}=\dfrac{1}{\sqrt{n\pi}}+o(\frac1n)
C'est mon premier message.

En multipliant par \frac{2n}{2n-1} on trouve bien ton équivalent.

Posté par
jandri Correcteur
re : Jeu à somme nulle 15-07-21 à 22:12

Bonsoir verdurin,

il est classique de démontrer l'équivalent de \dfrac{\binom{2n}n}{4^n} avec la formule de Stirling. Cependant le coefficient \sqrt{2\pi} de la formule de Stirling se calcule habituellement à partir des intégrales de Wallis.

Or les intégrales de Wallis W_n=\int_0^{\pi/2}\cos^ntdt permettent d'obtenir directement cet équivalent.
On montre avec une IPP que nW_n=(n-1)W_{n-2} d'où l'on déduit nW_nW_{n-1}=\dfrac{\pi}2 puis W_n\sim\sqrt{\dfrac{\pi}{2n}} par décroissance de la suite W_n.
On calcule alors W_{2n}=\dfrac{\pi}2\dfrac{\binom{2n}n}{4^n} d'où l'on déduit \dfrac{\binom{2n}n}{4^n}\sim\dfrac1{\sqrt{\pi n}}



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