Mise en application : l'inégalité de Bienaymé-Tchebychev - Exercice 2
10 min
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On considère la variable aléatoire MN d'espérance E(MN)=7,14 et de variance V(MN)=N6,63 où N est un entier naturel non nul.
Question 1
Ecrire l'inégalité 7<MN<7,28 en utilisant une valeur absolue.
Correction
Si 7<MN<7,28 alors MN∈]7;7,28[
Pour tous nombres réels a et r , avec r un réel positif alors :
∣x−a∣<r est équivalent à x∈]a−r;a+r[
Il va être important ici de déterminer la valeur de a et de r . a correspond au centre de l'intervalle en question c'est à dire le centre de l'intervalle ]7;7,28[ . Premieˋre eˊtape :Calcul du centre a a=27+7,28 a=214,28
a=7,14
Deuxieˋme eˊtape :Calcul de r qui correspond au rayon de l'intervalle ]7;7,28[ Pour cela nous allons calculer la distance entre 7 et 7,28 et ensuite on divisera le résultat par 2 . Nous obtiendrons ainsi le rayon de l'intervalle ]7;7,28[ .
La distance entre deux nombres réels a et b est égale à ∣a−b∣
La distance entre deux nombres réels b et a est égale à ∣b−a∣
Ainsi la distance entre a et b et la même qu'entre b et a.
La distance entre 7 et 7,28 vaut : ∣7−7,28∣=∣−0,28∣=0,28 Finalement, la distance entre 7 et 7,28 vaut 2. Le rayon r de l'intervalle ]7;7,28[ est alors r=20,28 c'est à dire
r=0,14
Il en résulte donc que : MN∈]7;7,28[ est équivalent à ∣MN−7,14∣≤0,14
Question 2
Déterminer la plus petite valeur de N telle que : P(7<MN<7,28)⩾0,95
Correction
L’ineˊgaliteˊ de Bienaymeˊ-Tchebychev
Soit X une variable aléatoire d'espérance E(X) et de variance V(X) et soit a un nombre réel strictement positif. On a alors : P(∣X−E(X)∣≥a)≤a2V(X)⟺P(∣X−E(X)∣<a)⩾1−a2V(X)
Dans un premiet temps, nous pouvons écrire que : P(7<MN<7,28)=P(∣MN−7,14∣≤0,14) D'après l'inégalité Bienaymé-Tchebychev : P(∣MN−7,14∣≤0,14)⩾1−0,142N6,63 Or nous cherchons la plus petite valeur de N telle que : P(7<MN<7,28)⩾0,95 On veut donc que : 1−0,142N6,63⩾0,95 1−0,142N6,63⩾0,95 −0,142N6,63⩾0,95−1 −0,142N6,63⩾−0,05 0,142N6,63⩽0,05 (ici on multiplié par −1 et donc on change le sens de l'inégalité) 0,142N6,63⩽10,05 On compose par la foncion inverse strictement décroissante sur ]0;+∞[ donc le sens de l'inégalité changera. 6,63N×0,142⩾0,051 N×0,142⩾0,051×6,63 N×0,142⩾0,056,63 N⩾0,05×0,1426,63 Or : 0,05×0,1426,63≈6765,3 D'où :
N≥6766
La plus petite valeur de N pour laquelle l'inégalité de Bienaymé-Tchebychev permet d'affirmer que P(7<MN<7,28)⩾0,95 est 6766 .
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