brownian slalom
Salut,
voici un petit exercice : ($B_t$ est le brownien à l'instant t)
Que vaut $P(B_1 > 0 , B_2 < 0)$ ?
Réponses
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On sait que le MB est à accroissements indépendants, donc l'union de ces 2 événemnts est égal à leur produit.
On sait aussi que $B_t$ suit une loi $N(0,t)$ (où $t$ est la variance).
Je pense que tu peux alors conclure... -
Ha ha accroissements indépendants ne veut pas dire valeurs indépendantes.
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Je n'arrive plus du coup à justifier qu'on puisse écrire $P(B_1 > 0 , B_2 0) x P(B_2 < 0)$, peut-être que c'est parce que c'est faux...!
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Yo,
En posant $B_1=X$ et $B_2-B_1=Y$, on remarque que $X$ et $Y$ sont indépendantes et suivent des gaussiennes centrées réduites. On est alors ramené à calculer $P(X>0, Y -
Okay : oui c'est faux parce que savoir que $B_1 > 0$ diminue la proba de $B_2 < 0$ (il faut que le MB fasse un trajet plus long) ; donc on s'attend à un résultat plus petit que $1/4$.
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A noter que cela peut se faire sans aucun calcul...
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Ah c'est possible, j'ai fait ça mécaniquement, il ne faut pas me demander de réfléchir un vendredi soir
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Merci Egoroff, l'intuition me vient très bien.
Est ce aussi lié au fait que le MB est à variation bornées (mais à variations quadratiques non bornées) ?
Je peux aussi justifier la non indépendance des réalisations en disant que leur covariance est non nulle ? -
Sans calcul je suis curieux.. laisse-nous chercher encore un peu mais pas trop.
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Je crois que c'est l'inverse pour les variations ! La covariance oui je suis d'accord.
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Moi je vous laisse chercher, mon cerveau est trop fatigué ce soir.
Au passage, j'ai fait le calcul et sauf erreur de ma part (fort possible d'après ma phrase précédente) je trouve 1/8.
Mais la réponse sans calcul m'intéresse quand même ! -
Je vote 1/8 aussi, et j'ai un calcul gentil
<BR>
<BR>P(B1>0,B2>0)
<BR>=E[I(B1>0)*I(B2<0)]
<BR>=E[I[B1>0*P(B2-B1>-B1|F1)]
<BR>=E[I(B1>0)*N(-B1)]
<BR>U1=N(-B1) est une loi uniforme sur ]0,1[ et B1>0 c'est U<1/2
<BR><SPAN CLASS="MATH"><IMG WIDTH="165" HEIGHT="56" ALIGN="MIDDLE" BORDER="0" SRC="http://www.les-mathematiques.net/phorum/2006/12/15/104489/cv/img1.png" ALT="$ =\int_0^{\frac{1}{2}} u du = \left[\frac{u^2}{2}\right]_0^{\frac{1}{2}}=\frac{1}{8}$"></SPAN>
<BR>
<BR>Ca veut dire que B2 a 3 chances sur 4 d'être du même signe que B1. Mais je ne vois pas la piste vers une méthode sans calcul.<BR> -
Avec les notations de Kuja. On veut $P(X>0, Y0, Y>X)$. On peut écrire cela de la manière tordue suivante : $P(X>0, Y>0, Y>X)$. On voit apparaitre le $(1/2)^3$...
(Remarque : c'est non calculatoire mais plus pénible à justifier...). -
Une variante, à partir de la formulation de Kuja, est de remarquer que l'on cherche la probabilité que $(X,Y)$ appartiennent à un secteur angulaire qui couvre un huitième du plan. L'invariance de la gaussienne (en loi) par rotation permet alors de conclure également.
Là encore ça demande plus de théorie. -
J'aime bien le coup du secteur angulaire. Bien vu !
-
J'ai réfléchi à des manières non pénibles de mettre en place une preuve pour ma première idée. On en était à $P(X>0, Y0, -Y>X)$.
Comme $Y$ et $-Y$ ont la même loi et comme $X$ et $Y$ sont indépendants, on en déduit que $(X,Y)$ et $(X,-Y)$ ont la même loi. La probabilité que l'on cherche est donc $P(X>0,Y>X)$ que j'écris de manière tordue : $P(X>0, Y>0, Y>X)$.
Comme $(X,Y)$ et $(Y,X)$ ont la même loi, on a :
$$
P(X>0, Y>0, Y>X)=P(X>0, Y>0, X>Y).
$$
Mais la somme de ce deux probabilités est $P(X>0, Y>0, X\neq Y)$ et donc (en utilisant l'indépendance et le fait que la loi de $Y$ admet une densité) $P(X>0, Y>0$). Ainsi la probabilité recherchée est la moitiée de la précédente, qui vaut $1/4$. -
Joli ! Et très bien vu aussi le coup du secteur angulaire (qui finalement est une version géométrique de ton raisonnement tordu). Quant à moi j'avais fait le même calcul que YomGui, essentiellement.
