Moyenne et linéarité, ajout ou retrait d’une valeur, médiane et quartiles, écart type, comparaison de séries ; séries regroupées en classes : histogramme, moyenne, fréquences cumulées et classe médiane.
À propos de cette page
Des exercices corrigés de statistiques de 2nde, classés en six cas et par difficulté : fréquences et angles d’un diagramme circulaire, moyennes pondérées et linéarité, note manquante, médiane et quartiles d’une série ou d’un tableau, effet d’une valeur extrême, variance et écart type, comparaison avec des résumés en cinq nombres, histogrammes, moyenne exacte ou estimée d’une série en classes, polygone des fréquences cumulées et classe médiane. Les questions « Justifier » ont une rédaction modèle.
26 exercices, classés par cas comme le cours. Écris ta réponse, puis « Vérifier ».
Cas 1Moyenne et linéarité de la moyenne
Réflexe — je calcule la somme (ou je la retrouve avec N × moyenne), je divise par l’effectif ; pour y = ax + b, la moyenne devient a × moyenne + b. Revoir la méthode →
Exercice 1★★★Facile
Calculer chaque moyenne.
Durées de sommeil, en heures, de six nuits : ; ; ; ; ; . Moyenne : h
Somme : pour nuits. h.
Buts marqués par match : valeurs ; ; ; ; , effectifs ; ; ; ; . Moyenne : but par match
matchs. but par match.
Une série de valeurs a pour moyenne . La somme des valeurs vaut
La somme vaut .
Exercice 2★★★Facile
Utiliser la linéarité de la moyenne, sans revenir aux valeurs.
Des distances ont pour moyenne miles. On les convertit en kilomètres avec . Moyenne en km :
Linéarité de la moyenne avec et : km.
Des prix ont pour moyenne €. Le magasin applique une remise de sur chaque prix (on multiplie par ). Nouveau prix moyen : €
Chaque prix devient : €.
Démontrer que si l’on multiplie chacune des notes par (notes ramenées sur ), la moyenne est multipliée par . Si la moyenne était , elle devient
Rédaction attendue. Notons les notes et leur somme, donc . Les nouvelles notes ont pour somme . La nouvelle moyenne vaut . Ici : .
Exercice 3★★★Facile
Un sondage sur le mode de transport principal donne les effectifs suivants : voiture ; transports en commun ; vélo ; marche .
Fréquence de la voiture : %
Effectif total : . , soit .
Angle du secteur « vélo » dans un diagramme circulaire : °
Fréquence du vélo : . Angle : °. Contrôle : les quatre angles ; ; ; font bien °.
Exercice 4★★★Moyen
Un élève obtient en mathématiques (coefficient ), en français (coefficient ), en anglais (coefficient ) et en histoire (coefficient ).
Moyenne générale :
Somme des coefficients : . .
Le coefficient de l’anglais passe à , les autres sont inchangés. Nouvelle moyenne :
Coefficients ; ; ; , de somme . .
Justifier sans calcul que la moyenne a baissé, puis donner la note d’anglais qui, avec le coefficient , laisserait la moyenne générale inchangée :
Rédaction attendue. La note d’anglais, , est inférieure à : lui donner plus de poids tire la moyenne vers le bas. Avec une note et le coefficient , la moyenne vaut . On veut , soit , donc et .
Exercice 5★★★Difficile
Un même devoir est donné à deux groupes. Le groupe A compte élèves et a pour moyenne ; le groupe B compte élèves et a pour moyenne .
Moyenne des élèves :
Sommes des notes : et , soit pour élèves. .
Un élève annonce comme moyenne générale. Expliquer son erreur. Écart entre sa valeur et la vraie moyenne :
Rédaction attendue. La demi-somme donne le même poids aux deux groupes, comme s’ils avaient le même effectif. Or A compte élèves et B seulement : la moyenne générale est pondérée par les effectifs et se rapproche de . La demi-somme vaut , la vraie moyenne : l’écart est de point.
Moyenne qu’aurait dû avoir le groupe B pour que la moyenne des élèves soit (celle de A restant ) :
Notons cette moyenne : , donc , et .
Exercice 6★★★Difficile
Un professeur obtient une moyenne de sur les copies d’une classe. Il s’aperçoit qu’un élève absent a été compté avec la note .
