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.

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.
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