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Mesures de dispersion

Une machine de conditionnement remplit des paquets de riz de $500$ g avec un écart type de $5$ g ; une autre remplit des paquets de lentilles de $1\,000$ g avec un écart type de $8$ g. Laquelle est la plus précise ? L'écart type de la seconde est plus grand en grammes, mais comparer sans tenir compte de la taille du paquet serait une erreur : il faut relativiser la dispersion avant de comparer.

Étendue et écart interquartile

Deux séries peuvent avoir la même moyenne et pourtant être très différentes : l'une très groupée, l'autre très étalée. Une mesure de dispersion indique à quel point les valeurs sont étalées.

Étendue représentée sur une droite graduée comme la distance entre la valeur minimale et la valeur maximale. étendue = maximum − minimum minimummaximum

Sur un diagramme en boîte, on lit cinq valeurs : le minimum et le maximum aux extrémités des moustaches, le premier quartile $Q_1$ et le troisième quartile $Q_3$ aux bords de la boîte, et la médiane par le trait à l'intérieur. Par exemple, pour un diagramme en boîte dont les moustaches vont de $2$ à $14$, avec $Q_1 = 5$, une médiane de $8$ et $Q_3 = 10$ : l'étendue vaut $14 - 2 = 12$ et l'écart interquartile vaut $10 - 5 = 5$.

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Les températures maximales relevées dans une ville pendant une semaine d'hiver ont été : $12$, $14$, $9$, $11$, $15$, $10$ et $13$ degrés Celsius. Calculer l'étendue de…

Les températures maximales relevées dans une ville pendant une semaine d'hiver ont été : $12$, $14$, $9$, $11$, $15$, $10$ et $13$ degrés Celsius. Calculer l'étendue de ces températures.

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Dans une étude statistique sur les salaires mensuels d'une entreprise, on a déterminé que le premier quartile est $1200$ euros et le troisième quartile est $1800$ euros.…

Dans une étude statistique sur les salaires mensuels d'une entreprise, on a déterminé que le premier quartile est $1200$ euros et le troisième quartile est $1800$ euros. Quel est l'écart interquartile des salaires ?

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Déterminer l'étendue et l'écart interquartile de la série de scores représentée dans le diagramme en boîte suivant.

Déterminer l'étendue et l'écart interquartile de la série de scores représentée dans le diagramme en boîte suivant.

0 20 40 60 80 100
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Variance et écart type

L'étendue ignore toutes les valeurs intermédiaires. Pour en tenir compte, on mesure la distance moyenne des valeurs à la moyenne. Comme les écarts $x_i - \bar{x}$ se compensent (leur somme est nulle), on les élève au carré.

Pour une série en classes, on utilise les centres des classes comme valeurs $x_i$.

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Les notes d'un élève à cinq contrôles de mathématiques sont $5$, $6$, $7$, $8$ et $9$. Sachant que la moyenne est $7$, calculer la variance et l'écart type de ses notes.

Les notes d'un élève à cinq contrôles de mathématiques sont $5$, $6$, $7$, $8$ et $9$. Sachant que la moyenne est $7$, calculer la variance et l'écart type de ses notes.

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Dans une étude statistique portant sur $20$ données, on sait que la somme de toutes les valeurs est $\sum x_i = 100$ et que la somme de leurs carrés est…

Dans une étude statistique portant sur $20$ données, on sait que la somme de toutes les valeurs est $\sum x_i = 100$ et que la somme de leurs carrés est $\sum x_i^2 = 580$. Calculer la variance de la série.

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Dans une équipe de football, le nombre de buts marqués par match au cours d'une saison est résumé dans la répartition suivante : $0$ buts : $5$ matchs $1$ but : $8$…

Dans une équipe de football, le nombre de buts marqués par match au cours d'une saison est résumé dans la répartition suivante :

  • $0$ buts : $5$ matchs

  • $1$ but : $8$ matchs

  • $2$ buts : $4$ matchs

  • $3$ buts : $3$ matchs

Calculer la variance et l'écart type du nombre de buts par match.

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Le temps, en minutes, mis par plusieurs clients pour être servis à la caisse d'un supermarché est regroupé dans les classes suivantes : $[0 ; 5[$ : $4$ clients…

Le temps, en minutes, mis par plusieurs clients pour être servis à la caisse d'un supermarché est regroupé dans les classes suivantes :

  • $[0 ; 5[$ : $4$ clients

  • $[5 ; 10[$ : $10$ clients

  • $[10 ; 15[$ : $6$ clients

Déterminer la variance et l'écart type du temps d'attente.

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Coefficient de variation

Comparaison de deux machines : écart type absolu plus grand pour les lentilles, mais coefficient de variation plus petit. σ = 5 g, CV = 1 % σ = 8 g, CV = 0,8 % écart type absolu plus grand,dispersion relative plus petite
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La masse moyenne d'un modèle de vis fabriqué industriellement est de $15$ grammes, avec un écart type de $0,45$ grammes. Calculer le coefficient de variation et…

La masse moyenne d'un modèle de vis fabriqué industriellement est de $15$ grammes, avec un écart type de $0,45$ grammes. Calculer le coefficient de variation et l'exprimer en pourcentage.

