Nombre de 00 dans une suite de 0-1 aléatoires

Soit $n\geqslant 2$. Je considère une suite de $n+1$ bits aléatoires, i.e $X_1,\ldots,X_{n+1}$ v.a.i.i.d de loi de Bernoulli de paramètre $\dfrac{1}{2}$, et je compte le nombre $N$ de $00$ dans ma suite. Autrement dit, $N =\displaystyle \sum_{i=1}^n Y_i$ avec $Y_i$ la variable aléatoire de Bernoulli qui vaut $1$ si $X_i = 0$ et $X_{i+1} = 0$.
Grâce à cette expression sous forme de somme, j'arrive à calculer l'espérance et la variance de $N$. Je trouve $E(N) = \dfrac{n}{4}$, et $V(N) = \dfrac{5n-2}{16}$.
Maintenant, je m'intéresse à la variable aléatoire centrée réduite $N^* = \dfrac{N-E(N)}{\sqrt{V(N)}}$. Je constate expérimentalement, sur des simulations, que $N^*$ semble converger en loi vers une loi normale centrée réduite quand $n$ tend vers $+\infty$. Ça ne m'étonne pas vraiment : $N$ est une grosse somme de v.a, TCL, tout ça... Le problème, c'est qu'on ne peut pas appliquer le TCL (en tout cas, la version que je connais), car les $Y_i$ ne sont pas indépendantes. Alors est-ce que quelqu'un aurait une idée de comment le prouver ?

Remarque : ça a l'air de marcher aussi si on regarde le nombre de $01$ dans la suite, au lieu de $00$. On a juste la variance qui change ($V(N) = \dfrac{n+2}{16}$ au lieu de $\dfrac{5n-2}{16}$).

Réponses

  • Bonjour Guego,

    J'imagine que tu cherches une preuve "élémentaire", mais il y a un argument massue : ce que tu cherches c'est la fréquence d'apparition d'un état dans une chaîne de Markov (à valeurs dans $\{00, 01, 10, 11\}$). Dans ces cas-là on a un TCL qui généralise le TCL "classique".

    Du coup une façon de démontrer ça directement est... d'imiter cette preuve. Il s'agit de constater que les écarts entre motifs 00 successifs sont i.i.d. et de bricoler un peu (en gros on doit contrôler ce qui se passe après le dernier 00 de la suite).
  • Je ne connaissais pas le TCL pour les chaînes de Markov. Effectivement, ça répond à ma question. Je vais aller me cultiver sur le sujet. Merci.
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