Mathématiques1ère

Moyennes et médianes pondérées
Exercices corrigés

Maîtrisez les moyennes et médianes pondérées : calculs, interprétations et applications concrètes grâce à ces 5 exercices détaillés.

Concepts & Exercices
\(\bar{x} = \frac{\sum_{i=1}^{n} w_i x_i}{\sum_{i=1}^{n} w_i}\)
Moyenne pondérée
Moyenne pondérée
\(\bar{x} = \frac{\sum w_i x_i}{\sum w_i}\)
Chaque valeur a un poids
Médiane pondérée
Valeur qui sépare les données pondérées en deux parties égales
50% du poids total de chaque côté
Fréquence pondérée
\(f_i = \frac{w_i}{\sum w_i}\)
Participation relative de chaque valeur
🎯
Poids : Coefficients qui reflètent l'importance relative de chaque valeur
📊
Applications : Notes scolaires, salaires moyens, indices économiques
🔍
Différence : La médiane est moins sensible aux valeurs extrêmes que la moyenne
Exercice 1
Un élève a obtenu les notes suivantes avec coefficients : 12 (coef 3), 15 (coef 2), 10 (coef 4), 14 (coef 1). Calculer sa moyenne pondérée.
Exercice 2
Dans une entreprise, les salaires sont répartis comme suit : 1500€ (10 pers.), 2000€ (25 pers.), 3000€ (10 pers.), 4000€ (5 pers.). Calculer le salaire moyen pondéré.
Exercice 3
Voici les notes d'une classe : 8 (3 élèves), 10 (5 élèves), 12 (7 élèves), 14 (4 élèves), 16 (2 élèves). Calculer la médiane pondérée.
Exercice 4
Une série de valeurs avec leurs fréquences : 5 (freq 0.2), 10 (freq 0.3), 15 (freq 0.4), 20 (freq 0.1). Calculer la moyenne pondérée.
Exercice 5
Une usine a produit des lots de pièces avec les défauts suivants : 2% (10 lots), 5% (20 lots), 8% (15 lots), 12% (5 lots). Calculer le taux moyen de défaut.
Corrigé : Exercices 1 à 3
1 Notes scolaires
Définition :

Moyenne pondérée : La moyenne pondérée de n valeurs (x₁, x₂, ..., xₙ) affectées des coefficients (w₁, w₂, ..., wₙ) est donnée par : \(\bar{x} = \frac{\sum_{i=1}^{n} w_i x_i}{\sum_{i=1}^{n} w_i}\)

Méthode :
  1. Identifier les valeurs (notes) et leurs coefficients (poids)
  2. Multiplier chaque valeur par son coefficient
  3. Sommer les produits obtenus
  4. Sommer les coefficients
  5. Diviser la somme des produits par la somme des coefficients
Étape 1 : Identifier les données

Notes : x₁ = 12, x₂ = 15, x₃ = 10, x₄ = 14

Coefficients : w₁ = 3, w₂ = 2, w₃ = 4, w₄ = 1

Étape 2 : Calculer les produits wᵢxᵢ

w₁x₁ = 3 × 12 = 36

w₂x₂ = 2 × 15 = 30

w₃x₃ = 4 × 10 = 40

w₄x₄ = 1 × 14 = 14

Étape 3 : Calculer la somme des produits

\(\sum w_i x_i = 36 + 30 + 40 + 14 = 120\)

Étape 4 : Calculer la somme des coefficients

\(\sum w_i = 3 + 2 + 4 + 1 = 10\)

Étape 5 : Calculer la moyenne pondérée

\(\bar{x} = \frac{\sum w_i x_i}{\sum w_i} = \frac{120}{10} = 12\)

\(\bar{x} = 12\)
Réponse finale :

La moyenne pondérée de l'élève est de 12.

Règles appliquées :

Moyenne pondérée : \(\bar{x} = \frac{\sum w_i x_i}{\sum w_i}\)

Poids : Les coefficients reflètent l'importance de chaque note

Calcul : Somme des produits divisée par somme des poids

2 Salaires moyens
Définition :

Salaire moyen pondéré : Moyenne des salaires où chaque salaire est pondéré par le nombre de personnes le percevant. Cela donne un indicateur plus représentatif de la situation réelle.

