Statistiques

Exercices types : 33ème partie - Exercice 1

30 min
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Voici les notes de deux classes de seconde du même lycée :
Question 1

Calculer la moyenne et l'écart type pour la classe de Seconde AA .

Correction
Pour la classe de Seconde AA, l'effectif total vaut : 3+1+4+6+4+5+2+1=263+1+4+6+4+5+2+1=26 .
La moyenne d'une série statistique est le réel, noté x\overline{x}, tel que :
x=n1x1+n2x2+n3x3++npxpN\overline{x}=\frac{n_{1} x_{1} +n_{2} x_{2} +n_{3} x_{3} +\ldots +n_{p} x_{p} }{N}
xA=4×3+5×1+7×4+9×6+12×4+14×5+15×2+17×126\overline{x_{A} }=\frac{4\times 3+5\times 1+7\times 4+9\times 6+12\times 4+14\times 5+15\times 2+17\times 1}{26}
xA=26426\overline{x_{A} }=\frac{264}{26}
xA=13213\overline{x_{A} }=\frac{132}{13}
xA10,15\overline{x_{A} }\approx 10,15
La variance d'une série statistique est le réel, noté VV, tel que :
V=n1(x1x)2+n2(x2x)2+n3(x3x)2++np(xpx)2NV=\frac{n_{1} \left(x_{1} -\overline{x}\right)^{2} +n_{2} \left(x_{2} -\overline{x}\right)^{2} +n_{3} \left(x_{3} -\overline{x}\right)^{2} +\ldots +n_{p} \left(x_{p} -\overline{x}\right)^{2} }{N}
Il en résulte que :
VA=(413213)2×3+(513213)2×1+(713213)2×4+(913213)2×6++(1513213)2×2+(1713213)2×126V_{A} =\frac{\left(4-\frac{132}{13} \right)^{2} \times 3+\left(5-\frac{132}{13} \right)^{2} \times 1+\left(7-\frac{132}{13} \right)^{2} \times 4+\left(9-\frac{132}{13} \right)^{2} \times 6+\ldots +\left(15-\frac{132}{13} \right)^{2}\times 2+\left(17-\frac{132}{13} \right)^{2}\times 1}{26}
VA=(480213)26V_{A} =\frac{\left(\frac{4802}{13} \right)}{26}
VA=2401169V_{A} =\frac{2401}{169}
Finalement :
VA14,21V_{A}\approx 14,21
arrondi à 10210^{-2} près.
La racine carrée de la variance est l'écart type de cette série. On note σ\sigma l'écart type.
σA=V\sigma_{A} =\sqrt{V}
σA=2401169\sigma_{A} =\sqrt{\frac{2401}{169} }
σA3,77\sigma_{A} \approx3,77
arrondi à 10210^{-2} près.
Question 2

Calculer la moyenne et l'écart type pour la classe de Seconde BB .

Correction
Pour la classe de Seconde BB, l'effectif total vaut : 3+4+4+3+1+2+4+4=253+4+4+3+1+2+4+4=25 .
La moyenne d'une série statistique est le réel, noté x\overline{x}, tel que :
x=n1x1+n2x2+n3x3++npxpN\overline{x}=\frac{n_{1} x_{1} +n_{2} x_{2} +n_{3} x_{3} +\ldots +n_{p} x_{p} }{N}
xB=4×3+5×4+7×4+9×3+12×1+14×2+15×4+17×425\overline{x_{B} }=\frac{4\times 3+5\times 4+7\times 4+9\times 3+12\times 1+14\times 2+15\times 4+17\times 4}{25}
xB=25525\overline{x_{B} }=\frac{255}{25}
xB=10,2\overline{x_{B} }=10,2
La variance d'une série statistique est le réel, noté VV, tel que :
V=n1(x1x)2+n2(x2x)2+n3(x3x)2++np(xpx)2NV=\frac{n_{1} \left(x_{1} -\overline{x}\right)^{2} +n_{2} \left(x_{2} -\overline{x}\right)^{2} +n_{3} \left(x_{3} -\overline{x}\right)^{2} +\ldots +n_{p} \left(x_{p} -\overline{x}\right)^{2} }{N}
Il en résulte que :
VB=(410,2)2×3+(510,2)2×4+(710,2)2×4++(1510,2)2×4+(1710,2)2×425V_{B} =\frac{\left(4-10,2\right)^{2} \times 3+\left(5-10,2\right)^{2} \times 4+\left(7-10,2\right)^{2} \times 4+\ldots +\left(15-10,2\right)^{2} \times 4+\left(17-10,2\right)^{2} \times 4}{25}
VB=57825V_{B} =\frac{578}{25}
Finalement :
VB=23,12V_{B}= 23,12
.
La racine carrée de la variance est l'écart type de cette série. On note σ\sigma l'écart type.
σB=VB\sigma_{B} =\sqrt{V_{B}}
σB=23,12\sigma_{B} =\sqrt{23,12 }
σB4,81\sigma_{B} \approx4,81
arrondi à 10210^{-2} près.
Question 3

