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

Une loi sans espérance

Probabilités sur un ensemble quelconque · Espérance et variance · niveau 2

Énoncé

Soit de loi , . Déterminer et montrer que n'admet pas d'espérance.

Corrigé

La constante. La somme des probabilités vaut . Or , et la somme télescope :

Donc , et la loi est bien définie.

Pas d'espérance. L'espérance existe si et seulement si converge absolument. Ici tous les termes sont positifs et

donc la série est la série harmonique décalée : elle diverge. n'admet pas d'espérance.

Ce que cela veut dire concrètement. La loi est parfaitement légitime — on peut simuler , tracer son histogramme. Mais la moyenne empirique de tirages ne se stabilise pas : elle continue de croître avec , tirée par des valeurs rares et énormes. La loi des grands nombres ne s'applique pas, faute d'espérance.

Et ce n'est pas une curiosité d'école : c'est le modèle des phénomènes à queue lourde — tailles de villes, revenus extrêmes, audiences — où résumer par une moyenne n'a aucun sens.

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