Décroissance de la dispersion de l'estimation d'une variable aléatoire par calcul d'une moyenne

Quand on estime une valeur, par exemple la moyenne d'une variable aléatoire à partir du résultat de expériences différentes, on calcule une nouvelle variable aléatoire sous la forme
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Nous supposerons que est une variable aléatoire centrée et que tous les suivent la même loi de probabilité. Pour étudier la variance de , nous utiliserons la fonction caractéristique: la variable
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a pour fonction caractéristique
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qu'on peut écrire en utilisant les logarithmes
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Nous supposons que est une variable aléatoire centrée. Le premier terme du développement en série de Taylor donne
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et la variance de est . Comme est obtenue en divisant par la variance de vaut
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La relation entre les écarts-type est
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C'est une quantité qui tend vers lorsque : l'incertitude sur le résultat décroit avec le nombre d'expériences. Il faut cependant remarquer que cette décroissance est très lente: pour améliorer la précision d'un facteur dix, il faut multiplier le nombre d'expériences par cent.

Figure 17: Evolution de la moyenne de réalisations de deux variables aléatoires, et , en fonction de


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