Méthode 0 : le statisticien paresseux.
y≠0f(y)=(1−π)pypyyy=0
μ=(1−π)λ
EY2=(1−π)(λ2+λ).
Var(Y)=EY2−μ2
Méthode 1 : un argument probabiliste.
Z∼Ber(1−π)Y∼Poi(λ)
X=Z⋅Y.
XfP(X=0)=P(Z=0)+P(Z=1,Y=0)=π+(1−π)e−λP(X=k)=P(Z=1,Y=k)k≠0
De là, le reste est facile, car par l'indépendance de et ,
et,
ZY
μ=EX=EZY=(EZ)(EY)=(1−π)λ,
Var(X)=EX2−μ2=(EZ)(EY2)−μ2=(1−π)(λ2+λ)−μ2=μ+π1−πμ2.
Méthode 2 : calcul direct.
La moyenne est facilement obtenue par une légère astuce consistant à extraire un et à réécrire les limites de la somme.
λ
μ=∑k=1∞(1−π)ke−λλkk!=(1−π)λe−λ∑j=0∞λjj!=(1−π)λ.
Une astuce similaire fonctionne pour le deuxième instant:
partir de là, nous pouvons procéder à l'algèbre comme dans la première méthode.
EX2=(1−π)∑k=1∞k2e−λλkk!=(1−π)λe−λ∑j=0∞(j+1)λjj!=(1−π)(λ2+λ),
Addendum : Ceci détaille quelques astuces utilisées dans les calculs ci-dessus.
Rappelons d'abord que .∑∞k=0λkk!=eλ
Deuxièmement, notez que
où la substitution été effectuée dans l'avant-dernière étape.
∑k=0∞kλkk!=∑k=1∞kλkk!=∑k=1∞λk(k−1)!=∑k=1∞λ⋅λk−1(k−1)!=λ∑j=0∞λjj!=λeλ,
j=k−1
En général, pour le Poisson, il est facile de calculer les moments factoriels depuis
donc . On arrive à "sauter" au ème indice pour le début de la somme dans la première égalité puisque pour tout , puisque exactement un terme dans le produit est zéro.EX(n)=EX(X−1)(X−2)⋯(X−n+1)
eλEX(n)=∑k=n∞k(k−1)⋯(k−n+1)λkk!=∑k=n∞λnλk−n(k−n)!=λn∑j=0∞λjj!=λneλ,
EX(n)=λnn0≤k<nk(k−1)⋯(k−n+1)=0