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mathématiques approfondies (ECG 2e année) · Chapitre 11 · Application directe du cours

Une fréquence converge vers une probabilité

Convergences et théorème limite central · Loi des grands nombres · niveau 1 (application)

Énoncé

On lance fois un dé équilibré et on note la fréquence d'apparition du six. Vers quoi converge-t-elle en probabilité, et pourquoi ?

Corrigé

Le modèle. Notons la variable valant si le -ième lancer donne un six, et sinon. Les lancers étant indépendants, les sont indépendantes, de même loi de Bernoulli de paramètre , d'espérance et de variance .

La fréquence est une moyenne. Le nombre de six obtenus vaut , donc C'est le point à voir : une fréquence n'est rien d'autre que la moyenne empirique d'une suite de variables de Bernoulli.

La conclusion. La loi faible des grands nombres s'applique — variables indépendantes de même loi, d'espérance et de variance finies — et donne

Ce que cela justifie. C'est l'énoncé qui légitime toute la statistique empirique : estimer une probabilité inconnue par la fréquence observée. Et donne la vitesse — l'écart-type décroît en , donc il faut cent fois plus de lancers pour gagner un facteur dix sur la précision.

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