Mathématiques1ère

Tableaux de séries statistiques
Exercices corrigés

Maîtrisez les tableaux de séries statistiques : construction, lecture, interprétation et calculs de paramètres grâce à ces 5 exercices détaillés.

Concepts & Exercices
\(f_i = \frac{n_i}{N} \text{ et } F_i = \frac{N_i}{N}\)
Fréquences et fréquences cumulées
Effectif
\(n_i\)
Nombre d'observations
Fréquence
\(f_i = \frac{n_i}{N}\)
Proportion de chaque valeur
Effectif cumulé
\(N_i = \sum_{j=1}^{i} n_j\)
Nombre cumulé d'observations
🎯
Organisation : Les tableaux permettent de structurer et analyser les données statistiques
📊
Regroupement : Les données peuvent être regroupées en classes pour simplifier l'analyse
🔍
Calculs : Moyenne, médiane, quartiles peuvent être déterminés à partir des tableaux
Exercice 1
Voici les notes d'une classe de 30 élèves : 8, 10, 12, 10, 14, 8, 12, 15, 10, 12, 14, 8, 10, 12, 15, 10, 12, 14, 8, 10, 12, 15, 10, 12, 14, 8, 10, 12, 15, 10. Compléter le tableau statistique.
Exercice 2
Une enquête sur le nombre d'heures passées devant l'écran par semaine chez 50 élèves a donné : 0-5h (8 élèves), 6-10h (15 élèves), 11-15h (20 élèves), 16-20h (7 élèves). Regrouper en classes et compléter le tableau.
Exercice 3
À partir du tableau de l'exercice 1, calculer la moyenne, la médiane et le mode de la série.
Exercice 4
Dans une entreprise de 200 employés, les salaires mensuels sont répartis comme suit : [1000-1500[ (40), [1500-2000[ (80), [2000-3000[ (60), [3000-5000[ (20). Calculer le salaire moyen.
Exercice 5
Le tableau suivant présente la répartition des âges dans une association : [10-20[ (5), [20-30[ (12), [30-40[ (18), [40-50[ (10), [50-60[ (5). Calculer l'âge médian.
Corrigé : Exercices 1 à 3
1 Tableau statistique
Définition :

Tableau statistique : Représentation organisée des données d'une série statistique. Il contient généralement les modalités (valeurs), les effectifs, les fréquences, les effectifs cumulés et les fréquences cumulées.

Méthode :
  1. Identifier les différentes valeurs prises par la variable
  2. Compter l'effectif de chaque valeur
  3. Calculer les fréquences (effectif / effectif total)
  4. Calculer les effectifs cumulés croissants
  5. Calculer les fréquences cumulées croissantes
Étape 1 : Identifier les valeurs distinctes

Les notes sont : 8, 10, 12, 14, 15

Étape 2 : Compter les effectifs

Note 8 : apparait 4 fois

Note 10 : apparait 7 fois

Note 12 : apparait 7 fois

Note 14 : apparait 4 fois

Note 15 : apparait 4 fois

Étape 3 : Calculer les fréquences

Total des effectifs : N = 4 + 7 + 7 + 4 + 4 = 26

Fréquence de 8 : f₈ = 4/26 ≈ 0.154

Fréquence de 10 : f₁₀ = 7/26 ≈ 0.269

Fréquence de 12 : f₁₂ = 7/26 ≈ 0.269

Fréquence de 14 : f₁₄ = 4/26 ≈ 0.154

Fréquence de 15 : f₁₅ = 4/26 ≈ 0.154

Étape 4 : Calculer les effectifs cumulés croissants

8 : 4

10 : 4 + 7 = 11

12 : 11 + 7 = 18

14 : 18 + 4 = 22

15 : 22 + 4 = 26

Étape 5 : Calculer les fréquences cumulées croissantes

8 : 4/26 ≈ 0.154

10 : 11/26 ≈ 0.423

12 : 18/26 ≈ 0.692

14 : 22/26 ≈ 0.846

15 : 26/26 = 1.000

NoteEffectifFréquenceEffectif cumuléFréquence cumulée
840.15440.154
1070.269110.423
1270.269180.692
1440.154220.846
1540.154261.000
Réponse finale :

Le tableau statistique complet est présenté ci-dessus.

Règles appliquées :

Effectif total : N = Σ nᵢ

Fréquence : fᵢ = nᵢ / N

Effectif cumulé : Nᵢ = Σ nⱼ pour j ≤ i

Fréquence cumulée : Fᵢ = Nᵢ / N

2 Regroupement en classes
Définition :

Classes : Groupement des valeurs en intervalles. Chaque classe a une borne inférieure, une borne supérieure, une amplitude et une valeur centrale (milieu de la classe).

