Lois de probabilités à densité

Exercices types : Loi de densité - Exercice 2

10 min
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Question 1

Montrer que la fonction ff définie sur [0;2]\left[0;2\right] par f(x)=e0,5x2e2f\left(x\right)=\frac{e^{0,5x} }{2e-2} est une fonction de densité sur [0;2]\left[0;2\right].

Correction
Notons XX la variable aléatoire définie sur [0;2]\left[0;2\right] dont la loi de probabilité a pour densité ff

On doit vérifier que :
  • ff est continue sur [0;2]\left[0;2\right]
  • ff est positive sur [0;2]\left[0;2\right]
  • 02f(x)dx=1\int _{0}^{2}f\left(x\right)dx =1
xe0,5x2e2x\mapsto \frac{e^{0,5x} }{2e-2} est une fonction exponentielle .
Par définition, une fonction exponentielle est continue sur R\mathbb{R} donc en particulier sur [0;2]\left[0;2\right].
De plus, x[0;2]x\in \left[0;2\right] donc : 2e2>02e-2>0 car e2,71e\approx2,71 et e0,5x>0e^{0,5x}>0.
Ainsi : ff est positive sur [0;2]\left[0;2\right]
Enfin :
02f(x)dx=02(e0,5x2e2)dx\int _{0}^{2}f\left(x\right)dx =\int _{0}^{2}\left(\frac{e^{0,5x} }{2e-2} \right)dx équivaut successivement à
  • eax+bdx=1a×eax+b\int _{}^{}e^{ax+b}dx =\frac{1}{a}\times e^{ax+b}
02f(x)dx=[10,5×e0,5x2e2]02\int _{0}^{2}f\left(x\right)dx =\left[\frac{1}{0,5} \times \frac{e^{0,5x} }{2e-2} \right]_{0}^{2}
02f(x)dx=[2×e0,5x2e2]02\int _{0}^{2}f\left(x\right)dx =\left[2 \times \frac{e^{0,5x} }{2e-2} \right]_{0}^{2}
02f(x)dx=[e0,5xe1]02\int _{0}^{2}f\left(x\right)dx =\left[\frac{e^{0,5x} }{e-1} \right]_{0}^{2}
02f(x)dx=e1e1(1e1)\int _{0}^{2}f\left(x\right)dx =\frac{e^{1} }{e-1}-\left(\frac{1}{e-1} \right)
02f(x)dx=e11e1\int _{0}^{2}f\left(x\right)dx =\frac{e^{1}-1 }{e-1}
D'où : 02f(x)dx=1\int _{0}^{2}f\left(x\right)dx =1
Il en résulte que la fonction ff définie une loi à densité sur l'intervalle [0;2]\left[0;2\right]