La superposition de plusieurs variables aléatoires indépendantes les unes des autres conduit à une loi normale. C'est l'une des conséquences du théorème de la limite centrale. L'animation ci-jointe en montre un exemple.
Exemples de distributions gaussiennes.
Si un bruit est gaussien, la probabilité qu'il s'écarte de plus ou moins de la valeur moyenne est très faible. Cette propriété est mise à profit pour identifier le signal du bruit, mais ne marche que si le bruit est vraiment gaussien.
Loi de probabilité ; éléments de statistique
Le théorème de la limite central implique qu'un bruit résultant de l'action indépendante de différents facteurs physiquesobéit à la loi de probabilité, dite loi normale :
avec la moyenne et l'écart-type. Un tel bruit est dit gaussien.
Pour une loi gaussienne, la probabilité d'observer un signal s'écartant de par rapport à la valeur moyenne décroît rapidement avec ; 99.7 % des réalisations du signal s'écartent de moins de de la moyenne.
n | 1 | 2 | 3 | 4 |
% | 69.2 | 95.4 | 99.7 | 99.99 |
Probabilité d'avoir une valeur dans l'intervalle pour un bruit gaussien.
De ce qui précède, peut-on dire qu'un événement qui s'écarte de plus de de la moyenne est sûrement dû à un signal et non à un bruit, et l'identifier comme tel ?
On considère une détection sûre lorsqu'elle dépasse un seuil de 4 ou 5 fois l'écart-type. Mais, la difficulté réside souvent dans le fait que la nature d'un bruit n'est pas exactement gaussienne, ou que des signaux parasites non identifiés compliquent l'interprétation d'un signal.
L'analyse fréquentielle d'un bruit gaussien ne montre aucune composante privilégiée. Pour cette raison, on parle d'un bruit blanc.
L'ivrogne et son lampadaire sont des acolytes précieux du physicien statisticien. L'ivrogne est supposé partir du lampadaire et accomplir un certain nombre de pas par unité de temps, mais dans n'importe quelle direction.
Au bout de pas, il se sera éloigné du lampadaire d'une distance moyenne de .
A l'aide de l'appliquette, estimer le niveau de bruit affectant cette image de Jupiter dans l'infrarouge thermique. L'exprimer en fonction du niveau maximal du signal (conseil : faire une coupe non sur la planète mais sur le fond de ciel).
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