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Loi bêta : probabilités sur l'intervalle de 0 à 1

Calculez P(X ≤ x) et la densité d'une loi bêta à partir de ses paramètres α et β, avec son espérance, sa variance et son mode ; utile pour les proportions et l'inférence bayésienne.

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Valeur hors limites

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Résultats

P(X ≤ x)

0,57983

P(X > x)
0,42017
Densité en x
2,1609
Espérance α ÷ (α + β)
0,2857
Variance
0,02551
Mode, pour α et β supérieurs à 1
0,2

La loi bêta

La loi bêta est définie sur l’intervalle [0 ; 1], ce qui en fait la loi naturelle pour modéliser une proportion ou une probabilité incertaine : taux de conversion, taux de réussite, part de marché. Elle dépend de deux paramètres positifs α et β qui règlent sa forme. En statistique bayésienne, c’est la loi a priori conjuguée de la loi binomiale ; en gestion de projet, elle est à la base de la méthode PERT.

Les formules

  • Densité : f(x) = x^(α−1) (1 − x)^(β−1) ÷ B(α, β).
  • Fonction de répartition : la fonction bêta incomplète régularisée I(x ; α, β).
  • Espérance α ÷ (α + β).
  • Variance αβ ÷ ((α + β)² (α + β + 1)).
  • Mode (α − 1) ÷ (α + β − 2) pour α et β supérieurs à 1.

Exemple

α = 2 et β = 5, pour x = 0,3 :

  • P(X ≤ 0,3) ≈ 0,580 ;
  • espérance ≈ 0,286, mode 0,2 ;
  • variance ≈ 0,0255, soit un écart-type d’environ 0,16.

Les formes possibles

  • α = β = 1 : loi uniforme sur [0 ; 1].
  • α = β > 1 : cloche symétrique centrée sur 0,5.
  • α < β : masse concentrée vers 0 ; α > β : vers 1.
  • α et β inférieurs à 1 : forme en U, avec des valeurs extrêmes probables.

Usage bayésien

Partez d’un a priori Beta(α, β). Après s succès et é échecs, l’a posteriori est Beta(α + s, β + é). Avec un a priori uniforme Beta(1, 1) et 12 conversions sur 100 visites, on obtient Beta(13, 89), d’espérance 12,7 %. La probabilité que le vrai taux dépasse 15 % est P(X > 0,15), lisible directement dans le calculateur. C’est la base des tests A/B bayésiens.

Méthode PERT

En gestion de projet, une durée estimée par un minimum a, un mode m et un maximum b est souvent modélisée par une loi bêta, d’où la durée moyenne PERT (a + 4m + b) ÷ 6. Pour utiliser ce calculateur, ramenez la durée sur [0 ; 1] par (x − a) ÷ (b − a).

Calcul

La fonction bêta incomplète est évaluée par fraction continue (algorithme de Lentz), avec une précision proche de la double précision.

Questions fréquentes

À quoi sert la loi bêta ?

À modéliser des proportions et des probabilités entre 0 et 1, les tests A/B bayésiens et les durées de tâches de la méthode PERT.

Quelle est l'espérance d'une loi bêta ?

α ÷ (α + β).

Comment mettre à jour un a priori bêta avec des données ?

Ajoutez les succès à α et les échecs à β : Beta(α + s, β + é).

À quoi ressemble la loi Beta(1, 1) ?

C'est la loi uniforme sur [0 ; 1], un a priori non informatif courant.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.