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[probas] loi de X+Y

Posté par
vincprof
15-04-07 à 16:55

bonjour,

j'ai un souci sur cet exo :

soient X et Y deus v.a.r. indépendantes.
Mq si X suit une loi gamma G(a,p) et si Y suit une loi gamma G(a,q) alors X+Y suit une loi gamma G(a,p+q)

ça fait plusieur fois que je rencontre ce type d'exo mais je n'arrive jamais a savoir comment il faut partir pour exprimer la loi de X+Y...

un petit tuyau serai le bienvenu...

merci d'avance...

Posté par
Cauchy
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 17:01

Bonjour,

si je dis pas de bêtises la loi de X+Y peut s'obtenir par un produit de convolution.

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 17:02

euh... c'est quoi un produit de convolution?


je ne connait pas ce terme...

Posté par
kaiser Moderateur
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 17:04

re vincprof

Pour faire ce genre de choses, on a plusieurs manières, plus ou moins efficaces.
On peut prendre par exemple, une fonction continue bornée f et calculer \Large{\mathbb{E}[f(X+Y)]}.
On peut aussi passer par les fonctions caractéristiques.

Kaiser

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 17:05

re kaiser !

la série d'exo porte sur les fonction caractéristiques... je vais donc passer par là...

j'y travaille et je reviens...

Posté par
kaiser Moderateur
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 17:08

Salut Cauchy

oui, c'est effectivement un produit de convolution. Le problème est que pour passer par cette méthode, je crois qu'il faudrait connaitre la fameuse relation qu'il existe entre la fonction gamma et la fonction Beta, si ça te dit quelque chose.

Kaiser

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 17:10

B(p,q)=\frac{\Gamma(p)\Gamma(q)}{\Gamma(p+q)} c'est de ça dont tu parle kaiser?

Posté par
kaiser Moderateur
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 17:11

maintenant, tu me diras : passer par les fonctions caractéristiques utilise un résultat beaucoup moins trivial !

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 17:11

vinceprof > oui !

Kaiser

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 18:19

si je ne me trompe pas, il faut utiliser que si X et Y sont indépendants alors 3$\varphi_{X+Y}(t)=\varphi_X\times \varphi_Y

Posté par
kaiser Moderateur
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 18:21

oui !

Kaiser

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 18:22

et ça tombe tout seul...

par contre cette histoire de produit de convolution m'intéresse, donc si vous pouviez m'en parler un peu plus, ça serai sympa...

Posté par
kaiser Moderateur
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 18:32

si f et g sont des fonctions de \Large{\mathbb{R}^{n}} à valeurs complexes, dès que cela à un sens, on définit la convolée de f par g et on note \Large{f\ast g} la fonction définit par :

\Large{(f\ast g)(x)=\bigint_{\mathbb{R}^{n}}f(t)g(x-t)dt}

par exemple, si f et g sont toutes les deux intégrables, alors on peut définir cette convolée.

si l'on dispose de deux variables aléatoires réelles indépendantes X et Y à densités f et g, alors X+Y est aussi une loi à densité et sa densité est \Large{f\ast g}

Ce résultat reste valable si l'on a des vecteurs aléatoires.

Kaiser

P.S : on suppose connue la fonction caractéristique d'une loi gamma ou bien faut-il la recalculer ?

Posté par
stokastik
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 18:33

Citation :

par contre cette histoire de produit de convolution m'intéresse, donc si vous pouviez m'en parler un peu plus, ça serai sympa...


Soient X et Y des v.a. indépendantes de fonctions de répartition  F  et  G  respectivement.

Déterminons la fonction de répartition H de X+Y.

On a H(t)=P(X+Y<t)=P(X<t-Y).
On conditionne par Y pour le considérer comme fixé : P(X<t-Y | Y)=F(t-Y).
Maintenant on prend l'espérance :
H(t)=P(X<t-Y)=E[P(X<t-Y | Y)]=E[F(t-Y)]=\int F(t-y)dG(y)
Quand Y a une densité  g  cela s'écrit
H(t)=\int F(t-y)g(y)dy. Si X a une densité  f  (qui est alors la dérivée de F), alors H est dérivable de dérivée h(t):=H'(t)=\int f(t-y)g(y)dy et c'est la densité de X+Y

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 18:39

merci à vous deux...

je pense avoir compris la convolution (ce n'est pas au programme de L3, non?)

les fonctions caractéristiques sont supposées connues (a l'exam, on aura le droit à un tableau des loi usuelles avec l'espérance , la variance et la fonction caractéristique de chaque loi..)

Posté par
kaiser Moderateur
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 18:42

Pour ma part, j'ai vu ça en L3 !

Kaiser

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 18:57

j'ai encore une petite question :

soient 3$X_1,...X_n des var indépendantes suivant tout la meme loi normale N(0,1)
déterminer la loi de 3$X_1^2+...+X_n^2.

on sais alors que 3$X_1^2,...,X_n^2 sont indépendantes donc 3$\varphi_{X_1^2+...+X_n^2}=\prod_{i=1}^n\varphi_{X_i^2}(t)

par contre la determination de 3$\varphi_{X_i^2}(t) me pose problème : je n'ai aucun résultat sur la composition dans le cours sur les fonctions caractéristiques... il ne faut pas passer par là?

Posté par
kaiser Moderateur
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 19:00

Je pense qu'il faut utiliser la question d'avant.
Il faut d'abord voir quelle loi suit X² si X suit une loi N(0,1). Pour ça, le coup des fonctions caractéristiques risque de ne pas marcher.
Il faudrait donc prendre une fonction continue bornée f et calculer \Large{E(f(X^{2}))}

Kaiser

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 19:08

euh, là je ne te suis pas...pourquoi tu veux calculer \Large{E(f(X^{2}))}?

pour connaitre la loi de X^2, je serai tenté de passer soit par la formule des changement de variable soit par la fonction de répartition...

je ne connait pas ce que tu veux utiliser..
tu pourrait expliciter?

Posté par
stokastik
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 19:10
Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 19:25

je regarde...

merci

Posté par
vincprof
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 19:46

ok en fait, cela revien exactement à la meme chose que la "méthode" que j'appelle formule de changement de variable...

donc du coup je pense que je vais y arriver...

Merci pour toutes ces infos.
Bonne soirée..

Posté par
stokastik
re : [probas] loi de X+Y 15-04-07 à 21:03

En effet au final ce n'est que la formule de changement de variables.

Tu peux aussi calculer facilement la fonction de répartition de X² à l'aide de celle de X.



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