Méthode :
  1. Identifier les salaires et le nombre de personnes concernées
  2. Multiplier chaque salaire par le nombre de personnes
  3. Sommer les produits obtenus
  4. Sommer les effectifs
  5. Diviser la somme des produits par la somme des effectifs
Étape 1 : Identifier les données

Salaire : x₁ = 1500, x₂ = 2000, x₃ = 3000, x₄ = 4000

Effectifs : w₁ = 10, w₂ = 25, w₃ = 10, w₄ = 5

Étape 2 : Calculer les produits wᵢxᵢ

w₁x₁ = 10 × 1500 = 15000

w₂x₂ = 25 × 2000 = 50000

w₃x₃ = 10 × 3000 = 30000

w₄x₄ = 5 × 4000 = 20000

Étape 3 : Calculer la somme des produits

\(\sum w_i x_i = 15000 + 50000 + 30000 + 20000 = 115000\)

Étape 4 : Calculer la somme des effectifs

\(\sum w_i = 10 + 25 + 10 + 5 = 50\)

Étape 5 : Calculer le salaire moyen pondéré

\(\bar{x} = \frac{\sum w_i x_i}{\sum w_i} = \frac{115000}{50} = 2300\)

\(\bar{x} = 2300€\)
Réponse finale :

Le salaire moyen pondéré dans l'entreprise est de 2300€.

Règles appliquées :

Moyenne pondérée : \(\bar{x} = \frac{\sum w_i x_i}{\sum w_i}\)

Effectifs : Utilisés comme poids dans le calcul

Représentativité : Le résultat tient compte de la distribution

3 Médiane pondérée
Définition :

Médiane pondérée : Valeur qui partage les données pondérées en deux groupes de même poids total. 50% du poids total est inférieur ou égal à cette valeur, 50% est supérieur ou égal.

Méthode :
  1. Classer les valeurs par ordre croissant
  2. Calculer les effectifs cumulés croissants
  3. Déterminer la position de la médiane (50% du poids total)
  4. Identifier la valeur correspondant à cette position
Étape 1 : Organiser les données

Valeurs : 8, 10, 12, 14, 16

Effectifs : 3, 5, 7, 4, 2

Total des effectifs : 3 + 5 + 7 + 4 + 2 = 21

Étape 2 : Calculer les effectifs cumulés croissants
NoteEffectifEffectif cumulé
833
1058
12715
14419
16221
Étape 3 : Déterminer la position de la médiane

Le total des effectifs est 21, donc 50% de 21 = 10.5

Il faut trouver la valeur telle que l'effectif cumulé dépasse 10.5

Étape 4 : Identifier la médiane

L'effectif cumulé 15 correspond à la note 12

Comme 15 > 10.5, la médiane pondérée est 12

\(\text{Médiane} = 12\)
Réponse finale :

La médiane pondérée des notes est 12. Cela signifie que 50% des élèves ont eu une note inférieure ou égale à 12.

Règles appliquées :

Médiane pondérée : Valeur qui sépare les données en deux parties égales en termes de poids

Effectifs cumulés : Outil pour localiser la position de la médiane

50% des données : Positionnée à la moitié du total pondéré

Corrigé : Exercices 4 à 5
4 Fréquences pondérées
Définition :

Fréquence pondérée : Lorsque les poids sont exprimés sous forme de fréquences (compris entre 0 et 1), la somme des poids vaut 1. La formule de la moyenne pondérée devient : \(\bar{x} = \sum f_i x_i\)

Méthode :
  1. Identifier les valeurs et leurs fréquences
  2. Multiplier chaque valeur par sa fréquence
  3. Sommer les produits obtenus
  4. Le résultat est la moyenne pondérée
Étape 1 : Identifier les données

Valeurs : x₁ = 5, x₂ = 10, x₃ = 15, x₄ = 20

Fréquences : f₁ = 0.2, f₂ = 0.3, f₃ = 0.4, f₄ = 0.1

Vérification : 0.2 + 0.3 + 0.4 + 0.1 = 1.0 ✓

Étape 2 : Calculer les produits fᵢxᵢ

f₁x₁ = 0.2 × 5 = 1.0

f₂x₂ = 0.3 × 10 = 3.0

f₃x₃ = 0.4 × 15 = 6.0

f₄x₄ = 0.1 × 20 = 2.0

Étape 3 : Calculer la somme des produits

\(\sum f_i x_i = 1.0 + 3.0 + 6.0 + 2.0 = 12.0\)

Étape 4 : Conclure

Quand les poids sont des fréquences (somme = 1), la moyenne pondérée est simplement la somme des produits.

