Choix d'un point sur un disque
Bonjour à tous,
je considère l'expérience aléatoire consistant à choisir un point de façon équiprobable dans le disque plan de centre O et de rayon 1, je note $X$ la variable aléatoire correspondant à l'abscisse de ce point. J'aimerais déterminer la loi de $X$, je pense avoir réussi à le faire mais avec une démonstration "à la physicienne" :
On a $P( x \leq X \leq x+dx ) \simeq \dfrac{2\sqrt{1-x^2}dx}{\pi}$ (par considération sur les aires), j'en déduis que $$
\frac{P( x \leq X \leq x+dx )}{dx} \simeq \frac{2\sqrt{1-x^2}dx}{\pi}
$$ et donc en faisant tendre $dx$ vers 0 que la loi de $X$ est la loi de densité : $$
\frac{2\sqrt{1-x^2}dx}{\pi} \chi_{[-1,1]}.
$$ Deux questions : est-ce juste ? Peut-on adapter cette démonstration à la sauce mathématique ?
Merci et a+
F.
je considère l'expérience aléatoire consistant à choisir un point de façon équiprobable dans le disque plan de centre O et de rayon 1, je note $X$ la variable aléatoire correspondant à l'abscisse de ce point. J'aimerais déterminer la loi de $X$, je pense avoir réussi à le faire mais avec une démonstration "à la physicienne" :
On a $P( x \leq X \leq x+dx ) \simeq \dfrac{2\sqrt{1-x^2}dx}{\pi}$ (par considération sur les aires), j'en déduis que $$
\frac{P( x \leq X \leq x+dx )}{dx} \simeq \frac{2\sqrt{1-x^2}dx}{\pi}
$$ et donc en faisant tendre $dx$ vers 0 que la loi de $X$ est la loi de densité : $$
\frac{2\sqrt{1-x^2}dx}{\pi} \chi_{[-1,1]}.
$$ Deux questions : est-ce juste ? Peut-on adapter cette démonstration à la sauce mathématique ?
Merci et a+
F.
Réponses
-
Bonjour.
Il est facile de trouver la fonction de répartition de X :
Pour $t\le -1, \ F_X(t)=0$
Pour $-1<t<1,\ F(t)$ est l'aire de la partie du disque située à gauche de la droite d'équation x=t, divisée par l'aire totale du disque
Pour $t\ge -1, \ F_X(t)=1$
Le calcul direct de la dérivée de F(t) dans le deuxième cas redonne exactement ton résultat.
Cordialement. -
Bonsoir,
Tu as tout bon. J'imagine qu'un probabiliste ombrageux qui ne plaisante pas avec ces histoires, racontera quelque chose qui ressemble à ce qui suit:
"Choisir un point de manière équiprobable" dans $\mathcal D(O;1)$ signifie que ses coordonnées $(X,Y)$ forment un couple aléatoire qui obeit à la loi uniforme sur $\mathcal D (O,1)$ , admettant pour densité la fonction
$$f_{X,Y}: \left\{ \begin {array} {ccccl} & \:\R^2& \to &\R \\&(x,y) &\mapsto & \dfrac 1{\pi} & \text{si}\:\: x^2+y^2\leqslant 1.\\ &(x,y)& \mapsto & 0 & \text{sinon}. \end{array} \right.$$
Alors la densité marginale $f_X$ de $X$ est définie par : $ \forall x \in \R ,\quad f_X(x) = \displaystyle \int _{-\infty} ^{+\infty} f_{X,Y}(x,y) \:\mathrm dy = \left\{ \begin {array} {cl } \frac{2 \sqrt {1-x^2} }{\pi}& \text{si}\: -1\leqslant x \leqslant 1. \\ 0 & \text {sinon}.\end{array} \right.$ -
La loi uniforme dans le disque unite est celle de $(Z_1,Z_2)/(Z_1^2+Z_2^2+Z_3^2+Z_4^2)^{1/2}$ avec $Z_1,Z_2,Z_3,Z_4$ independantes et de meme loi $N(0,1)$. En effet (Archimede dans le cas $n=1$) la projection de la loi uniforme de la sphere unite de $R^{n+2}$ dans la boule unite de $R^n$ est uniforme dans cette boule.
Donc tu recherches la loi de $X=Z_1/(Z_1^2+Z_2^2+Z_3^2+Z_4^2)^{1/2}$ dont le carre est une loi beta $B(1/2,3/2)...$ -
Super,
merci pour vos réponses !
Bonne journée
F.
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.
Bonjour!
Catégories
- 163.1K Toutes les catégories
- 7 Collège/Lycée
- 21.9K Algèbre
- 37.1K Analyse
- 6.2K Arithmétique
- 53 Catégories et structures
- 1K Combinatoire et Graphes
- 11 Sciences des données
- 5K Concours et Examens
- 11 CultureMath
- 47 Enseignement à distance
- 2.9K Fondements et Logique
- 10.3K Géométrie
- 62 Géométrie différentielle
- 1.1K Histoire des Mathématiques
- 68 Informatique théorique
- 3.8K LaTeX
- 39K Les-mathématiques
- 3.5K Livres, articles, revues, (...)
- 2.7K Logiciels pour les mathématiques
- 24 Mathématiques et finance
- 312 Mathématiques et Physique
- 4.9K Mathématiques et Société
- 3.3K Pédagogie, enseignement, orientation
- 10K Probabilités, théorie de la mesure
- 772 Shtam
- 4.2K Statistiques
- 3.7K Topologie
- 1.4K Vie du Forum et de ses membres