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Statistiques · La loi normale (variable continue)

Variable centrée réduite

Lucas a obtenu 14 en maths dans sa classe, Inès a obtenu 15 dans une autre. Qui a vraiment le mieux réussi ? Les notes ne se comparent pas directement : les moyennes et les dispersions diffèrent. Centrer et réduire est le moyen de ramener n'importe quelle loi normale à la loi $\mathcal{N}(0\,;1)$, pour pouvoir comparer et pour utiliser toujours la même table (ou la calculatrice). Prenons des données : dans la classe de Lucas, $\mu = 11$ et $\sigma = 2$ ; dans celle d'Inès, $\mu = 12$ et $\sigma = 3$. Vers la fin de la page, tu pourras conclure.

Centrer et réduire, revenir en arrière

Ici, le second paramètre de $\mathcal{N}(\mu\,;\sigma^2)$ est la variance $\sigma^2$ : l'écart type est $\sigma$.

Pourquoi ça marche ? Soustraire $\mu$ ramène le centre de la courbe en $0$ (on « centre »), puis diviser par $\sigma$ ramène l'écart type à $1$ (on « réduit »). La forme de la courbe en cloche est conservée.

Deux points repérant μ = 1 200 et X = 1 650 sur la droite des X, puis leurs positions 0 et 1,5 sur la droite des Z après centrage et réduction. μ = 1 200 X = 1 650 0 Z = 1,5 X Z
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Dans une communauté de créateurs de contenu, le nombre de vues quotidiennes des vidéos suit une loi normale de moyenne $\mu = 1200$ et d'écart type $\sigma = 300$. Si un…

Dans une communauté de créateurs de contenu, le nombre de vues quotidiennes des vidéos suit une loi normale de moyenne $\mu = 1200$ et d'écart type $\sigma = 300$. Si un « influenceur » a obtenu aujourd'hui $1650$ vues, calculer la valeur de la variable centrée réduite $Z$ correspondant à cette donnée.

μ = 1200 σ = 300 600 900 1200 1500 1800 X (vues) −2 −1 0 1 2 Z (centrée réduite) X = 1650 Z = ?
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Soit une variable aléatoire continue $X$ qui suit une loi normale de moyenne $\mu = 50$ et d'écart type $\sigma = 8$. Déterminer la valeur de la variable initiale $X$…

Soit une variable aléatoire continue $X$ qui suit une loi normale de moyenne $\mu = 50$ et d'écart type $\sigma = 8$. Déterminer la valeur de la variable initiale $X$ sachant que sa valeur centrée réduite est $Z = 2,25$.

Z −3 −2 −1 1 2 3 0 2,25 X 26 34 42 58 66 74 μ=50 X=? σ=8 2,25 × σ X = μ + Z·σ X = 50 + 2,25·8
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Le poids des paquets de pop-corn d'un cinéma suit une loi normale $N(150, 12)$ en grammes. On choisit un paquet au hasard et on sait que sa valeur centrée réduite est…

Le poids des paquets de pop-corn d'un cinéma suit une loi normale $N(150, 12)$ en grammes. On choisit un paquet au hasard et on sait que sa valeur centrée réduite est $Z = -1,5$. Ce paquet pèse-t-il plus ou moins que la moyenne ? Calculer son poids exact en grammes.

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Comparer des positions relatives

Droite graduée des valeurs de Z avec la position de Nerea (environ 1,55) et celle de Youssef (environ 0,93). Z = 0 Nerea Z ≈ 1,55 Youssef Z ≈ 0,93

Retour au début : pour Lucas, $Z = \dfrac{14 - 11}{2} = 1{,}5$ ; pour Inès, $Z = \dfrac{15 - 12}{3} = 1$. Lucas a donc la meilleure position relative dans sa classe, bien que sa note brute soit plus basse.

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Deux élèves de lycées différents veulent comparer leurs notes à l'examen d'économie. Nerea a obtenu $8,2$ dans son établissement, où la moyenne était $\mu = 6,5$ et…

Deux élèves de lycées différents veulent comparer leurs notes à l'examen d'économie.

