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1.4 Méthode des lots

1.4.1 Description de la méthode

Les formules du paragraphe précédent ne prennent pas en compte la façon dont les paramètres de dispersion de l'échantillon maths sont effectivement calculées. Or, il est bien connu que maths et maths peuvent être calculés "au vol", c'est à dire au fur et à mesure des instanciations, sans qu'il soit nécessaire de stocker l'ensemble des composantes de cette suite. Il suffit de cumuler les valeurs sucessives de maths et maths et d'utiliser la formule élémentaire maths avec maths.

Ceci étant dit, il convient de se rappeler que les calculs sur ordinateurs sont le plus souvent exécutés en précision limitée, la soustraction de quantités approximativement égales devenant alors une opération à proscrire.

Il est donc souhaitable de commencer par obtenir un ordre de grandeur pour la moyenne, soit maths, et de procéder ensuite aux cumuls des maths et des maths : les valeurs obtenues pour maths et maths sont de meilleurs estimateurs numériques de maths et de maths que les valeurs obtenues par le calcul direct, à partir de maths et de maths.

Quant à l'estimation directe de maths, elle nécessiterait le calcul de maths et de maths, puis l'utilisation d'une formule dont le principe est :

maths

On voit aisément que ce mode de calcul va, du fait de la précision limitée des ordinateurs, engendrer une forte incertitude sur les résultats obtenus, et peut-être même les fausser totalement. Une autre méthode, moins coûteuse en temps de calcul, et dont la fiabilité est plus aisément contrôlable est la suivante.

Répartissons les maths éléments de l'échantillon en maths lots de maths instanciations (consécutives) et calculons, pour chacun des maths lots, les estimateurs maths et maths (l'indice maths rappelle la taille du lot, tandis que maths est le numéro du lot). Nous avons alors les résultats suivants.

La moyenne maths des maths est clairement égal à maths, et est donc un estimateur non biaisé de maths, et (sous l'hypothèse iid) sa variance est maths. Les quantités maths et maths constituent chacune (sous l'hypothèse iid) un estimateur non biaisé de maths, avec une variance maths. Enfin maths est (sous l'hypothèse iid) un estimateur non biaisé de maths, et donc maths est un estimateur de maths.

A titre d'illustration de tout cela, la figure 1.5 donne les histogrammes des moyennes et des variances de maths lots de maths valeurs obtenus lors d'une simulation de maths instanciations d'une variable uniforme.

Figure 1.5: Un exemple : 200 lots de 200 instanciations.
[Moyennes.]maths[Variances.]maths

En arrière-plan, la courbe limite, obtenue par passage à la loi normale (avec maths et maths=maths dans le premier cas, et maths et maths=maths dans le second).

1.4.2 Discussion de la méthode

Les calculs précédents ont été entrepris sous l'hypothèse iid et il est donc utile de réexaminer leur validité sous des hypothèses plus générales. En tout premier lieu, il convient de remarquer que les formules portant sur les moyennes et les diverses variances d'échantillon, c'est à dire :

maths

sont des identités mathématiques, valables sans aucune hypothèse particulière. En fait, elles décrivent un algorithme efficace pour le calcul de maths et de maths qui est préférable au calcul direct, car cet algorithme n'utilise que des sommations de suites de taille maths et donc possède un meilleur comportement face aux troncatures.

En second lieu, la formule maths est valable dès que la covariance à long terme des différentes instanciations de la variable est négligeable. On peut alors considérer que deux lots successifs sont statistiquement indépendants (il faudrait en fait ne considérer qu'un lot sur deux, mais le biais introduit est le plus souvent négligeable).

En troisième lieu, la formule maths dépend directement de l'hypothèse d'indépendance et est clairement prise en défaut par un générateur bégayant, c'est à dire tel que maths.


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douillet@ensait.fr
2005-01-04