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Proba avec VAR, Sommes et Suites (Esc 99 Option S)

Posté par virtiualkobe (invité) 15-12-05 à 19:24

Bonjour à tous je dois rendre un dm dont le sujet n'est autre que l'exercice numéro 3 de l'esc année 99
:

Soit n un entier naturel non nul
Une Urne Un contient n boules numérotées de 1 à n. On effectue dans cette une succession de tirages d'une boule, en appliquant la règle suivante : si une boule tirée porte le numéro k, avant de procéder au tirage suivant, on enlève de l'urne toutes les boules dont le numéro est supérieur ou égal à k.
On note Xn la variable aléatoire égale au nombre de tirages nécessaires pour vider l'urne Un de toutes ses boules


Partie A
Pas de problème
(les résultats ne sont pas à réutiliser pour la suite je ne tape donc pas cette partie)



Partie B
1) Calculer P(Xn=1) et P(Xn=n)
Pas de pb P(Xn=1) = 1/n et P(Xn=n)= 1/n!


2) Soit N1, la variable aléatoire égale au numéro de la première boule tirée.
a) Déterminer la loi de N1

pour k compris entre 1 et n P(N1=k)=1/n

b)verifier que pour tout entiers i et k compris entre 2 et n (inclus) on a :                
P(Xn=k/N1=i) = 0 si i k-1          
P(X_{i-1}= k-1 si i k

Là j'ai plus ou moins réussi à justifier pour le premier et le deuxième je ne vois pas comment rédiger bien que cela soit évident !!

c) Montrer que pour tout entier k compris entre 2 et n on a P(Xn=k) = \frac{1}{n}\Bigsum_{i=k-1}^{n-\1} P(Xi=k-1)
Je ne vois pas


3) Calculer P(Xn=2)
Une fois la question précédente faite bien évidemment celle ci c'est qu'une formalité


4) Pour n2 on pose Vn = n!P(Xn=n-1)
a) Etablir que pour tout n2, V_{n+1} = Vn + n
b) En déduire P(Xn = n-1)

Je n'ai pas encore réfléchi à ces questions étant donné celle que je n'ai pas réussi précédemment mais je pense qu'en remplace P(Xn) par son expression cela doit venir !!

Il y a une partie C mais je préfère voir si je n'arriverais pas à la faire moi même une fois que vous m'aurez (je l'espère) éclairci sur les quelques points que je n'arrive pas à résoudre
En vous remerciant par avance !!

Posté par virtiualkobe (invité)re : Proba avec VAR, Sommes et Suites (Esc 99 Option S) 15-12-05 à 19:27

Si certains points de l'énoncé ne vous paraissent pas clairement exprimés demandez moi ou aller sur (page 4)

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Proba avec VAR, Sommes et Suites (Esc 99 Option S) 16-12-05 à 15:29

b)
On cherche à exprimer \mathbb{P}(X_n=k/N_1=i)

a) si i =< k-1, alors il reste après le premier tirage au plus les boules 1, ..., k-2. Donc le nombre total de tirages pour vider l'urne est au plus 1+(k-2)=k-1. Donc Xn=k est impossible. La probabilité cherchée est nulle.

b) si i >= k
Après le 1er tirage, il reste les boules 1, ..., i-1
Xn=k est équivalent à vider une urne de i-1 boules (numérotées de 1 à i-1) en k-1 tirages :
\mathbb{P}(X_n=k/N_1=i)=\mathbb{P}(X_{i-1}=k-1)

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Proba avec VAR, Sommes et Suites (Esc 99 Option S) 16-12-05 à 15:32

Désolé, mais c) est quasiment du cours.
\mathbb{P}(X_n=k)=\bigsum_{i=0}^n\mathbb{P}(X_n=k/N_1=i).\mathbb{P}(N_1=i) (vérifier les conditions)
= \bigsum_{i=k}^n\mathbb{P}(X_{i-1}=k-1).\frac{1}{n}
= \frac{1}{n}\bigsum_{i=k-1}^{n-1}\mathbb{P}(X_{i}=k-1)

Posté par Mayo (invité)re : Proba avec VAR, Sommes et Suites (Esc 99 Option S) 16-12-05 à 17:45

2/a et si k \in [|n+1 ; +\infty [| ??
b/ Pour le premier, il n'y a effectivement pas de difficulté, si i \leq k-1 il reste moins de k boules (sans jeu de mot ) dans l'urne et il n'est pas possible de faire k tirage d'où une proba nulle.
Si maintenant i \geq k alors il te reste au minimum k boules. sachant que tu as tiré la i-ème il te reste celle de 1 à (i-1). Tu as effectué un tirage (en prenant i) il te reste donc (k-1) tirages à faire pour réaliser (X_{n}=k) D'où l'égalité.
c/ Formule des probas totales avec le système : ([N_{1}=i)_{1 \leq i \leq n} te donne:
\sum_{i=1}^{n}\mathbb{P}_{[N_{1}=i]} [X=k]P[N_{1}=i]=P[X_{n}=k]
Les questions précédentes te permettent de réduire cette somme à :
\sum_{i=k}^{n}\mathbb{P}[X_{i-1}=k-1] P[N_{1}=i]=P[X_{n}=k]
Le petit décalage d'indice j=i-1 couplé au fait que P[N_{1}=i]=\frac{1}{n} te donne l'égalité recherchée
Essaye de reprendre  à partir de là, fais attention aux indices quand tu calcules des sommes avec des fractions \frac{1}{i-1} n'a aucun sens si i=1



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