  • Nerea a obtenu $8,2$ dans son établissement, où la moyenne était $\mu = 6,5$ et l'écart type $\sigma = 1,1$.

  • Youssef a obtenu $8,5$ dans son établissement, où la moyenne était $\mu = 7,2$ et l'écart type $\sigma = 1,4$.

Calculer la variable centrée réduite pour chacun et déterminer lequel des deux a obtenu la meilleure note par rapport à son propre groupe.

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Sur une plateforme de jeux en ligne, le score des joueurs au niveau « Légende » suit une loi normale de moyenne $\mu = 4500$ points et d'écart type $\sigma = 600$…

Sur une plateforme de jeux en ligne, le score des joueurs au niveau « Légende » suit une loi normale de moyenne $\mu = 4500$ points et d'écart type $\sigma = 600$ points. Par ailleurs, au niveau « Maître », les scores suivent une loi normale avec $\mu = 3800$ points et $\sigma = 450$ points.

Un joueur a obtenu $5200$ points au niveau « Légende » et son ami a obtenu $4400$ points au niveau « Maître ». Utiliser la variable centrée réduite pour déterminer lequel des deux amis a obtenu le meilleur score par rapport à son groupe de jeu.

Z −2 −1 0 1 2 z₁ = ? z₂ = ? Niveau Légende N(4500, 600) x₁ = 5200 z₁ = ? Standardisation Z = (X - μ) / σ Niveau Maître N(3800, 450) x₂ = 4400 z₂ = ?
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Trois élèves de lycées différents veulent comparer leurs résultats à un test d'aptitude linguistique. Les épreuves étant différentes, les scores suivent des lois…

Trois élèves de lycées différents veulent comparer leurs résultats à un test d'aptitude linguistique. Les épreuves étant différentes, les scores suivent des lois normales différentes :

  • Léa a obtenu $72$ points à un examen avec $N(60, 8)$.

  • Hugo a obtenu $80$ points à un examen avec $N(70, 12)$.

  • Camille a obtenu $65$ points à un examen avec $N(55, 5)$.

Déterminer, en centrant et réduisant les variables, lequel des trois élèves occupe la meilleure position relative par rapport à son groupe de référence. Justifier la réponse en comparant les valeurs de la variable centrée réduite $Z$.

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Des valeurs aux probabilités

Schéma : la valeur X = 35 minutes de la loi N(25 ; 5²) devient Z = 2, dont la probabilité cumulée vaut 0,9772. X = 35 min N(25 ; 5²) Z = … Z = 2 P(Z ≤ 2) = 0,9772 Z = (35 − 25)/5 = 2
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On a mesuré le temps que mettent les jeunes d'une ville pour se rendre au lycée. Les données suivent une loi normale avec $\mu = 25$ minutes et $\sigma = 5$ minutes.…

On a mesuré le temps que mettent les jeunes d'une ville pour se rendre au lycée. Les données suivent une loi normale avec $\mu = 25$ minutes et $\sigma = 5$ minutes. Centrer et réduire la valeur $X = 35$ minutes. Si la table de la loi normale centrée réduite indique que $P(Z < 2) = 0,9772$, quel pourcentage d'élèves met moins de $35$ minutes pour arriver ?

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Une étude a été réalisée sur le temps quotidien que les adolescents de 17 ans consacrent au visionnage de contenus sur des plateformes de streaming*. Les résultats…

Une étude a été réalisée sur le temps quotidien que les adolescents de 17 ans consacrent au visionnage de contenus sur des plateformes de streaming. Les résultats montrent que ce temps suit une loi normale $X \sim N(110, 25)$, le temps étant mesuré en minutes.

  1. a) Calculer la probabilité qu'un jeune choisi au hasard passe plus de $135$ minutes par jour sur ces plateformes.
  2. b) Quelle est la probabilité que le temps consacré soit compris entre $90$ et $120$ minutes ?
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Les notes finales du baccalauréat dans une certaine région suivent une loi normale de moyenne $6,8$ et d'écart type $1,2$. L'université a décidé d'attribuer une bourse…

Les notes finales du baccalauréat dans une certaine région suivent une loi normale de moyenne $6,8$ et d'écart type $1,2$.