Somme des notes :
.
Moyenne des élèves présents :
La note n’ajoute rien à la somme : les présents totalisent points. . Retirer une valeur inférieure à la moyenne fait monter la moyenne.
Démontrer qu’en ajoutant point à chacune des copies des présents, leur moyenne augmente de , puis la donner :
Rédaction attendue. Les notes deviennent : c’est , et par linéarité de la moyenne, . (Les écarts à la moyenne ne changent pas : l’écart type est inchangé.)
On revient aux notes de départ. Quelle note donner à l’élève absent pour que la moyenne des soit exactement ?
La somme doit valoir . Les autres notes totalisent , donc la note cherchée est .
Cas 2Médiane, quartiles et diagramme en boîte
Réflexe — je range la série, je compte N, je calcule les rangs, puis je lis les valeurs (effectifs cumulés s’il y a un tableau). Revoir la méthode →
Exercice 7★★★Facile
Nombre de messages reçus en une journée par huit personnes : ; ; ; ; ; ; ; .
Médiane : messages
La série est rangée et est pair : est la demi-somme des valeurs de rangs et . messages.
Étendue : messages
Étendue messages.
et
, entier : est la valeur de rang , soit . : est la valeur de rang , soit .
Exercice 8★★★Facile
On interroge foyers sur leur nombre de vélos. Valeurs : ; ; ; ; . Effectifs : ; ; ; ; .
Médiane : vélo(s)
Effectifs cumulés croissants : ; ; ; ; . est pair : demi-somme des rangs et . Les rangs à ont la valeur , donc .
et
, arrondi à : le rang a la valeur , donc . , arrondi à : les rangs à ont la valeur , donc .
Écart interquartile :
: les de foyers centraux ont ou vélos.
Exercice 9★★★Moyen
Durées, en minutes, de sept appels d’un service client : ; ; ; ; ; ; .
Médiane : min
est impair : est la valeur de rang , soit min.
On retire l’appel de min. Nouvelle médiane : min
Il reste ; ; ; ; ; , avec : min.
On ajoute plutôt à la série de départ un appel de min. Nouvelle médiane : min
Série : ; ; ; ; ; ; ; , : min.
La durée était une erreur de saisie pour . Justifier que la médiane ne change pas, puis donner la nouvelle moyenne : min
Rédaction attendue. Remplacer par laisse cette valeur à la dernière place : l’ordre et le rang ne changent pas, donc min. La moyenne passe de à min : la moyenne dépend de la taille de chaque valeur, la médiane seulement des rangs.
Exercice 10★★★Difficile
La série ; ; ; ; ; est rangée dans l’ordre croissant, et sa médiane vaut .
Démontrer que
Rédaction attendue. est pair : la médiane est la demi-somme des valeurs de rangs et , soit . On résout : , donc . On vérifie que : la série reste rangée.
et
, arrondi à : . , arrondi à : .
On ajoute la valeur à la série. Nouvelle médiane :
Série : ; ; ; ; ; ; , : la médiane est la valeur de rang , soit .
Cas 3Variance et écart type
Réflexe — moyenne, écarts, carrés multipliés par les effectifs, somme divisée par N, racine carrée ; une translation ne change pas l’écart type. Revoir la méthode →
Exercice 11★★★Facile
Série : ; ; ; ; . Valeur approchée au centième pour l’écart type.
Moyenne :
.
Variance :
Écarts : ; ; ; ; . .
Écart type :
.
Exercice 12★★★Facile
Des sacs de farine ont une masse moyenne de g et un écart type de g.
On ajoute à chaque masse celle de l’emballage, g. Nouvel écart type : g
Ajouter à chaque valeur ne change aucun écart à la moyenne : l’écart type reste g (la moyenne, elle, passe à g).
On exprime les masses en kilogrammes (on divise chaque masse par ). Nouvel écart type : kg
Diviser par , c’est multiplier par : kg.
La fonction ecart_type du cours, appelée sur la liste [3, 5], renvoie
La moyenne vaut ; les écarts valent et , leurs carrés et : s vaut . La variance vaut et la fonction renvoie (Python affiche 1.0).
Exercice 13★★★Moyen
Masses, en kilogrammes, de cinq colis : ; ; ; ; . Valeur approchée au centième pour l’écart type.
