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Loi uniforme continue sur [a ; b]

Saisissez les bornes a et b pour obtenir P(X ≤ x), la probabilité d'un intervalle, la densité, l'espérance, la variance et l'écart-type.

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Valeur hors limites

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Résultats

P(X ≤ x)

0,3

P(c ≤ X ≤ d)

0,3

P(X > x)
0,7
Densité 1 ÷ (b − a) sur [a ; b]
0,1
Espérance (a + b) ÷ 2
5
Variance (b − a)² ÷ 12
8,3333
Écart-type
2,8868
Valeur telle que P(X ≤ x) = 0,9 (90e centile)
9

La loi uniforme continue

Une variable aléatoire X suit la loi uniforme sur [a ; b] lorsque toutes les valeurs de l’intervalle sont également probables. Sa densité est constante : 1 ÷ (b − a) entre a et b, nulle en dehors. Elle décrit une heure d’arrivée au hasard dans un créneau connu, une erreur d’arrondi entre −0,5 et 0,5 ou un point choisi au hasard sur un segment. C’est aussi le point de départ de la simulation, puisque les générateurs de nombres aléatoires (la touche « Ran# » de la calculatrice, la fonction ALEA du tableur) produisent des valeurs uniformes sur [0 ; 1]. Elle est au programme de terminale, avec la loi exponentielle.

Les formules

  • P(X ≤ x) = (x − a) ÷ (b − a) pour x entre a et b (0 en dessous de a, 1 au-dessus de b).
  • P(c ≤ X ≤ d) = longueur de l’intersection de [c ; d] avec [a ; b], divisée par (b − a).
  • Espérance (a + b) ÷ 2, le milieu de l’intervalle.
  • Variance (b − a)² ÷ 12, d’où un écart-type de (b − a) ÷ √12 ≈ 0,289 × (b − a).
  • Le centile d’ordre p vaut a + p × (b − a).

Exemple

X suit la loi uniforme sur [0 ; 10] :

  • P(X ≤ 3) = 3 ÷ 10 = 0,3 ;
  • P(2 ≤ X ≤ 5) = 3 ÷ 10 = 0,3 ;
  • la densité vaut 0,1, l’espérance 5, la variance 8,33 et l’écart-type 2,89 ;
  • le 90e centile vaut 9.

Lecture concrète : si un bus passe toutes les 10 minutes et que vous arrivez à un instant quelconque, votre attente suit la loi uniforme sur [0 ; 10]. Vous attendez 5 minutes en moyenne, et vous avez 30 % de chances d’attendre 3 minutes ou moins.

Une probabilité est une longueur

Pour la loi uniforme, une probabilité est simplement un rapport de longueurs. La probabilité d’une valeur exacte est nulle ; seuls les intervalles ont une probabilité positive. C’est pourquoi P(X ≤ x) et P(X < x) sont égales.

Usages

  • Simulation : toute loi se simule à partir d’une valeur U uniforme sur [0 ; 1] en lui appliquant la réciproque de sa fonction de répartition (méthode d’inversion).
  • Erreurs de mesure et d’arrondi : une valeur arrondie à l’unité a une erreur uniforme sur [−0,5 ; 0,5], d’écart-type 1 ÷ √12 ≈ 0,29 unité. En métrologie (évaluation de type B du GUM), une tolérance ±h se traduit ainsi en incertitude-type h ÷ √3.
  • Statistique bayésienne : un a priori uniforme n’exprime aucune préférence entre les valeurs d’un intervalle.

Cas discret

Pour un dé équilibré ou un entier tiré au hasard entre 1 et n, la loi est discrète : chaque valeur a la probabilité 1 ÷ n, l’espérance vaut (n + 1) ÷ 2 et la variance (n² − 1) ÷ 12.

Questions fréquentes

Quelles sont l'espérance et la variance de la loi uniforme ?

L'espérance vaut (a + b) ÷ 2 et la variance (b − a)² ÷ 12.

Comment calculer une probabilité avec la loi uniforme ?

Divisez la longueur de l'intervalle par b − a : P(c ≤ X ≤ d) = (d − c) ÷ (b − a) à l'intérieur de [a ; b].

Quel est l'écart-type d'une erreur d'arrondi ?

Une valeur arrondie à l'unité a une erreur uniforme sur ±0,5, d'écart-type 1 ÷ √12 ≈ 0,29.

Quelle différence entre loi uniforme continue et discrète ?

La loi continue couvre tous les réels de [a ; b] ; la loi discrète un ensemble fini de valeurs équiprobables, comme un dé.

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