Fonction de masse (probabilités)

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En théorie des probabilités, la fonction de masse[1] est la fonction qui donne la probabilité de chaque issue (c.-à-d. résultat élémentaire) d'une expérience aléatoire. C'est souvent ainsi que l'on définit une loi de probabilité discrète. Elle se distingue de la fonction de densité, c.-à-d. de la densité de probabilité, en ceci que les densités de probabilité ne sont définies que pour des variables aléatoires absolument continues, et que ce sont leurs intégrales sur des domaines qui ont valeurs de probabilités (et non leurs valeurs en des points).

Fonction de masse d'une loi de probabilité[modifier | modifier le code]

La loi de probabilité d'une variable aléatoire discrète. Le support est composé des singletons {1}, {3}, et {7}. Les probabilités associées sont respectivement 0,20, 0,50, et 0,30. Un ensemble ne contenant pas ces points se voit attribuer une probabilité nulle.

Soit un espace probabilisé.

On appelle fonction de masse de et on note la fonction de dans définie par :

Si est discrète, alors pour tout

est l'ensemble des atomes de et la mesure de Dirac au point

Exemple[modifier | modifier le code]

Un dé asiatique à six faces.

Lançons un dé équilibré à six faces. On a :

  • L'univers des issues possibles est
  • La tribu des événements possibles est (par exemple ; l'important est que soit une tribu (sur ) qui contienne au moins les événements physiquement possibles de l'expérience aléatoire).

Le dé n'est pas pipé, donc les six issues possibles sont équiprobables ; or donc chacune d'elles a la probabilité

Dans cet exemple simple : 

Donc la fonction de masse de notée de vers est définie par :

(Voir l'article Loi uniforme discrète pour une présentation mathématiquement un peu différente du lancer d’un même dé équilibré à six faces.)

Fonction de masse d'une loi de probabilité associée à une variable aléatoire[modifier | modifier le code]

Soit un espace probabilisé, un espace probabilisable, et une variable aléatoire.

On appelle fonction de masse de et on note la fonction de dans définie par :

Si est discrète, alors pour tout

est l'ensemble des atomes de et la mesure de Dirac au point

Le théorème de transfert donne, pour toute fonction

Pour une loi continue, la fonction de masse est la fonction nulle, donc elle n'est pas pertinente. Si une loi continue n'est pas singulière (c.-à-d. si elle est absolument continue), on utilise sa densité de probabilité.

Exemple[modifier | modifier le code]

Lançons une pièce de monnaie équilibrée ; soit la variable aléatoire identifiant les résultats « pile » à 0 et « face » à 1. On a :

  • L'univers des issues possibles est
  • (par exemple ; l'important est que puisque ).
  • La tribu des événements possibles est (par exemple ; l'important est que soit une tribu (sur ) qui contienne au moins les événements physiquement possibles de l'expérience aléatoire).
  • (par exemple ; l'important est que soit une tribu (sur ) qui contienne au moins l'image directe par des événements physiquement possibles).

La pièce n'est pas biaisée, donc les deux issues possibles sont équiprobables ; or donc c.-à-d.

Donc la fonction de masse de notée de vers est définie par :

Dans cet exemple simple : qui qui et qui donc la fonction de masse de est aussi définie par :

est une variable aléatoire discrète, sa loi de probabilité associée est la loi de Bernoulli de paramètre

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) N.L. Johnson, S. Kotz et A. Kemp, Univariate Discrete Distributions, Wiley, p. 36 (ISBN 0-471-54897-9)

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Il s'agit d'une traduction littérale du terme anglais mass function[réf. nécessaire].

Article connexe[modifier | modifier le code]