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Colles de mathématiques

Comparaison de 2 variables géométriques


Sujet


Soit X et Y deux variables aléatoires indépendantes suivant des lois géométriques de paramètres respectifs p et q.
  1. Donner, pour k∈N, l'expression de P(X = k) et P(X > k).
  2. Calculer P(Y > X).

Corrigé de l'exercice de maths: Variables aléatoires discrètes

Correction


  1. X suit une loi géométrique donc P(X = k) = p(1−p)k−1 et (c'est du cours aussi, mais il est bon de savoir le (re)démonter):
    \[\begin{array}{ll} P\left( X>k\rp&=\dsp\sum_{n>k}P\left( X=n\rp \\[1.4em] &=\dsp\sum_{n=k+1}^{+\infty}p(1-p)^{n-1}\\ &=p(1-p)^k\dsp\sum_{n=0}^{+\infty}(1-p)^n\\ &=p(1-p)^k\dfrac{1}{1-\lp1-p\right)}\\[1em] &=(1-p)^k\enar\]

  2. L'événement Y > X est la réunion des événements disjoints X = k et Y > k, pour k∈N*. On a alors, par indépendance des variables aléatoires X et Y, et avec les formules de la question précédente,
    \[\begin{array}{ll}P(Y>X) &=\dsp\sum_{k=1}^{+\infty}P\bigl(\left( X=k\rp\cap\left( Y>k\rp\bigr)\\[1.4em] &=\dsp\sum_{k=1}^{+\infty}P\left( X=k\rp\,P\left( Y>k\rp\\[1.4em] &=\dsp\sum_{k=1}^{+\infty}p(1-p)^{k-1}(1-q)^k\\[1.4em] &=\dsp\sum_{k=1}^{+\infty}p(1-q)\Bigl((1-p)(1-q)\Bigr)^{k-1}\\[1em] &=p(1-q)\dsp\sum_{k=1}^{+\infty}\Bigl((1-p)(1-q)\Bigr)^{k-1}\\ &=p(1-q)\dfrac1{1-(1-p)(1-q)}\\ &=\dfrac{p-pq}{p+q-pq} \enar\]