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mathématiques appliquées (ECG 1re année) · Chapitre 10 · Exercice

Une espérance, mais pas de variance

Probabilités — variables aléatoires réelles · Existence des moments · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Soit à valeurs dans telle que . Vérifier que c'est bien une loi, calculer , puis montrer que n'admet pas de variance.

Corrigé

C'est une loi. Les termes sont positifs, et

(réduire au même dénominateur : le numérateur vaut ). La somme partielle télescope :

L'espérance existe. , et ces termes sont positifs, donc la convergence sera absolue. Nouveau télescopage :

La variance n'existe pas. Par transfert, existe si et seulement si converge. Or, pour , on a et , donc

Les sommes partielles de cette série à termes positifs majorent donc , qui n'est pas majorée puisque la série harmonique diverge. La série ne converge pas : n'existe pas, donc n'a pas de variance.

Le point à retenir. Avoir une espérance et avoir une variance sont deux conditions distinctes, et la seconde est strictement plus exigeante. Ici la loi décroît juste assez vite pour que la moyenne existe, et pas assez pour que la dispersion en ait une.

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