Référence pour un oral ENS
Bonjour à tous.
Je cherche une référence/correction pour un oral (ENS) qui m'a plutôt dérouté.
On prend une suite de variables aléatoire $X_{n,k}$ indépendantes suivant une loi uniforme sur $\left( \mathbb{Z}/2\mathbb{Z} \right)^n $.
On note $T_n = \min\{ k, \quad \text{vect}(X_{1,n},...,X_{k,n}) = \left( \mathbb{Z}/2\mathbb{Z} \right)^n \}$
Montrer que $$\forall \varepsilon > 0, \quad \mathbb{P}\left(\left\vert \frac{T_n}{n} -1\right\vert > \varepsilon \right) \rightarrow 0 $$
Merci d'avance !
Je cherche une référence/correction pour un oral (ENS) qui m'a plutôt dérouté.
On prend une suite de variables aléatoire $X_{n,k}$ indépendantes suivant une loi uniforme sur $\left( \mathbb{Z}/2\mathbb{Z} \right)^n $.
On note $T_n = \min\{ k, \quad \text{vect}(X_{1,n},...,X_{k,n}) = \left( \mathbb{Z}/2\mathbb{Z} \right)^n \}$
Montrer que $$\forall \varepsilon > 0, \quad \mathbb{P}\left(\left\vert \frac{T_n}{n} -1\right\vert > \varepsilon \right) \rightarrow 0 $$
Merci d'avance !
Réponses
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Idée : notons $T_r = \min\{k : \mathrm{rg}(X_{1,n},\ldots,X_{k,n})=r\}$ et $\Delta_k = T_{k+1}-T_k$. Alors les $\Delta_k$ sont indépendantes et $\Delta_k\hookrightarrow \mathcal{G}(1-2^{k-n})$. On doit éventuellement pouvoir s'en tirer avec l'inégalité de Bienaymé-Tchebyshev.
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Mon idée pendant l'oral était : $T_n \geq n $ donc il faut regarder $ \displaystyle \mathbb{P} \left( T_n>n(1+\varepsilon ) \right) $
On regarde alors l'évènement $ T_n > m $ et c'est pareil de regarder pour $m=n-1$. Il faut alors dénombrer la taille et le nombre d'hyperplans de $( \mathbb Z/2 \mathbb Z)^n$. J'en ai compté $2^n -1 $, ayant chacun $ 2^{n-1} $ éléments -
Tu peux détailler le passage "c'est pareil de..." ?
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Si je comprends bien l'idée de totzen: $(T_n>(1+\varepsilon) n)$ est réalisé lorsque que la famille $(X_{1,n},X_{2,n},\ldots,X_{\lfloor (1+\varepsilon)n\rfloor})$ n'est pas génératrice de $(\Bbb{Z}/2\Bbb{Z})^n$ donc appartiennent à un hyperplan de $(\Bbb{Z}/2\Bbb{Z})^n.$
On décompose alors l'événement en réunion intersections d'événements, puis par indépendance et sous-additivité il suffit de connaitre $P(X_{1,n}\in H)$ où $H$ est un hyperplan.
On devrait obtenir un truc du genre $P\bigl((T_n>(1+\varepsilon) n)\bigr)\le \sum_{H\in\mbox{ensemble dse hyperplans de }(\Bbb{Z}/2\Bbb{Z})^n}P(X_{1,n}\in H)^{\lfloor (1+\varepsilon)n\rfloor}$
EDIT: Ok pour le nombre d'hyperplans de $(\Bbb{Z}/2\Bbb{Z})^n$, je crois qu'on a correspondance biunivoque entre les hyperplans de $(\Bbb{Z}/2\Bbb{Z})^n$ et les droites de $((\Bbb{Z}/2\Bbb{Z})^n)^*$ (le dual), qui elles-mêmes sont en correspondance biunivoque avec les vecteurs non nuls, on en a bien $2^n-1.$
Un hyperplan de $E:=(\Bbb{Z}/2\Bbb{Z})^n$ contient combien de points de $E$? Cela devrait régler le problème. -
Ça marche ! (Ce que je proposais n'est pas sûr d'aboutir...)
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Bonjour,
J'indique la démarche que j'ai suivie, en omettant les détails des preuves de mes affirmations.
On a: $\forall k\in [\![0;n-1]\!],\:\: \Pr (T_n \leqslant k) =0 $
Ainsi, $\forall \varepsilon >0 , \forall n \in \N \:\:\:\Pr (\vert \dfrac {T_n}{n} -1\vert < \varepsilon)= \Pr\big( T_n<n(1+\varepsilon) \big)$
D'autre part , $\forall k \geqslant n ,\:\:\: \Pr(T_n \leqslant k) = \Pr \Big ( \text {rang} (X_{1,n }, X_{2,n}...X_{k,n}) =n \Big) = \displaystyle{ \dfrac {\text {card} \left\{ M \in \mathcal M_{n,k}(\mathbb F_2) \mid \text{rang} (M) =n\right \}}{\text {card } (\mathcal M_{n,k}(\mathbb F_2))}=\prod _{i=0}^{n-1} (1- \dfrac 1{2^{k-i}})}$
Soit $\varepsilon >0$ et $k$ la partie entière de $n(1+\varepsilon)$. Alors avec les deux relations précédentes, on obtient:
$\Pr (\vert \dfrac {T_n}{n} - 1 \vert <\varepsilon) \geqslant \displaystyle{\prod _{i=0} ^{n-1} (1-\frac 1{2^{n\varepsilon +i}})}$ et la limite, lorsque $n$ tend vers $+\infty $, de ce dernier produit vaut $1$.
Cela donne le résultat demandé.
Amicalement,
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Bonjour!
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