Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse (M.Ress.Renouv.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2005. / Bibliogr.: f. 79-85. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Pour une bonne modélisation mathématique de l'occurrence de phénomènes aléatoires, part fondamentale de la discipline actuarielle, il est nécessaire d'employer des distributions multivariées permettant de capturer adéquatement les relations de dépendance présentes entre les phénomènes. Celles qu'offrent les champs aléatoires markoviens, une famille de modèle probabilistes graphiques, répondent à ce besoin, les relations de dépendance qu'elles introduisent se calquant à un arbre ou à un graphe. Les champs aléatoires markoviens misent ainsi sur les riches possibilités de topologies d'arbres et de graphes pour offrir cette même richesse en termes de dépendance. Une nouvelle famille de champs aléatoires markoviens arborescents, c'est-à-dire se basant sur des arbres, est proposée. Les membres de cette famille se distinguent par le fait qu'ils ont des distributions marginales fixes de Poisson, « fixes » dans le sens que la dépendance introduite n'a pas d'impact sur elles. Des distribution marginales fixes sont inhabituelles pour un champ aléatoire markovien, bien que généralement désirables pour fins de modélisation. Cette caractéristique est possible par l'encapsulation, dans les arêtes de l'arbre, de la dynamique de propagation induite par l'opérateur d'amincissement binomial. Cela mène également à une représentation stochastique intuitive des champs aléatoires markoviens de la famille, à des méthodes simples de simulation et à des expressions analytiques pour leur fonction de masses de probabilités conjointe et leur fonction génératrice de probabilités conjointe, notamment. Quantités importantes dans un contexte actuariel, la somme des composantes du champ aléatoire markovien, interprétable comme le nombre total d'événement s'étant produits, et les contributions individuelles de ces composantes sont étudiées en profondeur. Cette analyse passe notamment par l'établissement d'ordres stochastiques. À cet effet, un nouvel ensemble partiellement ordonné est défini pour comparer des arbres aux topologies différentes selon la distribution qu'ils induisent pour la somme, ce qui est, à notre connaissance, novateur dans le contexte de modèles pobabilistes graphiques. Est offerte une comparaison de cet ensemble partiellement ordonné avec quelques autres en lien avec la théorie spectrale des graphes. / For adequate mathematical modeling of random phenomena's occurrences, it is necessary to employ multivariate distributions that appropriately capture the existing dependence relations between those phenomena. The multivariate distributions granted by Markov random fields, a family of probabilistic graphical models, answer to this need, by encrypting the dependence scheme they introduce on a tree or a graph. Markov random fields thus leverage on the rich possibilities of tree shapes and graph shapes to provide these possibilities in terms of dependence schemes. We propose a new family of tree-based Markov random fields, characterized by their Poisson marginal distributions. The marginal distributions are also fixed, meaning they are not affected by the introduced dependence. This fixedness is uncommon for Markov random fields, while being desirable for modeling purposes. It is obtained from the encapsulation, in the edges of the tree, of the propagation dynamic induced by the binomial thinning operator. This leads to an intuitive stochastic representation of Markov random fields from the proposed family, simple methods of simulation, and analytic expressions for their joint probability mass function and their joint probability generating function, notably. Important quantities in an actuarial context are the sum of the components of the Markov random field, interpreted as the total number of occurring phenomena, and the individual contributions of these components. They are thoroughly studied, notably via the use of stochastic order relations. We incidently design a new partially ordered set (poset) of trees, in order to compare trees of different shapes based on the distribution of the sum they respectively convey. To our knowledge, this approach is innovative in the context of probabilistic graphical models. We provide comparisons of the newly defined poset with some other posets of trees fetched from spectral graph theory.

Titre de l'écran-titre (visionné le 10 octobre 2023) / Ce mémoire étudie les impacts qu'a une mauvaise spécification de la loi du champ aléatoire latent dans un modèle spatio-temporel. Précisement les impacts sur les estimations et l'inférence d'une mauvaise spécification dans un modèle Poisson log-normal spatio-temporel ont été investigués. La mauvaise spécification correspond à la présence de valeurs très extrêmes pour une distribution Poisson log-normale. Un modèle pour tenir compte de ces valeurs extrêmes a été proposé. L'amélioration des estimations avec ce modèle alternatif est mise en évidence par une étude de simulation Monte Carlo. L'ajustement des modèles impliqués dans cette étude fait intervenir des intégrations en grandes dimensions pour évaluer la vraisemblance. Le package R TMB met en oeuvre une solution, en l'occurence l'approximation de Laplace, à ce problème. / This thesis studies the impact of a misspecification of the latent random field distribution in a spatio-temporal model. Specifically, the impact on estimates and inference of misspecification in a space-time log-normal Poisson model has been investigated. The misspecification corresponds to the presence of very extreme values for a log-normal Poisson distribution. A model to account for these extreme values was proposed. The improvement in estimates with this alternative model is demonstrated by a Monte Carlo simulation study. The fitting of the models involved in this study involves high-dimensional integrations to evaluate the likelihood. The R package TMB implements a solution to this problem: the Laplace approximation.

