mathématiques approfondies (ECG 1re année) · Chapitre 6 · Exercice
Combien de numéros différents en tirages ?
Probabilités sur un ensemble fini · Espérance, variance et indicatrices · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Une urne contient boules numérotées de à . On effectue tirages avec remise, et l'on note le nombre de numéros sortis au moins une fois. Montrer que .
Corrigé
La décomposition en indicatrices. Pour , notons l'événement « le numéro sort au moins une fois » et son indicatrice. Compter les numéros sortis, c'est compter les réalisés :
L'espérance d'une indicatrice est la probabilité de son événement. On passe au contraire : signifie que le numéro n'est sorti à aucun des tirages. Ces tirages sont indépendants et chacun évite avec probabilité , donc
La linéarité conclut. Les indicatrices ont la même espérance, et la linéarité de l'espérance ne réclame aucune indépendance — ce qui tombe bien, car les ne sont pas indépendants :
Contrôle. Pour on trouve : un seul tirage donne un seul numéro. Pour grand, l'expression tend vers .
Le point à retenir. La loi de est ici inextricable, son espérance tient en trois lignes. Dès qu'une variable compte des événements, on l'écrit comme somme d'indicatrices et on invoque la linéarité.
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