Probabilités

Intervalle de fluctuation selon la loi binomiale : Sous formes de problèmes - Exercice 2

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Question 1
Dans une entreprise, le directeur estime que 42%42\% des employés utilisent un vélo pour se rendre au travail.
On interroge au hasard 1010 employés et on remarque que parmi ces personnes interrogés, 22 employés seulement se rendent au travail à vélo.

Déterminer un intervalle de fluctuation à 95%95\% de la fréquence du nombre d'employés qui se rendent au travail à vélo dans un échantillon de taille 1010.

Correction
On interroge une personne au hasard, on appelle succès la personne se rend au travail à vélo dont la probabilité est p=0,42p = 0,42 et on appelle échec la personne ne se rend pas au travail à vélo dont la probabilité est 1p=0,581-p = 0,58. On réitère 1010 fois cette expérience de façon identique et indépendante et l’on appelle XX le nombre de personnes se rendant au travail en vélo. XX suit alors la loi binomiale B(10;0,42)B\left(10; 0,42\right).
L'intervalle de fluctuation à 95%95\% d'une fréquence correspondant à la réalisation, sur un échantillon de taille nn, d'une variable aléatoire XX de loi binomiale B(n;p)B\left(n ; p\right), est l'intervalle[an;bn]\left[\frac{a}{n} ;\frac{b}{n} \right] défini par :
  • aa est le plus petit entier tel que : P(Xa)>0,025P\left(X\le a\right)>0,025
  • bb est le plus petit entier tel que P(Xb)0,975P\left(X\le b\right)\ge 0,975
1ère cas de figure : A l'aide d'une Texas, nous suivons la procédure comme suit :
Touche f(x)f\left(x\right) ou Y=Y= → VAR → Choisir BinomFREP puis écrire BinomFREP(1010,0.420.42,XX)
Puis faire 2nde → Fenêtre puis remplir DébutTbl : 00 et Δ\DeltaTbl : 11 et enfin 2nde → Graphe
Apparaitra un tableau de valeur et dans la colonne Y1Y1, il va falloir chercher la valeur aa tel que P(Xa)>0,025P\left(X\le a\right)>0,025 et la valeur bb tel que P(Xb)0,975P\left(X\le b\right)\ge 0,975
Il en résulte donc que :
  • P(X1)0,0355>0,025P\left(X\le 1\right)\approx0,0355 >0,025 ce qui nous donne a=1a=1
  • P(X7)0,98280,975P\left(X\le 7\right)\approx0,9828\ge0,975 ce qui nous donne b=7b=7
L'intervalle de fluctuation au seuil de 95%95\% est alors [110;710]\left[\frac{1}{10} ;\frac{7}{10} \right].
2ème cas de figure : A l'aide d'une Casio graph 35+35+, nous suivons la procédure comme suit :
Menu TABLE → OPTN → F6F6 → STAT → DIST → BINM → Bcd
Ensuite il vous faut remplir comme suit à l'écran : BinominalCD(XX,nn,pp) ici on va mettre BinominalCD(XX,1010,0.420.42) puis F5F5 . Ensuite renseigné pour START : 00 et END : 1010 et Step : 11 puis EXE puis F6F6
Apparaitra un tableau de valeur et dans la colonne Y1Y1, il va falloir chercher la valeur aa tel que P(Xa)>0,025P\left(X\le a\right)>0,025 et la valeur bb tel que P(Xb)0,975P\left(X\le b\right)\ge 0,975
Il en résulte donc que :
  • P(X1)0,0355>0,025P\left(X\le 1\right)\approx0,0355 >0,025 ce qui nous donne a=1a=1
  • P(X7)0,98280,975P\left(X\le 7\right)\approx0,9828\ge0,975 ce qui nous donne b=7b=7
L'intervalle de fluctuation au seuil de 95%95\% est alors [110;710]\left[\frac{1}{10} ;\frac{7}{10} \right].
Question 2

Faut-il remettre en question l'affirmation émise par le directeur.

Correction
On interroge au hasard 1010 employés et on remarque que parmi ces personnes interrogés, 22 employés seulement se rendent au travail à vélo.
La fréquence observée ici est fobs=210f_{obs}=\frac{2}{10}.
Or : fobs[110;710]f_{obs}\in\left[\frac{1}{10} ;\frac{7}{10} \right]
La règle de décision est la suivante :
  • si la fréquence observée ff appartient à l’intervalle de fluctuation à 95%95\% [an;bn]\left[\frac{a}{n} ;\frac{b}{n} \right] , on considère que l’hypothèse selon laquelle la proportion est pp dans la population n’est pas remise en question et on l’accepte.
  • sinon, on rejette l’hypothèse selon laquelle cette proportion vaut pp.
On peut considérer , au risque de 5%5\% d'erreur ou au seuil de 95%95\% de confiance, que l'affirmation du directeur est vraie.