\(\bar{x} = 12.0\)
Réponse finale :

La moyenne pondérée est de 12.0. Cette méthode est souvent utilisée pour les distributions de probabilité.

Règles appliquées :

Fréquences comme poids : \(\bar{x} = \sum f_i x_i\) quand \(\sum f_i = 1\)

Normalisation : Les fréquences sont des poids normalisés

Calcul simplifié : Pas besoin de diviser par la somme des poids

5 Taux de défaut
Définition :

Taux moyen pondéré : Moyenne des taux de défaut où chaque taux est pondéré par le nombre de lots concernés. Cela permet d'avoir un indicateur global de performance.

Méthode :
  1. Identifier les taux de défaut et le nombre de lots correspondants
  2. Multiplier chaque taux par le nombre de lots
  3. Sommer les produits obtenus
  4. Sommer les nombres de lots
  5. Diviser la somme des produits par la somme des lots
Étape 1 : Identifier les données

Taux : x₁ = 2%, x₂ = 5%, x₃ = 8%, x₄ = 12%

Nombre de lots : w₁ = 10, w₂ = 20, w₃ = 15, w₄ = 5

Étape 2 : Calculer les produits wᵢxᵢ

w₁x₁ = 10 × 2 = 20

w₂x₂ = 20 × 5 = 100

w₃x₃ = 15 × 8 = 120

w₄x₄ = 5 × 12 = 60

Étape 3 : Calculer la somme des produits

\(\sum w_i x_i = 20 + 100 + 120 + 60 = 300\)

Étape 4 : Calculer la somme des lots

\(\sum w_i = 10 + 20 + 15 + 5 = 50\)

Étape 5 : Calculer le taux moyen pondéré

\(\bar{x} = \frac{\sum w_i x_i}{\sum w_i} = \frac{300}{50} = 6\)

\(\bar{x} = 6\%\)
Réponse finale :

Le taux moyen de défaut est de 6%. Cela signifie que sur l'ensemble des lots, le taux de défaut moyen pondéré par le nombre de lots est de 6%.

Règles appliquées :

Moyenne pondérée : \(\bar{x} = \frac{\sum w_i x_i}{\sum w_i}\)

Application industrielle : Indicateur de performance global

Représentativité : Le résultat tient compte de la distribution des lots

Cours bien détaillé
\(\bar{x} = \frac{\sum_{i=1}^{n} w_i x_i}{\sum_{i=1}^{n} w_i}\)
Moyenne pondérée
🎯
Définition : La moyenne pondérée attribue à chaque valeur un poids reflétant son importance relative dans le calcul de la moyenne.
📊
Médiane pondérée : Valeur qui partage les données en deux parties égales en termes de poids total.
📐
Sensibilité : La moyenne est sensible aux valeurs extrêmes, la médiane moins.
📝
Applications : Notes scolaires, indicateurs économiques, analyses démographiques.
💡
Conseil : Toujours vérifier que les poids sont positifs et que la somme des poids n'est pas nulle
🔍
Attention : La médiane pondérée n'est pas la même chose que la médiane des valeurs non pondérées
Astuce : Quand les poids sont des fréquences, la somme des poids vaut 1
📋
Méthode : Organiser les données dans un tableau pour faciliter les calculs
Vérification : La moyenne pondérée est comprise entre la valeur minimale et maximale
Méthodes de calcul :
  • Moyenne pondérée : \(\bar{x} = \frac{\sum w_i x_i}{\sum w_i}\)
  • Fréquence pondérée : \(f_i = \frac{w_i}{\sum w_i}\)
  • Médiane pondérée : Valeur qui partage les données en deux parties de même poids
  • Effectifs cumulés : Outil pour déterminer la médiane pondérée
Règles importantes :
  • \(w_i \geq 0\) pour tout i (les poids sont positifs)
  • \(\sum w_i \neq 0\) (la somme des poids n'est pas nulle)
  • \(\min(x_i) \leq \bar{x} \leq \max(x_i)\) (la moyenne est comprise entre min et max)
  • La médiane divise l'effectif total en deux parties égales
  • La moyenne est influencée par les valeurs extrêmes, pas la médiane
\(\sum_{i=1}^{n} f_i = 1 \text{ où } f_i = \frac{w_i}{\sum w_i}\)
Normalisation des fréquences
Moyennes et médianes pondérées Statistiques descriptives avancées