Loi faible des grands nombres et convergence de la fréquence

Terminale générale Spé · Mathématiques Spé Terminale

À retenir

• Loi des grands nombres : pour tout > 0, _n + P(|X_n - | ) = 0. • La fréquence observée F_n converge en probabilité vers la probabilité théorique p. • Démontrée grâce au théorème des gendarmes appliqué à l'inégalité de concentration.

Le cours

Le théorème de la loi des grands nombres La loi des grands nombres est le théorème fondamental qui unifie les statistiques et les probabilités : elle démontre que la moyenne ou fréquence observée sur un échantillon converge vers l'espérance théorique lorsque la taille de l'échantillon devient infinie. Énoncé du théorème Soit (X_n) un échantillon i.i.d. d'espérance et de variance ^2. Pour tout réel > 0, aussi petit soit-il : _n + P(|X_n - | ) = 0 Ou de façon équivalente : _n + P(|X_n - | Démonstration par encadrement D'après l'inégalité de concentration : 0 P(|X_n - | ) ^2/n ^2 Comme _n + ^2/n ^2 = 0, le théorème des gendarmes entraîne directement la convergence vers 0.

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