Méthode :
  1. Identifier les classes et leurs effectifs
  2. Calculer l'amplitude de chaque classe
  3. Déterminer la valeur centrale de chaque classe
  4. Calculer les fréquences et fréquences cumulées
Étape 1 : Identifier les classes et leurs effectifs

Classe [0-5[ : 8 élèves

Classe [6-10[ : 15 élèves

Classe [11-15[ : 20 élèves

Classe [16-20[ : 7 élèves

Effectif total : N = 8 + 15 + 20 + 7 = 50

Étape 2 : Calculer les amplitudes et centres des classes

[0-5[ : amplitude = 5, centre = (0+5)/2 = 2.5

[6-10[ : amplitude = 4, centre = (6+10)/2 = 8

[11-15[ : amplitude = 4, centre = (11+15)/2 = 13

[16-20[ : amplitude = 4, centre = (16+20)/2 = 18

Étape 3 : Calculer les fréquences

[0-5[ : f₁ = 8/50 = 0.16

[6-10[ : f₂ = 15/50 = 0.30

[11-15[ : f₃ = 20/50 = 0.40

[16-20[ : f₄ = 7/50 = 0.14

Étape 4 : Calculer les effectifs et fréquences cumulés

Effectifs cumulés : 8, 23, 43, 50

Fréquences cumulées : 0.16, 0.46, 0.86, 1.00

ClasseCentreEffectifFréquenceEff. cumuléFréq. cumulée
[0-5[2.580.1680.16
[6-10[8150.30230.46
[11-15[13200.40430.86
[16-20[1870.14501.00
Réponse finale :

Le tableau de regroupement en classes est présenté ci-dessus.

Règles appliquées :

Centre de classe : (borne inf + borne sup) / 2

Amplitude : borne supérieure - borne inférieure

Fréquence : effectif de la classe / effectif total

3 Paramètres statistiques
Définition :

Moyenne : \(\bar{x} = \frac{\sum n_i x_i}{N}\). Médiane : Valeur qui partage la série en deux parties égales. Mode : Valeur(s) la plus fréquente.

Méthode :
  1. Calculer la moyenne à partir du tableau
  2. Déterminer la médiane en utilisant les effectifs cumulés
  3. Identifier le mode comme la valeur avec l'effectif le plus élevé
Étape 1 : Calculer la moyenne

\(\bar{x} = \frac{\sum n_i x_i}{N} = \frac{4 \times 8 + 7 \times 10 + 7 \times 12 + 4 \times 14 + 4 \times 15}{26}\)

\(\bar{x} = \frac{32 + 70 + 84 + 56 + 60}{26} = \frac{302}{26} \approx 11.62\)

Étape 2 : Déterminer la médiane

Effectif total N = 26, donc N/2 = 13

On cherche la valeur qui correspond à l'effectif cumulé ≥ 13

Effectif cumulé de 10 : 11 < 13

Effectif cumulé de 12 : 18 ≥ 13

Donc Me = 12

Étape 3 : Identifier le mode

Les notes 10 et 12 ont le plus grand effectif (7)

Donc Mo = 10 et 12 (distribution bimodale)

\(\bar{x} \approx 11.62, \text{Me} = 12, \text{Mo} = 10 \text{ et } 12\)
Réponse finale :

Moyenne ≈ 11.62, Médiane = 12, Mode = 10 et 12

Règles appliquées :

Moyenne : \(\bar{x} = \frac{\sum n_i x_i}{N}\)

Médiane : Valeur où l'effectif cumulé atteint N/2

Mode : Valeur(s) avec l'effectif maximal

Corrigé : Exercices 4 à 5
4 Salaire moyen
Définition :

Salaire moyen pondéré : Moyenne des centres de classes pondérée par les effectifs de chaque classe. \(\bar{x} = \frac{\sum n_i c_i}{N}\) où cᵢ est le centre de la classe i.

Méthode :
  1. Calculer le centre de chaque classe
  2. Multiplier chaque centre par l'effectif de la classe
  3. Sommer les produits obtenus
  4. Diviser par l'effectif total
Étape 1 : Calculer les centres des classes

[1000-1500[ : c₁ = (1000+1500)/2 = 1250

[1500-2000[ : c₂ = (1500+2000)/2 = 1750

[2000-3000[ : c₃ = (2000+3000)/2 = 2500

[3000-5000[ : c₄ = (3000+5000)/2 = 4000

Étape 2 : Calculer les produits nᵢcᵢ

40 × 1250 = 50000

80 × 1750 = 140000

60 × 2500 = 150000

20 × 4000 = 80000

Étape 3 : Calculer la somme des produits

∑ nᵢcᵢ = 50000 + 140000 + 150000 + 80000 = 420000

Étape 4 : Calculer le salaire moyen

Effectif total : N = 40 + 80 + 60 + 20 = 200

\(\bar{x} = \frac{420000}{200} = 2100\)

\(\bar{x} = 2100€\)
Réponse finale :

Le salaire moyen est de 2100€.

