ATLAS Ouvrir dans l'atlas →

ExerciceTerminale, chapitre 10 — Loi des grands nombres · Inégalité de concentration

Exercice 24

DémonstrationCalcul

Soit XX une variable aléatoire d'espérance μ\mu et de variance 11. On veut garantir P(∣Mn−μ∣⩾δ)⩽0,05P\big(|M_{n} - \mu| \geqslant \delta\big) \leqslant 0{,}05.

1. Exprimer la plus petite taille d'échantillon convenable en fonction de δ\delta.

2. Calculer cette taille pour δ=1\delta = 1, puis δ=0,1\delta = 0{,}1, puis δ=0,01\delta = 0{,}01.

3. Par quel nombre la taille de l'échantillon est-elle multipliée lorsqu'on divise δ\delta par 1010 ? Démontrer ce résultat dans le cas général.

Corrigé

1. L'exigence s'écrit : 1nδ2⩽0,05⟺n⩾10,05×δ2doncn=20δ2\frac{1}{n\delta^{2}} \leqslant 0{,}05 \quad\Longleftrightarrow\quad n \geqslant \frac{1}{0{,}05 \times \delta^{2}} \qquad\text{donc}\qquad \boxed{n = \dfrac{20}{\delta^{2}}} (le plus petit entier supérieur ou égal à cette quantité).

2. On applique la formule précédente : δ=1  :  n=201=20δ=0,1  :  n=200,01=2 000δ=0,01  :  n=200,0001=200 000\delta = 1 \;:\; n = \frac{20}{1} = \boxed{20} \qquad \delta = 0{,}1 \;:\; n = \frac{20}{0{,}01} = \boxed{2\,000} \qquad \delta = 0{,}01 \;:\; n = \frac{20}{0{,}0001} = \boxed{200\,000}

3. On constate que la taille est multipliée par 100100 à chaque fois. Démontrons-le : en remplaçant δ\delta par δ10\dfrac{\delta}{10}, la taille devient 20(δ10)2=20δ2100=100×20δ2\frac{20}{\left(\dfrac{\delta}{10}\right)^{2}} = \frac{20}{\dfrac{\delta^{2}}{100}} = 100 \times \frac{20}{\delta^{2}}

Diviser δ par 10 multiplie la taille de l’eˊchantillon par 100.\boxed{\text{Diviser } \delta \text{ par } 10 \text{ multiplie la taille de l'échantillon par } 100. } C'est le prix de la précision, déjà signalé dans le cours. On en verra une conséquence spectaculaire à l'exercice 34.

Dans l'édifice

Thèmes

échantillon, moyenne empirique, espérance, variance, inégalité de concentration, taille d'échantillon

Notions

indépendance, espérance

Ouvrir dans l'atlas interactif →