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Niveau première
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Variables aléatoires

Posté par
loupix
26-02-25 à 14:46

Bonsoir,
je suis en première et je rencontre un problème en faisant un exercice de "Variables aléatoires", je bloque effectivement sur les questions 3,4 et 5, n'étant pas très forte en python mais aussi en recontrant une nouvelle notation de l'espérance et de l'écart-type :

On considère un dé fantaisiste dont les faces sont marquées de la façon suivante :
- le premier dé : 1, 2, 2, 3, 4, 4
Soit X la variable aléatoire qui indique le numéro du dé
1. Déterminer la loi de probabilité de X
2. Calculer E(X) et V(X)
3. Calculer E(3 X−2) ; V (3 X−2) ; σ (3 X−2)
4. Donner les lignes d'une fonction Python simulant n expériences aléatoires indépendantes et indiquant une estimation de E(X)
La fonction retournera la moyenne statistique m lors d'un échantillonnage de taille n de la loi X
5. Donner les lignes d'une fonction Python permettant d'estimer lors de n expériences aléatoires indépendantes la proportion des valeurs de m de la question 4. vérifiant la condition de fluctuation suivante :
|m−E(X)| ≤  2σ/√n      
ou E( X)− 2σ /√n  ≤ m ≤ E(X)+ 2σ/√n

Pour ma part (question 1 et 2) j'ai réalisé le tableau pour la loi de probabilité X, j'ai retrouvé une espérance de 2,67 et une variance de 1,22.

Merci pour votre aide !

Posté par
verdurin
re : Variables aléatoires 26-02-25 à 16:57

Bonsoir,
tes calculs donnent bien les valeurs approchées au centième de l'espérance  et de la variance de X.

Pour simuler le lancer du dé on peut utiliser la fonction python random() avec un découpage de l'intervalle [0;1] ou la fonction choice((1,2,2,3,4,4)) attention aux doubles parenthèses.
Ces deux fonctions sont dans le module random.

Posté par
ZEDMAT
re : Variables aléatoires 26-02-25 à 17:12

Bonjour,

Pour la question 3,

1) soit tu as vu dans ton cours, les formules E(aX+b) = ?? et
      V(aX+b) = a²V(X)

2) sinon tu fais un beau tableau avec les valeurs de Y=3X-2 et les probabilités rattachées puis tu fais les calculs... (avec un tableur c'est presqu'aussi rapide qu'avec  les formules )

Posté par
loupix
re : Variables aléatoires 27-02-25 à 00:02

Bonsoir
Merci infiniment pour vos réponses !

Posté par
ZEDMAT
re : Variables aléatoires 27-02-25 à 10:40

Et les questions suivantes ? 4 et 5 ? Tu as fait ?
Python , c'est bon 😉...

Posté par
loupix
re : Variables aléatoires 27-02-25 à 12:23

3. J'ai fait avec les formules du programme de terminale :
E(3X−2)=3⋅E(X)−2 = 6
V(3X−2)=3^2  ⋅V(X)= 11
𝜎(3𝑋−2)=√𝑉(3X-2)=√11
4. J'ai travaillé avec random et j'ai essayé pour 1000 lancers, ça marche !

import random

def simuler_experiences(n):
    issues= [1, 2, 2, 3, 4, 4]  
    valeurs= [random.choice(issues) for _ in range(n)]  
    moyenne= sum(valeurs) / n  
    return moyenne

n = 1000
moyenne_estimee = simuler_experiences(n)
print(f"Estimation de E(X) avec {n} expériences :{moyenne_estimee}")


5. C'était un peu plus compliqué, j'ai du chercher les différents noms pour chaque étape du calcul et après j'ai essayé avec n=1000.

import random
import math

def simuler_experiences(n):
    issues = [1, 2, 2, 3, 4, 4]
    valeurs = [random.choice(issues) for _ in range(n)]
    moyenne = sum(valeurs) / n
    return moyenne

def estimer_proportion(n, repetitions):
    E_X = 8/3
    V_X = 11/9
    sigma = math.sqrt(V_X)
    
    borne_inferieure = E_X - (2 * sigma / math.sqrt(n))
    borne_superieure = E_X + (2 * sigma / math.sqrt(n))

    count = 0

    for _ in range(repetitions):
        m = simuler_experiences(n)
        if borne_inferieure <= m <= borne_superieure:
            count += 1
    
    proportion = count / repetitions
    return proportion

n = 100
repetitions = 1000
proportion_estimee = estimer_proportion(n, repetitions)
print(f"Proportion des expériences respectant la condition de fluctuation : {proportion_estimee:.2f}")

Merci encore pour votre aide, c'est juste que j'ai toujours travaillé avec math et random c'est nouveau pour moi, mais après les recherches, j'ai réussi !

Posté par
ZEDMAT
re : Variables aléatoires 27-02-25 à 15:02

Pour 3), c'est bon.
NB : pour 2), on peut obtenir E(X) et V(X) sous forme fractionnaire :
8/3 et 11/9 (valeurs exactes... pour les puristes )

Pour Python, je vais tester tes programmes par curiosité... si j'ai des problèmes je te le dirai...

Petit conseil pour faciliter la vie des copains qui vont "récupérer" TON programme:
Quand tu copies (CTRL+C) un programme sous Python et que tu veux le "coller" dans la fenêtre de L'Ile aux Maths, active la balise "code" </> avant de faire CTRL +V.
Le programme est alors disponible avec toutes les indentations... Si on le copie et si on le colle dans la fenêtre python, il est alors fonctionnel.

Si je copie ton programme et le colle dans ma fenêtre python, les indentations ne sont pas bonnes et il va me falloir les rétablir

Posté par
ZEDMAT
re : Variables aléatoires 27-02-25 à 15:11


J'ai copié ton programme (question 4) et je l'ai collé dans MA fenêtre python.... et miracle il était fonctionnel : les indentations étaient en place !!
Avais-tu utilisé le bouton </> ??

Posté par
ZEDMAT
re : Variables aléatoires 27-02-25 à 15:20

Par ailleurs, j'admire la concision de ton programme mais il utilise des commandes que... je ne connaissais pas (je me considère comme un débutant) !
En première, l'étude de Python est poussée aussi loin.... ?

Posté par
fph67
re : Variables aléatoires 27-02-25 à 18:16

Bonjour aux deux,

A propos de la question 4) ;
Je ne conteste pas le script python qui a bien toutes les qualités que lui donne ZEDMAT.
Par contre, ce qui me chiffonne, c'est que l'énoncé parle au départ d'espérance mathématique. Ensuite, le même énoncé évoque une moyenne statistique. Le script calcule effectivement la moyenne des valeurs retournées, mais pas E(X). Il se trouve qu'ici , le résultat est le même. Si c'est dans cette optique qu'il fallait raisonner, peut-être aurait-il fallu le faire justifier au préalable.

Posté par
ZEDMAT
re : Variables aléatoires 27-02-25 à 22:52

@fph67

Citation :
Le script calcule effectivement la moyenne des valeurs retournées, mais pas E(X).
D'accord ! Mais l'énoncé demande une "estimation de E(X)".


Quant aux notations utilisées dans la question 5, il  y aurait beaucoup à dire...

Bonne nuit.



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