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Dans une forêt de pins, la hauteur moyenne est de $12$ mètres avec un écart type de $1,5$ mètres. Dans une forêt de chênes, la hauteur moyenne est de $8$ mètres avec un…

Dans une forêt de pins, la hauteur moyenne est de $12$ mètres avec un écart type de $1,5$ mètres. Dans une forêt de chênes, la hauteur moyenne est de $8$ mètres avec un écart type de $1,2$ mètres. Quelle espèce d'arbre présente la plus grande dispersion relative de sa hauteur ?

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Deux cyclistes, Léa et Charles, ont relevé leurs temps (en minutes) sur cinq étapes d'entraînement identiques : Temps de Léa : $45$, $48$, $50$, $46$, $47$ Temps de…

Deux cyclistes, Léa et Charles, ont relevé leurs temps (en minutes) sur cinq étapes d'entraînement identiques :

  • Temps de Léa : $45$, $48$, $50$, $46$, $47$

  • Temps de Charles : $40$, $55$, $42$, $58$, $41$

Calculer le coefficient de variation de chacun et déterminer lequel est le plus régulier dans ses temps.

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Une machine de conditionnement A produit des paquets de riz d'une masse moyenne de $500$ grammes et d'un écart type de $5$ grammes. Une autre machine B produit des…

Une machine de conditionnement A produit des paquets de riz d'une masse moyenne de $500$ grammes et d'un écart type de $5$ grammes. Une autre machine B produit des paquets de lentilles d'une masse moyenne de $1000$ grammes et d'un écart type de $8$ grammes. À l'aide du coefficient de variation, déterminer quelle machine est comparativement la plus précise dans son processus de conditionnement.

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Changement de variable, ajout de donnée et regroupement

Effet d'une translation : le nuage de données se décale sans que sa largeur change. avant après (+ b) : même largeur
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L'écart type des âges d'un groupe d'amis est actuellement de $2,5$ ans. Si, dans $4$ ans, on recalcule l'écart type de leurs âges, quelle sera la nouvelle valeur ?…

L'écart type des âges d'un groupe d'amis est actuellement de $2,5$ ans. Si, dans $4$ ans, on recalcule l'écart type de leurs âges, quelle sera la nouvelle valeur ? Justifier la réponse.

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Les prix d'un produit technologique dans plusieurs magasins des États-Unis ont un écart type de $15$ dollars. Si, pour une étude économique, on convertit tous les prix…

Les prix d'un produit technologique dans plusieurs magasins des États-Unis ont un écart type de $15$ dollars. Si, pour une étude économique, on convertit tous les prix en euros en appliquant un taux de change fixe de $0,90$ euros par dollar, quelles seront la variance et l'écart type des prix exprimés en euros ?

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Une série statistique de $10$ données a pour moyenne $5$ et pour variance $2$. On ajoute à cette série une nouvelle donnée de valeur $16$. Calculer la nouvelle moyenne…

Une série statistique de $10$ données a pour moyenne $5$ et pour variance $2$. On ajoute à cette série une nouvelle donnée de valeur $16$. Calculer la nouvelle moyenne et la nouvelle variance des $11$ données obtenues.

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Dans un lycée, la classe de 2de A compte $20$ élèves avec une note moyenne en statistiques de $6$ et une variance de $1,5$. La classe de 2de B compte $30$ élèves avec…

Dans un lycée, la classe de 2de A compte $20$ élèves avec une note moyenne en statistiques de $6$ et une variance de $1,5$. La classe de 2de B compte $30$ élèves avec une note moyenne également de $6$ et une variance de $2$. Si l'on regroupe les élèves des deux classes en un seul ensemble, quelle sera la variance globale des $50$ élèves ?

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Retrouver une donnée : la variance comme équation

Quand la moyenne ou la variance sont connues et qu'il manque une valeur ou un effectif, la formule devient une équation d'inconnue $k$.

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Une variable statistique discrète prend les valeurs $0$, $1$ et $2$ avec les effectifs $2$, $k$ et $2$, respectivement. Sachant que la moyenne de la série est $1$, poser…

Une variable statistique discrète prend les valeurs $0$, $1$ et $2$ avec les effectifs $2$, $k$ et $2$, respectivement. Sachant que la moyenne de la série est $1$, poser une équation permettant de déterminer la valeur de l'effectif $k$ afin que la variance de la série soit exactement $0,5$.

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On a réalisé une étude statistique sur une variable et l'on sait que la taille de l'échantillon est $N$. De plus, on a obtenu les valeurs agrégées suivantes :…

On a réalisé une étude statistique sur une variable et l'on sait que la taille de l'échantillon est $N$. De plus, on a obtenu les valeurs agrégées suivantes : $\sum x_i f_i = 40$ et $\sum x_i^2 f_i = 200$. Si la variance de la série est $4$, déterminer la taille de l'échantillon $N$.

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Retour au début : $CV_{\text{riz}} = \frac{5}{500} = 1\,\%$ et $CV_{\text{lentilles}} = \frac{8}{1\,000} = 0{,}8\,\%$ : la machine à lentilles est plus précise.

L'essentiel

Voir tous les exercices de cette partie