L'université a décidé d'attribuer une bourse d'excellence spéciale aux $5\%$ des élèves ayant obtenu les meilleures notes. À l'aide de la table de la loi normale centrée réduite $N(0,1)$, calculer la note minimale nécessaire pour obtenir cette bourse.

σ = 1,2 μ = 6,8 k = ? 5 % meilleurs
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Intervalle symétrique et probabilité conditionnelle

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Un créateur de contenu sur un réseau social analyse le nombre de « likes » que reçoivent ses publications. Il a observé que le nombre de « likes » suit une loi normale…

Un créateur de contenu sur un réseau social analyse le nombre de « likes » que reçoivent ses publications. Il a observé que le nombre de « likes » suit une loi normale de moyenne $1200$.

  1. a) Si l'écart type est $\sigma = 150$, calculer l'intervalle symétrique par rapport à la moyenne qui contient $90\%$ des publications.
  2. b) Quelle est la probabilité qu'une publication choisie au hasard ait exactement $1300$ « likes » ? Justifier la réponse en s'appuyant sur les propriétés des variables continues.
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Le temps que les adolescents d'une ville consacrent chaque jour aux réseaux sociaux suit une loi normale $X \sim N(120, 20)$, le temps étant mesuré en minutes. Calculer…

Le temps que les adolescents d'une ville consacrent chaque jour aux réseaux sociaux suit une loi normale $X \sim N(120, 20)$, le temps étant mesuré en minutes.

Calculer la probabilité qu'un adolescent choisi au hasard consacre aux réseaux sociaux entre $100$ et $150$ minutes, sachant qu'il y consacre plus de $110$ minutes. (Remarque : utiliser la définition de la probabilité conditionnelle ainsi que la standardisation de la variable).

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Retrouver la moyenne ou l'écart type

Courbe en cloche de moyenne inconnue μ avec la valeur X = 8 à gauche de la moyenne et l'aire de 0,2514 hachurée à sa gauche. μ = ? X = 8 0,2514
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L'autonomie de la batterie d'un nouveau modèle de smartphone* en utilisation intensive suit une loi normale de moyenne $\mu$ heures et d'écart type $\sigma = 1,5$…

L'autonomie de la batterie d'un nouveau modèle de smartphone en utilisation intensive suit une loi normale de moyenne $\mu$ heures et d'écart type $\sigma = 1,5$ heures.

On sait que $25,14\%$ des téléphones ont une batterie qui dure moins de $8$ heures. Déterminer la valeur de la moyenne $\mu$ de cette loi en utilisant le processus inverse de la standardisation.

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Lors d'une compétition d'athlétisme, le temps en secondes que mettent les participants pour courir le 400 mètres suit une loi $X \sim N(52, \sigma)$. Sachant que…

Lors d'une compétition d'athlétisme, le temps en secondes que mettent les participants pour courir le 400 mètres suit une loi $X \sim N(52, \sigma)$.

Sachant que $84,13\%$ des coureurs mettent moins de $55$ secondes pour terminer l'épreuve, calculer l'écart type $\sigma$ du temps des coureurs.

52 55 s Área = 0,8413 X ~ N(52, σ)
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Dans un centre de préparation aux concours d'entrée à l'université, on a observé que les notes d'un examen blanc de mathématiques appliquées suivent une loi normale…

Dans un centre de préparation aux concours d'entrée à l'université, on a observé que les notes d'un examen blanc de mathématiques appliquées suivent une loi normale $N(\mu, \sigma)$. On sait que $15,87\%$ des élèves ont obtenu une note supérieure à $8$ points, tandis que $2,28\%$ n'ont pas atteint $3$ points. Calculer la moyenne $\mu$ et l'écart type $\sigma$ de cette loi à l'aide de la table de la loi normale centrée réduite $Z \sim N(0, 1)$.

X ~ N(μ=?, σ=?) 3 μ = ? 8 σ = ? 2,28% 15,87%
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L'essentiel

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