1. **Énoncé du problème :**
Nous avons une variable aléatoire $X$ avec la densité de probabilité
$$f_X(x) = \begin{cases} \frac{1}{2\sqrt{\theta}} & \text{si } x \in ]0, \theta] \\ 0 & \text{sinon} \end{cases}$$
Nous devons calculer l'espérance $E(X)$ et la variance $V(X)$ de $X$.
2. **Formules utilisées :**
L'espérance d'une variable continue est
$$E(X) = \int_{-\infty}^{+\infty} x f_X(x) dx$$
La variance est
$$V(X) = E(X^2) - (E(X))^2$$
avec
$$E(X^2) = \int_{-\infty}^{+\infty} x^2 f_X(x) dx$$
3. **Calcul de l'espérance $E(X)$ :**
$$E(X) = \int_0^{\theta} x \cdot \frac{1}{2\sqrt{\theta}} dx = \frac{1}{2\sqrt{\theta}} \int_0^{\theta} x dx$$
Calculons l'intégrale :
$$\int_0^{\theta} x dx = \left[ \frac{x^2}{2} \right]_0^{\theta} = \frac{\theta^2}{2}$$
Donc
$$E(X) = \frac{1}{2\sqrt{\theta}} \cdot \frac{\theta^2}{2} = \frac{\theta^2}{4\sqrt{\theta}}$$
Simplifions :
$$\frac{\theta^2}{4\sqrt{\theta}} = \frac{\theta^{2}}{4 \theta^{1/2}} = \frac{\theta^{3/2}}{4}$$
4. **Calcul de $E(X^2)$ :**
$$E(X^2) = \int_0^{\theta} x^2 \cdot \frac{1}{2\sqrt{\theta}} dx = \frac{1}{2\sqrt{\theta}} \int_0^{\theta} x^2 dx$$
Calculons l'intégrale :
$$\int_0^{\theta} x^2 dx = \left[ \frac{x^3}{3} \right]_0^{\theta} = \frac{\theta^3}{3}$$
Donc
$$E(X^2) = \frac{1}{2\sqrt{\theta}} \cdot \frac{\theta^3}{3} = \frac{\theta^3}{6\sqrt{\theta}}$$
Simplifions :
$$\frac{\theta^3}{6\sqrt{\theta}} = \frac{\theta^{3}}{6 \theta^{1/2}} = \frac{\theta^{5/2}}{6}$$
5. **Calcul de la variance $V(X)$ :**
$$V(X) = E(X^2) - (E(X))^2 = \frac{\theta^{5/2}}{6} - \left( \frac{\theta^{3/2}}{4} \right)^2 = \frac{\theta^{5/2}}{6} - \frac{\theta^{3}}{16}$$
6. **Interprétation :**
L'espérance $E(X)$ est la moyenne pondérée des valeurs possibles de $X$ selon sa densité.
La variance $V(X)$ mesure la dispersion autour de cette moyenne.
**Réponse finale :**
$$E(X) = \frac{\theta^{3/2}}{4}$$
$$V(X) = \frac{\theta^{5/2}}{6} - \frac{\theta^{3}}{16}$$
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