Moyenne : kg
kg.
Variance :
Écarts : ; ; ; ; . (en kg²).
Écart type : kg
kg.
Exercice 14★★★Difficile
Six températures relevées à midi, en °C, rangées dans l’ordre croissant : ; ; ; ; ; . Leur moyenne vaut .
La somme vaut ; or , donc , et .
Écart type, au centième : °C
Écarts à : ; ; ; ; ; . , donc °C.
On ajoute °C à chacune des six valeurs. Démontrer que l’écart type ne change pas. Nouvelle moyenne : °C
Rédaction attendue. Notons . Par linéarité, °C. Chaque écart vaut : les écarts sont inchangés, donc la variance et l’écart type aussi (). Une translation déplace la série sans changer sa dispersion.
Cas 4Comparer deux séries
Réflexe — je compare les positions, puis les dispersions, je surveille les valeurs extrêmes, et je conclus par une phrase. Revoir la méthode →
Exercice 15★★★Facile
Notes de Lina : ; ; ; ; . Notes de Tom : ; ; ; ; .
Moyenne commune aux deux élèves :
Lina : . Tom : .
Écart type de Lina :
Écarts : ; ; ; ; . , donc .
Justifier lequel des deux est le plus régulier. L’écart type de Tom est environ fois plus grand (au dixième).
Rédaction attendue. Écarts de Tom : ; ; ; ; . , donc . Les moyennes sont égales, on compare les dispersions : . Les notes de Lina sont bien plus resserrées autour de : Lina est la plus régulière.
Exercice 16★★★Moyen
Résumé du nombre de livres empruntés en un an par les adhérents d’une médiathèque : minimum ; ; ; ; maximum .
Étendue : livres
livres.
Écart interquartile : livres
livres : c’est la largeur de la boîte du diagramme en boîte.
Justifier qu’on connaît une proportion minimale d’adhérents ayant emprunté entre et livres : %
Rédaction attendue. Par définition des quartiles, moins de des adhérents ont emprunté strictement moins de livres, et au moins en ont emprunté au plus . Donc plus de ont emprunté entre et livres : au moins . (Ce résumé ne permet pas de calculer la moyenne : il ne dit rien de la répartition dans chaque quart.)
Exercice 17★★★Moyen
Temps, en minutes, pour terminer un cross. Garçons : minimum , , , , maximum . Filles : minimum , , , , maximum .
Écart interquartile des garçons : min
min.
Écart interquartile des filles : min
min.
Justifier quel groupe est le plus homogène. Étendue des garçons : min
Rédaction attendue. Les médianes sont proches ( et min). L’écart interquartile des filles ( min) est plus petit que celui des garçons ( min), et leur étendue ( min) aussi, celle des garçons valant min. Le groupe des filles est le plus homogène.
Exercice 18★★★Difficile
Durées, en secondes, mises par cinq robots pour une tâche. Série : ; ; ; ; . Série : ; ; ; ; . Valeurs approchées au centième.
Moyenne de : s
s (contre s pour ).
Médiane commune à et : s
Les deux séries sont rangées, : la médiane est la valeur de rang , soit s dans les deux cas.
Écart type de : s
Écarts à : ; ; ; ; . , donc s.
Écart type de : s. Expliquer quels indicateurs résistent au remplacement de par .
Rédaction attendue. Écarts à : ; ; ; ; . , donc s. Moyenne et écart type utilisent la valeur de chaque donnée : ils bondissent ( ; ). La médiane ne dépend que des rangs : elle reste s. En présence d’une valeur extrême, on décrit la série par le couple médiane / écart interquartile.
Cas 5Séries en classes : histogramme et moyenne
Réflexe — centre = (a + b) ÷ 2 ; moyennes des classes connues : moyenne pondérée exacte ; sinon centres et « ≈ ». Revoir la méthode →
Exercice 19★★★Facile
L’histogramme donne l’âge des adhérents d’un club de randonnée.
Amplitude des classes : ans
Chaque classe a pour amplitude ans.
Centre de la classe :
.
Nombre d’adhérents de moins de ans :
Classes et : adhérents.
