Chaîne de Markov
Bonjour j'ai un problème avec une propriété des chaînes de [large]M[/large]arkov la voici.
On dit que $(X_n)_n $ est une chaîne de [large]M[/large]arkov d'espace d'état $E$ si pour tout $n\in\mathbb {N}$ et tout $x_0,\ldots,x_{n-1},\,i,\,j\in E$ on a
$P (X_{n+1}=j/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i)=P (X_{n+1}=j/X_n=i)$.
On veut montrer que pour tout $m\in\mathbb {N}^*$ on a
$P (X_{n+m}=j/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i)=P (X_{n+m}=j/X_n=i)$.
Je raisonne par récurrence mais je bute à un niveau. Afin de mieux vous présenter mon problème je vais prendre $m=2$.
Comme $(X_n)_n $ est une C.M on a:
\begin{align*}
P(X_{n+2}=j&/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1} =x_{n-1},X_n=i)\\
&=\sum_{x_{n+1}\in E}P (X_{n+2}=j,X_{n+1}=x_{n+1}/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i)\\
&=\sum_{x_{n+1}\in E}P (X_{n+2}=j/X_{n+1}=x_{n+1},X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i,X_{n+1}=x_{n+1})\\
&\qquad \quad P (X_{n+1}=x_{n+1}/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i)\\
&=\sum_{x_{n+1}\in E}P (X_{n+2}=j/X_{n+1}=x_{n+1})P (X_{n+1}=x_{n+1}/X_n=i).
\end{align*} Je bloque à ce niveau, car j'aimerais dire que :
$P(X_{n+2}=j/X_{n+1}=x_{n+1})P (X_{n+1} =x_{n+1}/X_n=i) =P(X_{n+2} =j,X_{n+1} =x_{n+1}/X_n=i)$.
Merci d'avance pour votre aide.
[Même dans le titre Andreï A. Markov (1856-1922) prend toujours une majuscule. AD]
On dit que $(X_n)_n $ est une chaîne de [large]M[/large]arkov d'espace d'état $E$ si pour tout $n\in\mathbb {N}$ et tout $x_0,\ldots,x_{n-1},\,i,\,j\in E$ on a
$P (X_{n+1}=j/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i)=P (X_{n+1}=j/X_n=i)$.
On veut montrer que pour tout $m\in\mathbb {N}^*$ on a
$P (X_{n+m}=j/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i)=P (X_{n+m}=j/X_n=i)$.
Je raisonne par récurrence mais je bute à un niveau. Afin de mieux vous présenter mon problème je vais prendre $m=2$.
Comme $(X_n)_n $ est une C.M on a:
\begin{align*}
P(X_{n+2}=j&/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1} =x_{n-1},X_n=i)\\
&=\sum_{x_{n+1}\in E}P (X_{n+2}=j,X_{n+1}=x_{n+1}/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i)\\
&=\sum_{x_{n+1}\in E}P (X_{n+2}=j/X_{n+1}=x_{n+1},X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i,X_{n+1}=x_{n+1})\\
&\qquad \quad P (X_{n+1}=x_{n+1}/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1}=x_{n-1},X_n=i)\\
&=\sum_{x_{n+1}\in E}P (X_{n+2}=j/X_{n+1}=x_{n+1})P (X_{n+1}=x_{n+1}/X_n=i).
\end{align*} Je bloque à ce niveau, car j'aimerais dire que :
$P(X_{n+2}=j/X_{n+1}=x_{n+1})P (X_{n+1} =x_{n+1}/X_n=i) =P(X_{n+2} =j,X_{n+1} =x_{n+1}/X_n=i)$.
Merci d'avance pour votre aide.
[Même dans le titre Andreï A. Markov (1856-1922) prend toujours une majuscule. AD]
Réponses
-
Ce que tu veux montrer c'est que cette probabilité conditionnelle ne dépend pas du passé $x_0,\dots,x_{n-1}$.
Je ne les vois plus dans la dernière expression : félicitations. -
Pour être explicite :
$P(X_{n+2}=j/X_0=x_0,\ldots, X_{n-1} =x_{n-1},X_n=i)$ ne dépend pas (en tant que fonction) de $x_0,\dots,x_{n-1}$.
Or $
P(X_{n+2}=j/X_n=i)
$ est une moyenne de celles-ci :
$$
\begin{align}
P(X_{n+2}=j/X_n=i) & =
\sum_{x_0,\dots,x_{n-1}} P(X_{n+2}=j,[X_k=x_k]_{k=0:n-1}/X_n=i) \\
& = \sum_{x_0,\dots,x_{n-1}} P(X_{n+2}=j/X_n=i,[X_k=x_k]_{k=0:n-1})
\cdot
P([X_k=x_k]_{k=0:n-1}/X_n=i) \\
& = P(X_{n+2}=j/X_n=i,[X_k=x'_k]_{k=0:n-1})
\cdot
\sum_{x_0,\dots,x_{n-1}} P([X_k=x_k]_{k=0,n-1}/X_n=i) \\
& = P(X_{n+2}=j/X_n=i,[X_k=x'_k]_{k=0,n-1}) \\
\end{align}
$$
pour n'importe quels $x'_0,\dots,x'_{n-1}$. -
Je ne suis pas d'accord avec la troisième ligne.
-
Ça va j'ai compris, merci.
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Bonjour!
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