Bon évidemment le titre invite la question : qu'en est-il pour $n$ points ? que vaut $\mathbb{P}((-1)^k B_k < 0, \, \forall k \leq n)$ ? On doit pouvoir adapter le raisonnement de Yop.
Et pour des points pas forcément régulièrement espacés, $\mathbb{P}(B_s > 0, B_{s+t} < 0 )$ ? Dans ce cas le secteur angulaire est déformé, je vois bien une tangente ou quelquechose dans le style apparaître... -
Yo,
Une proposition de résultat pour le deuxième problème :
$$P(B_s>0,B_{s+t} -
Même si je me sens seul sur ce fil, je donne le résultat de mes recherches.
J'ai cherché le résultat plus général avec $B_1$, $B_2$, ..., $B_n$ et je suis tombé sur un paragraphe dans le Kendall's Advanced Theory of Statistics Vol I qui m'a permis de vérifier le calcul précédent. Cependant, il est aussi indiqué qu'on ne connaît pas de formule analytique pour $B_1$, $B_2$, ..., $B_n$ pour $n > 3$, tout du moins en 1995, date de parution du bouquin. Peut-être que des gens ont travaillé dessus depuis, j'essaierai de faire une recherche biblio demain.
J'arrête là pour aujourd'hui.
Amicalement, -
Salut,
J'arrive aprés la bataille!!! Perso, je trouve que la méthode de YomGui2 est la plus générique (à condition de savoir qu'une fonction de répartition suit une loi uniforme sur [0,1]). Mais les autres sont astucieuses. Bravo.
Une remarque pour Okay
Attention lorsque tu dis "Est ce aussi lié au fait que le MB est à variation bornées (mais à variations quadratiques non bornées) ?"
C'est faux.
Le mouvement brownien est à variation infinie (et même sur tout compact). Ce sont ses variations quadratiques qui sont bornées (sur tout compact).
All -
Désolé Kuja je viens de voir tes réponses. Tu as trouvé ta formule par intégration où en adaptant la méthode "secteur angulaire" de Yop ? Pour les $n$ valeurs c'est étonnant qu'on ne sache pas le faire, il s'agit pourtant encore de mesurer un secteur de $\R^n$. Je vais essayer de comprendre pourquoi ça ne marche pas.
-
Par le "secteur angulaire". Je me donne $A$ et $B$ deux gaussiennes centrées réduites indépendantes. On cherche la probabilité suivante :
$$
P(\sqrt{s}A > 0, \sqrt{s}A + \sqrt{t}B 0, x+\sqrt{t/s}y -
Salut egoroff,
Pas de souci, je me doutais bien que tu repasserais.
La formule je l'ai obtenue par intégration, les calculs que j'avais déjà faits s'adaptaient relativement facilement. J'ai une autre technique d'intégration issue du bouquin que j'ai cité dans mon message précédent.
D'autre part, ça ne me paraît pas si évident. Ce qu'on recherche en réalité, en considérant que $B_1,\ldots,B_n$ est un vecteur gaussien centré de matrice de variance-covariance connue, c'est grosso-modo qu'un vecteur gaussien centré ait toutes ses composantes positives. Grosso-modo car il faut d'abord transformer le vecteur $B_1,\ldots,B_n$ pour se ramener à des composantes toutes positives, mais c'est facile. Cependant l'orientation du vecteur gaussien, bien que connue par la matrice de variance-covariance, n'est pas si facile que ça à obtenir.
Néanmoins je dois nuancer mon propos. On a le résultat sous forme de série infinie compliquée (qui se simplifie un peu quand toutes les corrélations sont égales ce qui n'est pas notre cas) et on peut avoir une approximation numérique, toujours d'après mon bouquin. Si quelqu'un souhaite voir la gueule du truc, je ferai l'effort de le taper.
Amicalement, -
OK Kuja, t'embête pas à tout recopier ça va être relou. Au pire j'irai acheter le bouquin en question dans notre librairie préférée.
Si on est d'accord avec Yop, on doit chercher un angle $\alpha$ dans un triangle rectangle, avec un côté opposé qui vaut $1$ et un côté adjacent qui vaut $\sqrt{t/s}$, d'où $\alpha = \mathrm{Arctan} \, \sqrt{s/t}$ et une proba de $\alpha / 2 \pi$. Pas exactement la même réponse que Kuja, donc il y a gourrade de la part de Yop, Kuja ou plus probablement moi, mais là j'ai franchement la flemme de chercher l'erreur, désolé...
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