Due to the randomness inherent in the occurrence of earthquakes with respect to time, space and magnitude as well as other various sources of uncertainties, seismic hazard assessment should be carried out in a probabilistic manner. Basic steps of probabilistic seismic hazard analysis are the delineation of seismic sources, assessment of the earthquake occurrence characteristics for each seismic source, selection of the appropriate ground motion attenuation relationship and identification of the site characteristics. Seismic sources can be modeled as area and line sources. Also, the seismic activity that can not be related with any major seismic sources can be treated as background source in which the seismicity is assumed to be uniform or spatially smoothed. Exponentially distributed magnitude and characteristic earthquake models are often used to describe the magnitude recurrence relationship. Poisson and renewal models are used to model the occurrence of earthquakes in the time domain. In this study, the sensitivity of seismic hazard results to the models associated with the different assumptions mentioned above is investigated. The effects of different sources of uncertainties involved in probabilistic seismic hazard analysis methodology to the results are investigated for a number of sites with different distances to a single fault. Two case studies are carried out to examine the influence of different assumptions on the final results based on real data as well as to illustrate the implementation of probabilistic seismic hazard analysis methodology for a large region (e.g. a country) and a smaller region (e.g. a province).

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Les tests d’adéquation font partie des pratiques qu’ont les statisticiens pour prendre une décision concernant l’hypothèse de l’utilisation d’une distribution paramétrique pour un échantillon. Dans ce mémoire, une application du test d’adéquation basé sur la fonction caractéristique proposé par Jiménez-Gamero et al. (2009) est faite dans le cas de la loi de Poisson bivariée. Dans un premier temps, le test est élaboré dans le cas de l’adéquation à une loi de Poisson univariée et nous avons trouvé son niveau bon. Ensuite cette élaboration est étendue au cas de la loi de Poisson bivariée et la puissance du test est calculée et comparée à celle des tests de l’indice de dispersion, du Quick test de Crockett et des deux familles de tests proposés par Novoa-Muñoz et Jiménez-Gamero (2014). Les résultats de la simulation ont permis de constater que le test avait un bon niveau comparativement aux tests de l’indice de dispersion et au Quick test de Crockett et qu’il était généralement moins puissant que les autres tests. Nous avons également découvert que le test de l’indice de dispersion devrait être bilatéral alors qu’il ne rejette que pour de grandes valeurs de la statistique de test. Finalement, la valeur-p de tous ces tests a été calculée sur un jeu de données de soccer et les conclusions comparées. Avec une valeur-p de 0,009, le test a rejeté l’hypothèse que les données provenaient d’une loi de Poisson bivariée alors que les tests proposés par Novoa-Muñoz et Jiménez-Gamero (2014) donnaient une conclusion différente. / Our aim in this thesis is to conduct the goodness-of-fit test based on empirical characteristic functions proposed by Jiménez-Gamero et al. (2009) in the case of the bivariate Poisson distribution. We first evaluate the test’s behaviour in the case of the univariate Poisson distribution and find that the estimated type I error probabilities are close to the nominal values. Next, we extend it to the bivariate case and calculate and compare its power with the dispersion index test for the bivariate Poisson, Crockett’s Quick test for the bivariate Poisson and the two test families proposed by Novoa-Muñoz et Jiménez-Gamero (2014). Simulation results show that the probability of type I error is close to the claimed level and that it is generally less powerful than other tests. We also discovered that the dispersion index test should be bilateral whereas it rejects for large values only. Finally, the p-value of all these tests is calculated on a real dataset from soccer. The p-value of the test is 0,009 and we reject the hypothesis that the data come from a Poisson bivariate while the tests proposed by Novoa-Muñoz et Jiménez-Gamero (2014) leads to a different conclusion.

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