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Loi normale Loi gaussienne Courbe en cloche La régularité de la
répartition des grandeurs dans la nature mise en courbe et en équation. Cas où
il y a autant de valeurs réparties en plus grand et en plus petit. La moyenne
est obtenue pour la valeur médiane. |
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La courbe en cloche
rencontrée en statistique et en probabilité est en fait une courbe exponentielle dont voici
l'allure selon la valeur du coefficient k.
On se souvient que exp(0) = 1; toutes ces courbes
passent par y = 1 pour x = 0
Plus le coefficient k est grand et plus la cloche est
étroite.
Une exponentielle avec coefficient négatif au carré est
une fonction gaussienne. Tableau des valeurs |
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C'est la courbe en cloche vue ci-dessus, mais
paramétrée. Voici la plus simple: Quelques valeurs Courbes générales
Introduction de la moyenne (m) qui a pour
effet de translater la courbe, et de l'écart-type
() qui a pour effet
de dilater la courbe.
La fonction gaussienne devient: Illustration Particularité
L'aire sous la courbe est toujours égale à 1. |
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L'exemple le plus connu de courbe en cloche est la densité de probabilité de la loi normale. Exemples: La taille des humains, hommes ou femmes Mensurations d'une manière générale La taille des tiges des pâquerettes dans un champ. Rapports des quantités de piles et de face sur 100 jeux de 100
lancers. Notes à une épreuve La planche à clous de Galton (Galton board or bean machine) montre
bien ce qui se passe: les billes subissent les chocs sur les chicanes et se
retrouvent dans les cases du bas. À la fin, les billes remplissent les cases
selon une distribution en cloche. Il est possible de programmer cette
expérience. Un amusement intéressant, surtout si on le poursuit en percolant
les billes sur les billes déjà en position (construction de jolies fougères). Remarques Combien d'individus pour obtenir un échantillon représentatif d'une
population? Quand peut-on dire sûrement que la population suit une loi normale (en
cloche)? Retour vers la moyenne: si une perturbation intervient dans la
population, un retour vers la courbe en cloche initiale ou éventuellement
décalée, mais en cloche se manifestera rapidement. Un sportif fait un exploit, mais la répartition
de ces résultats étant en cloche, cette performance ne se reproduit pas si
souvent que cela. Après avoir passé quelques années avec les Néerlandais, j'ai constaté
pertinemment qu'ils sont en moyenne plus grands que les Français. Quelle en
est la raison? Ils n'ont jamais pu me la donner. Peut-être leur nourriture à
base de force laitage? Est-ce qu'il y aura un retour vers la moyenne, via les
mariages, après mixage des populations européennes? Pas sûr. Au cours des
siècles la population a grandit en moyenne. |
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Le cas typique de distribution dite normale apparaît dans de nombreux
phénomènes physiques mettant en jeu des variables
aléatoires. Or si les valeurs de ces variables sont indépendantes et identiquement
distribuées, toute somme tend vers une variable aléatoire gaussienne (théorème central limite; bannir le vocable
théorème de la limite centrale). C'est ce théorème, démontré par Laplace
en 1809, qui explique que la loi normale colle si bien à de nombreux
phénomènes de la nature.
Mais attention tous les phénomènes étudiés n'obéissent
pas à la loi normale. Trop simple. Il existe de nombreuses autres lois:
binomiale, Rayleigh, Bernoulli, Poisson … |
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