Interprétation géométrique espérance,variance

Bonsoir,

Je tiens à m'excuser pour le titre. Je voulais écrire : Interprétation géométrique de l'espérance et de la variance. Mais en manque d'espace, j'ai dû le contracter comme vous le voyez.

J'aimerai connaître ce qu'est l'espérance et la variance d'une variable aléatoire $X\in L^{2}(\Omega ,A,P)$, géométriquement.
Je sais que l'espérance généralise la notion de moyenne, et la variance s'interpréte comme la dispersion autour de la valeur moyenne. Et je sais que si nous prenons : $X,Y\in L^{2}(\Omega ,A,P)$ alors on a une inégalité de Cauchy-Schwarz : $E(XY)^{2}\leq E(X^{2})E(Y^{2})$, donc on peut voir l'espérance comme un produit scalaire ( mais seulement si nous prenons deux variables aléatoires... ). Pour la variance je ne sais pas. Car on a $V(X)=E(X^{2})-E(X)^{2}$. Donc on peut pas dire que c'est la norme associée ou autre.

J'espère que vous pourrez m'aider à comprendre ce que la question demande.

Merci d'avance,

Réponses

  • Effectivement, $(X,Y) \to E(\bar{X} Y)$ (sans la barre si on reste en réel) est un produit scalaire, donc $\sqrt{E(|X|^2 )}$ est une norme sur $L^2 (\Omega, P)$. Tu peux le voir comme un espace de Hilbert. Si tu introduis l'espérance, c'est une forme linéaire continue dessus, et $H$ son noyau est un hyperplan fermé. Sur $H$, la covariance s'identifie au produit scalaire précédent et l'écart-type donne donc une norme sur $H$. Aussi, pour toute v.a. $X$, la v.a $X' = X - E(X)$ représente sa projection orthogonale sur $H$ et son écart-type est donc la norme de cette projection. Note en outre que la corellation de deux v.a. de $H$ représente (dans le cas réel) le cosinus de l'angle qu'elles forment dans $H$.

    Une manière plus abstraite, mais selon moi plur pertinente de voir ces choses est d'identifer $H$ au quotient de $L^2 (\Omega, P)$. par les v.a. constantes (dans un Hilbert, l'orthogonal d'un sous-espace ferme s'identifie naturellement au quotient de l'espace par ce sous-espace), et donc d'identifier les v.a qui diffèrent d'une constante. On n'est alors plus obligé de prendre nos v.a. de moyenne nulle. L'écat-type est alors une vraie norme et la covariance un vrai produit scalaire.
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