Règles appliquées :

Moyenne pondérée : \(\bar{x} = \frac{\sum n_i c_i}{N}\)

Centre de classe : (borne inf + borne sup) / 2

Application : Calcul de moyenne pour données regroupées en classes

5 Âge médian
Définition :

Médiane pour données en classes : Valeur qui partage la série en deux parties égales. Pour les données regroupées, on utilise l'interpolation linéaire dans la classe médiane.

Méthode :
  1. Calculer l'effectif total N
  2. Déterminer la position de la médiane : N/2
  3. Identifier la classe médiane (celle qui contient la médiane)
  4. Utiliser l'interpolation linéaire dans la classe médiane
Étape 1 : Calculer l'effectif total

N = 5 + 12 + 18 + 10 + 5 = 50

Étape 2 : Déterminer la position de la médiane

N/2 = 50/2 = 25

On cherche la valeur qui correspond à l'effectif cumulé ≥ 25

Étape 3 : Calculer les effectifs cumulés

[10-20[ : 5

[20-30[ : 5 + 12 = 17

[30-40[ : 17 + 18 = 35

[40-50[ : 35 + 10 = 45

[50-60[ : 45 + 5 = 50

Étape 4 : Identifier la classe médiane

L'effectif cumulé 35 correspond à la classe [30-40[

C'est donc la classe médiane

Étape 5 : Calculer la médiane par interpolation

Classe médiane : [30-40[, amplitude = 10

Effectif cumulé avant la classe médiane = 17

Effectif dans la classe médiane = 18

Position de la médiane = 25

Position relative dans la classe = 25 - 17 = 8

Me = 30 + (8/18) × 10 = 30 + 4.44 = 34.44

\(\text{Me} \approx 34.44 \text{ ans}\)
Réponse finale :

L'âge médian est d'environ 34.44 ans.

Règles appliquées :

Médiane interpolée : Me = borne inf + (position - eff. cum. inf) × amplitude / eff. de la classe

Classe médiane : Contient la valeur qui partage la série en deux parties égales

Interpolation linéaire : Hypothèse de répartition uniforme dans la classe

Cours bien détaillé
\(f_i = \frac{n_i}{N} \text{ et } F_i = \frac{N_i}{N}\)
Fréquences et fréquences cumulées
🎯
Définition : Un tableau statistique organise les données d'une série statistique avec les effectifs, fréquences, et cumuls.
📊
Classes : Groupement des valeurs en intervalles pour simplifier l'analyse des données continues.
📐
Paramètres : Moyenne, médiane, mode, quartiles permettent de résumer la série.
📝
Applications : Analyse de données, études statistiques, économie, démographie.
💡
Conseil : Toujours vérifier que la somme des effectifs égale l'effectif total
🔍
Attention : Dans les classes, les bornes sont inclusives à gauche et exclusives à droite
Astuce : La somme des fréquences doit être égale à 1
📋
Méthode : Organiser les données dans un tableau pour faciliter les calculs
Vérification : La dernière fréquence cumulée doit être égale à 1
Formules importantes :
  • Fréquence : \(f_i = \frac{n_i}{N}\)
  • Moyenne : \(\bar{x} = \frac{\sum n_i x_i}{N}\)
  • Médiane interpolée : \(Me = L_i + \frac{(N/2 - N_{i-1}) \times c}{n_i}\)
  • Variance : \(V = \frac{\sum n_i(x_i - \bar{x})^2}{N}\)
Règles importantes :
  • \(\sum n_i = N\) (somme des effectifs = effectif total)
  • \(\sum f_i = 1\) (somme des fréquences = 1)
  • \(0 \leq f_i \leq 1\) (chaque fréquence est comprise entre 0 et 1)
  • \(0 \leq F_i \leq 1\) (chaque fréquence cumulée est comprise entre 0 et 1)
  • \(F_i \leq F_{i+1}\) (les fréquences cumulées sont croissantes)
\(\sum_{i=1}^{k} f_i = 1 \text{ et } \sum_{i=1}^{k} n_i = N\)
Propriétés fondamentales
Tableaux de séries statistiques Statistiques descriptives avancées