Justifier qu’on ne peut obtenir qu’une valeur approchée de l’âge moyen, puis la calculer : ans
Rédaction attendue. On ne connaît que l’effectif de chaque classe : on suppose les âges répartis uniformément dans chaque classe et on remplace chacun par le centre de sa classe. Centres : ; ; ; ; . ans.
Exercice 20★★★Facile
Dans un histogramme dont toutes les classes ont la même amplitude, le rectangle de la classe mesure cm de haut et représente personnes.
Hauteur du rectangle d’une classe de personnes : cm
Les hauteurs sont proportionnelles aux effectifs : cm représente personnes, donc personnes correspondent à cm.
Effectif d’une classe dont le rectangle mesure cm : personnes
personnes.
Exercice 21★★★Moyen
Temps de trajet domicile–lycée de élèves. Pour chaque classe, on connaît l’effectif et la moyenne des temps de la classe : : élèves, moyenne min ; : élèves, moyenne min ; : élèves, moyenne min ; : élèves, moyenne min.
Moyenne exacte des temps : min
Moyenne pondérée des moyennes des classes : min.
Moyenne estimée avec les centres des classes : min
Centres : ; ; ; . min.
Justifier laquelle des deux valeurs est la moyenne des temps. Écart entre les deux : min
Rédaction attendue. La somme des temps d’une classe vaut son effectif multiplié par sa moyenne : la première formule additionne donc les vrais totaux, et min est la moyenne exacte. La seconde remplace chaque temps par le centre de sa classe, ce qui suppose une répartition uniforme : min n’est qu’une estimation. L’écart vaut min.
Exercice 22★★★Difficile
Les salariés d’une entreprise sont répartis selon la distance domicile–travail, en km. : salariés, distance moyenne km ; : salariés, distance moyenne ; : salariés, distance moyenne km. La distance moyenne des salariés est km.
Démontrer que km
Rédaction attendue. La somme des distances vaut km. C’est aussi . Donc , soit et km. On vérifie que appartient bien à la classe .
Distance moyenne estimée avec les centres des classes : km
Centres : ; ; . km, un peu en dessous de la vraie moyenne.
Cas 6Fréquences cumulées et classe médiane
Réflexe — effectifs cumulés croissants, première classe qui atteint N ÷ 2, puis proportionnalité dans cette classe. Revoir la méthode →
Exercice 23★★★Facile
Temps de réponse, en secondes, de joueurs à une question de quiz : : ; : ; : ; : .
Effectif cumulé croissant de la classe :
joueurs ont répondu en moins de s.
Fréquence cumulée croissante de la classe : %
Effectif cumulé : . , soit .
Classe médiane : [ ; [
. Effectifs cumulés : ; ; ; . Le cumul passe de à : la première classe qui atteint est .
Exercice 24★★★Facile
Le polygone des fréquences cumulées croissantes donne la distance parcourue en une tournée par les livreurs d’une entreprise (toutes les fréquences cumulées sont des multiples de ).
Pourcentage de livreurs ayant parcouru moins de km : %
Le point d’abscisse a pour ordonnée .
Pourcentage de livreurs ayant parcouru au moins km : %
ont parcouru moins de km, donc au moins km.
Médiane estimée, au dixième : km
L’ordonnée est atteinte entre les points et . Sur ce segment, on monte de points de pourcentage en km ; il faut monter de points : km.
Exercice 25★★★Moyen
Masses, en grammes, de pommes : : ; : ; : ; : .
Justifier la classe médiane : [ ; [
Rédaction attendue. . Effectifs cumulés croissants : ; ; ; . À la fin de , le cumul vaut ; à la fin de , il vaut . La première classe dont le cumul atteint est : c’est la classe médiane.
Médiane estimée (répartition uniforme dans la classe médiane), au centième : g
Il manque pommes parmi les de la classe, d’amplitude g : g.
Exercice 26★★★Difficile
Tailles, en cm, de adolescents : : ; : ; : ; : ; : .
Taille moyenne estimée, au dixième : cm
. Centres : ; ; ; ; . cm.
Justifier la classe médiane, puis estimer la médiane au dixième : cm
Rédaction attendue. Effectifs cumulés : ; ; ; ; . : le cumul passe de (moins que ) à (plus que ), donc la classe médiane est . En supposant les tailles réparties uniformément : cm.
Pourcentage d’adolescents mesurant au moins cm, au dixième : %
adolescents. , soit environ .
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