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Sommes de variables aléatoires

🟡 Moyen

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  1. 1

    Une note X est telle que E(X)=11E(X)=11 et σ(X)=3\sigma (X)=3. Le professeur transforme les notes par Y=1,5X+2Y=1{,}5X+2. Calcule E(Y) et σ(Y).

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    Espérance : E(Y)=1,5×E(X)+2=1,5×11+2=16,5+2=18,5.
    Écart type : σ(aX+b)=|a|×σ(X), donc le +2 disparaît.
    σ(Y)=|1,5|×σ(X)=1,5×3=4,5.
    On peut vérifier par la variance : V(X)=σ(X)²=9, V(Y)=1,5²×V(X)=2,25×9=20,25, et √20,25=4,5.

  2. 2

    On lance deux dés équilibrés à six faces, indépendants. On note S la somme des deux résultats. Calcule E(S) et V(S).

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    Notons X le résultat d'un dé (valeurs 1 à 6, chacune de probabilité 16\frac{1}{6}).
    E(X)=1+2+3+4+5+66=216=3,5E(X)=\frac{1+2+3+4+5+6}{6}=\frac{21}{6}=3{,}5.
    E(X2)=1+4+9+16+25+366=916E(X^{2})=\frac{1+4+9+16+25+36}{6}=\frac{91}{6}.
    V(X)=E(X2)−E(X)2=916−(3,5)2=916−12,25=916−14712=18212−14712=3512V(X)=E(X^{2})-E(X)^{2}=\frac{91}{6}-(3{,}5)^{2}=\frac{91}{6}-12{,}25=\frac{91}{6}-\frac{147}{12}=\frac{182}{12}-\frac{147}{12}=\frac{35}{12}.
    Pour la somme S=X1+X2S=X_{1}+X_{2} de deux dés indépendants :
    E(S)=E(X1)+E(X2)=3,5+3,5=7E(S)=E(X_{1})+E(X_{2})=3{,}5+3{,}5=7.
    V(S)=V(X1)+V(X2)=3512+3512=356≈5,83V(S)=V(X_{1})+V(X_{2})=\frac{35}{12}+\frac{35}{12}=\frac{35}{6}\approx 5{,}83.

  3. 3

    Une variable X suit une loi binomiale B(n ; p)B(n \,;\, p). On sait que E(X)=8E(X)=8 et V(X)=4,8V(X)=4{,}8. Retrouve les valeurs de n et de p.

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  4. 4

    X et Y sont indépendantes, avec E(X)=4E(X)=4, V(X)=3V(X)=3, E(Y)=1E(Y)=1 et V(Y)=5V(Y)=5. Calcule E(2X−3Y+1)E(2X-3Y+1) et V(2X−3Y+1)V(2X-3Y+1).

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  5. 5

    On observe un échantillon d'une variable d'écart type σ=3\sigma =3. Combien d'observations n faut-il au minimum pour que l'écart type de la moyenne MnM_n vérifie σ(Mn)≤0,5\sigma (M_{n})\le 0{,}5 ?

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  6. 6

    La loi de X est : X prend la valeur −2-2 avec la probabilité 0,5 ; la valeur 1 avec la probabilité 0,2 ; la valeur 3 avec la probabilité 0,3. Calcule E(X), V(X) puis une valeur approchée de σ(X).

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  7. 7

    X et Y sont indépendantes de même variance V(X)=V(Y)=6V(X)=V(Y)=6.
    a) Calcule V(X+Y)V(X+Y) et V(3X−2Y)V(3X-2Y).
    b) Si finalement Y=XY=X (donc X et Y ne sont plus indépendantes), que vaut V(X+Y)V(X+Y) ?

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  8. 8

    On écrit X, qui suit B(3 ; 0,5), comme somme X=X1+X2+X3X=X_{1}+X_{2}+X_{3} de trois variables de Bernoulli indépendantes de paramètre 0,5. Retrouve E(X) et V(X) à l'aide de la linéarité et de l'additivité.

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  9. 9

    SnS_n est la somme de n=100n=100 variables indépendantes de même loi, de moyenne μ=2\mu =2 et d'écart type σ=0,5\sigma =0{,}5. Calcule E(SnS_n), V(SnS_n), σ(SnS_n), puis pour la moyenne MnM_n calcule E(MnM_n) et σ(MnM_n).

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  10. 10

    À un jeu, le gain G vaut 5 € avec la probabilité 0,3 et −2-2 € avec la probabilité 0,7. On joue 4 parties indépendantes et on note T le gain total. Calcule E(T) et V(T).

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Comment ça s'est passé ?

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