Comparer les résultats obtenus pour les deux classes de Seconde.

Correction
La moyenne de la seconde AA est xA10,15\overline{x_{A} }\approx 10,15 alors que la moyenne de la seconde BB est xB=10,2\overline{x_{B} }=10,2 . On peut dire que la classe seconde BB a de meilleurs résultats en moyenne.
L'écart-type de la seconde AA vaut σA3,77\sigma_{A} \approx3,77 alors que l'écart-type de la seconde BB est σB4,81\sigma_{B} \approx4,81 . L'écart type de la seconde BB étant le plus élevé, on peut dire que la classe seconde BB a des notes moins régulières ( plus dispersés ) que celle de la seconde AA .
Question 4
D'après l'inspection académique, une classe est homogène si au moins 68%68\% des élèves appartiennent à l'intervalle [xσ;x+σ]\left[\overline{x}-\sigma ;\overline{x}+\sigma \right] .

Est ce que la classe de Seconde AA vérifie les critères de l'inspection académique?

Correction
Pour la classe AA, nous avons xA10,15\overline{x_{A} }\approx 10,15 et σA3,77\sigma_{A} \approx3,77 ainsi :
[xAσA;xA+σA]=[10,153,77;10,15+3,77]\left[\overline{x_{A} }-\sigma_{A} ;\overline{x_{A} }+\sigma_{A} \right]=\left[10,15-3,77 ;10,15+3,77 \right]
[xAσA;xA+σA]=[6,38;13,92]\left[\overline{x_{A} }-\sigma_{A} ;\overline{x_{A} }+\sigma_{A} \right]=\left[6,38 ;13,92\right]
Les élèves de la classe AA ont 4+6+4=144+6+4=14 notes dans l'intervalle [6,38;13,92]\left[6,38 ;13,92\right] soit une proportion de 14260,54\frac{14}{26}\approx0,54 autrement dit 54%54\% .
La classe Seconde AA ne vérifient pas sur cette évaluation les critères de l'inspection académique.
Question 5

Est ce que la classe de Seconde BB vérifie les critères de l'inspection académique?

Correction
Pour la classe BB, nous avons xB=10,2\overline{x_{B} }=10,2 et σB4,81\sigma_{B} \approx4,81 ainsi :
[xBσB;xB+σB]=[10,24,81;10,2+4,81]\left[\overline{x_{B} }-\sigma_{B} ;\overline{x_{B} }+\sigma_{B} \right]=\left[10,2-4,81 ;10,2+4,81 \right]
[xBσB;xB+σB]=[5,39;15,01]\left[\overline{x_{B} }-\sigma_{B} ;\overline{x_{B} }+\sigma_{B} \right]=\left[5,39 ;15,01\right]
Les élèves de la classe BB ont 4+3+1+2+4=144+3+1+2+4=14 notes dans l'intervalle [5,39;15,01]\left[5,39 ;15,01\right] soit une proportion de 14250,56\frac{14}{25}\approx0,56 autrement dit 56%56\% .
La classe Seconde AA ne vérifient pas sur cette évaluation les critères de l'inspection académique.