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Statistique descriptive et analyse de données

Données et représentations

Un individu est un élément de la population étudiée. Un caractère est une propriété observée ; il est qualitatif pour des catégories, quantitatif pour des nombres qui mesurent ou comptent.

Deux caractères

Une étude bivariée observe deux caractères sur les mêmes individus. Dans un tableau croisé, chaque case compte ceux qui ont à la fois la modalité de sa ligne et celle de sa colonne. Les totaux sont les marges.

Lire un graphique

Repérer le titre, les axes, les unités, l’origine et les graduations. Une échelle tronquée peut accentuer une différence. Dans un diagramme en barres, la hauteur ou la longueur représente l’effectif ; dans un disque complet, une fréquence décimale $f$ donne un angle de $360f$ degrés, avec $0\le f\le1$.

Dans un histogramme, ce sont les aires des rectangles qui sont proportionnelles aux effectifs, même si les classes ont des largeurs différentes.

Les largeurs inégales imposent de comparer les aires.
Même effectif : même aire, malgré des hauteurs différentes.
Voir un exemple — Lire les marges et choisir le bon dénominateur

Inscriptions à deux ateliers

Sur $120$ inscriptions, il y a $60$ nouveaux participants, dont $36$ en ligne, et $60$ habitués, dont $12$ en ligne. Les inscriptions sur place sont donc $24$ chez les nouveaux et $48$ chez les habitués. Les colonnes totalisent $48$ en ligne et $72$ sur place.

La proportion en ligne est $\frac{48}{120}=40\,\%$ dans l'ensemble, $\frac{36}{60}=60\,\%$ chez les nouveaux et $\frac{12}{60}=20\,\%$ chez les habitués. Le groupe de référence change avec le dénominateur ; cette différence n'établit pas une cause.

Moyenne, médiane, quartiles et point moyen

Indicateurs

Pour une série de $N\ge1$ valeurs, la moyenne est leur somme divisée par $N$. Si les valeurs distinctes $z_i$ ont les effectifs $n_i$, avec $N=n_1+\cdots+n_k$ :

\[\overline z=\frac{n_1z_1+\cdots+n_kz_k}{N}.\]

Dans la série ordonnée, une médiane partage les valeurs : au moins la moitié lui sont inférieures ou égales, au moins la moitié supérieures ou égales. On choisit la valeur centrale si l’effectif est impair, la moyenne des deux centrales s’il est pair.

Les quartiles sont les valeurs aux rangs $\frac N4$ et $\frac{3N}4$, arrondis à l’entier supérieur. Dans un diagramme en boîte, la boîte va de $Q_1$ à $Q_3$ et contient le trait de la médiane ; lire la convention des moustaches.

Point moyen

Pour $N\ge1$ couples $(x_i;y_i)$, calculer séparément les moyennes des abscisses et des ordonnées :

\[G(\overline x;\overline y),\qquad\overline x=\frac{x_1+\cdots+x_N}{N},\quad\overline y=\frac{y_1+\cdots+y_N}{N}.\]

Ce point n’est pas nécessairement une observation.

Voir un exemple — Une série ordonnée

Pour $9,11,16,19,25$, la moyenne et la médiane valent $16$. Les rangs des quartiles sont $2$ et $4$, donc $Q_1=11$ et $Q_3=19$. Moyenne et médiane ne sont pas toujours égales.

Nuage et ajustement affine

Nuage de points

Chaque couple $(x_i;y_i)$ donne un point, en conservant les deux mesures du même individu. Préciser les unités des axes. Les observations distinctes ne se relient pas automatiquement.

Ajustement affine

Si le nuage suit une tendance approximativement rectiligne, une droite $y=ax+b$ permet d’estimer des valeurs. Elle ne passe pas nécessairement par les points observés. Une interpolation estime entre les abscisses observées ; une extrapolation estime au-delà, en supposant que la tendance reste valable.

Droite y=2x+4, cinq observations, point moyen G, estimations A(3;10) et B(12;28), guides de lecture et étendue observée de 2 à 10 km.
A(3;10) est une interpolation ; B(12;28) une extrapolation hors de [2;10].

Une relation observée ne suffit pas à établir une cause. L’ajustement donne une estimation, avec une précision adaptée aux données.

Mathos Locos