Leçon 5
Échantillon d'une loi, somme et moyenne
Le cours écrit
5.1 Échantillon de taille n
Définition. Un échantillon de taille d'une loi de probabilité est une liste de variables aléatoires indépendantes et identiques, suivant toutes cette loi.
Un échantillon modélise répétitions indépendantes d'une même expérience. On note une variable de cette loi, et : est la somme de l'échantillon, sa moyenne.
5.2 La somme
Propriété. , et .
Justification. Par linéarité, est la somme de termes égaux à . Les sont indépendantes : par additivité, est la somme de termes égaux à . Enfin, .
Attention. L'écart type est multiplié par , et non par .
5.3 La moyenne
Propriété. , et .
Justification. . Avec : Enfin, .
La moyenne a la même espérance que , mais sa dispersion diminue quand augmente. Le facteur est essentiel : pour diviser l'écart type par , il faut fois plus de données ; pour le diviser par , il en faut fois plus.
5.4 Un exemple
Exemple 6 (les notes d'un gîte). La note laissée par un client d'un gîte suit la loi suivante.
On trouve et , donc . Les notes de clients pris au hasard forment un échantillon de cette loi.
Une note isolée s'écarte typiquement de point de l'espérance, une moyenne de cent notes de point. Le chapitre 16 précisera ce que cela implique pour les probabilités d'écart.
5.5 Un peu d'histoire
Au début du XIXe siècle, la modélisation des erreurs de mesure devient centrale. Après Legendre (1805), Gauss (1809, 1821) imagine une méthode des moindres carrés, qu'il applique avec succès à la prédiction de la position d'un astéroïde. Il propose de comprendre l'écart type comme une « erreur moyenne à craindre ».
Exercices 9 et 10
- Exercice 9 : des barquettes de framboises
- Exercice 10 : mesurer plusieurs fois
Corrigés
Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.