Limite de probabilités
Bonjour
On a l'exercice suivant dans lequel j'ai besoin d'aide pour la question (3).
Un tournoi se déroule selon les modalités suivantes :
- au temps $1$, les joueurs $J_0$ et $J_1$ s'affrontent,
- à chaque temps $n>1$, un nouveau joueur $J_n$ affronte le vainqueur du match au temps $n-1$.
Soit $G_n$ l'événement : "Au temps $n$, le joueur $J_n$ gagne". Supposons les événements $(G_n)_{n\geq 1}$ indépendants, et supposons également que $P(G_n)=p \in ]0,1[$ pour tout $n\geq 1$. Un joueur est déclaré vainqueur du tournoi dès qu'il parvient à remporter $5$ matchs consécutifs. Pour chaque $n \geq 1$, considérons l'événement $E_n$: \emph{"aucun joueur n'a remporté le tournoi à l'issue du match au temps $n$"}.
(1) Calculer $ P(E_n)$ pour $n\in \{1,2,3,4,5\}$.
(2) Montrons que la suite $(P(E_n))$ est convergente.
(3) Montrer que $P(E_n) \to 0$.
Pas de problème pour les questions (1) et (2) : $P(E_1)=P(E_2)= P(E_3)=P(E_4)=1$ et $P(E_5)=1-(1-p)^4$. Comme $E_{n+1} \subset E_{n}$, la suite $(P(E_n))$ est décroissante et minorée par $0$, donc converge.
En revanche je ne vois pas pour la question (3).
Merci d'avance pour votre aide.
Michal
On a l'exercice suivant dans lequel j'ai besoin d'aide pour la question (3).
Un tournoi se déroule selon les modalités suivantes :
- au temps $1$, les joueurs $J_0$ et $J_1$ s'affrontent,
- à chaque temps $n>1$, un nouveau joueur $J_n$ affronte le vainqueur du match au temps $n-1$.
Soit $G_n$ l'événement : "Au temps $n$, le joueur $J_n$ gagne". Supposons les événements $(G_n)_{n\geq 1}$ indépendants, et supposons également que $P(G_n)=p \in ]0,1[$ pour tout $n\geq 1$. Un joueur est déclaré vainqueur du tournoi dès qu'il parvient à remporter $5$ matchs consécutifs. Pour chaque $n \geq 1$, considérons l'événement $E_n$: \emph{"aucun joueur n'a remporté le tournoi à l'issue du match au temps $n$"}.
(1) Calculer $ P(E_n)$ pour $n\in \{1,2,3,4,5\}$.
(2) Montrons que la suite $(P(E_n))$ est convergente.
(3) Montrer que $P(E_n) \to 0$.
Pas de problème pour les questions (1) et (2) : $P(E_1)=P(E_2)= P(E_3)=P(E_4)=1$ et $P(E_5)=1-(1-p)^4$. Comme $E_{n+1} \subset E_{n}$, la suite $(P(E_n))$ est décroissante et minorée par $0$, donc converge.
En revanche je ne vois pas pour la question (3).
Merci d'avance pour votre aide.
Michal
Réponses
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Prenons un jeu un peu différent.
Pour gagner, il faut gagner 5 matchs consécutifs, mais 5 matchs numérotés entre 5k+1 et 5k+5.
Et à partir de ce nouveau jeu , on note $F_n$ l'évènement : Aucun joueur n'a remporté le tournoi à l'issue du match au temps n.
1. On peut montrer que $E_n <= F_n$, ok ?
2. On sait montrer que $P(F_n)$ tend vers 0 quand n tend vers l'infini , ok ?
Et donc on sait conclure.Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin -
Bonjour,
Il n'est pas certain que ce qui suit intéresse réellement Michal, mais je n'ai pas su résister au désir de "calculer" $\Pr (E_n)$.
Je note: $\forall n \in \N,\: u_n = \Pr (E_n).\quad$ Alors la suite $(u_n)_{n\in \N}$ est définie par:
$u_0=u_1=u_2=u_3= u_4=1,\: u_5 =1-q^4,\:\:\:\: \forall n \in \N^*,\:\: u _{n+5} = u_{n+4} -r u_n\:\:\:\:\text{où}\:\:\: r:=pq^4.$
Prouver que les racines complexes de $X^5-X^4 +r$ (polynôme caractéristique de la récurrence linéaire à laquelle obéit la suite $(u_n)$) ont toutes un module strictement inférieur à $1$ est un exercice auquel on peut accorder un léger intérêt.
Cela permet en tous cas de justifier que $\displaystyle \lim_{n\to +\infty} u_n =0$, mais l'argument de Lourran est bien entendu plus simple.
Il est alors classique d'introduire la série formelle $ S(X)=\sum_{n\geqslant 0} u_nX^n $.
Avec la relation de récurrence, on parvient facilement à: $S(X) =\dfrac {1-q^5X^5}{1-X+rX^5} = (1 -q^5X^5) \displaystyle \sum_{n=0}^{+\infty} (X-rX^5)^n$, puis à une expression, dont le charme n'a rien d'excessif, de $u_n$.
$$\boxed {\displaystyle \Pr (E_n) =\sum _{\substack{ k \in \N \\ k \leqslant n/5}} (-pq^4)^k\left(\binom{n-4k}k -q^5\binom{n-5-4k}k \right) }$$
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