Chapitre 06 · Seconde

Statistiques Descriptives

Moyenne, médiane, quartiles et écart-type

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Travailler Statistiques Descriptives en Seconde

Ce chapitre de statistiques descriptives en seconde te demande à la fois de comprendre la méthode et de savoir l’utiliser sur des exercices variés. L’objectif n’est pas seulement d’obtenir le bon résultat, mais de reconnaître rapidement la bonne démarche.

Prérequis

  • Bien distinguer données, fréquence, probabilité et événement.
  • Savoir organiser l’information dans un tableau ou un arbre si nécessaire.

Compétences à maîtriser

  • Modéliser une situation aléatoire et interpréter le résultat.
  • Utiliser le vocabulaire probabiliste avec précision.

Erreurs fréquentes

  • Confondre événement contraire et événement impossible.
  • Donner un résultat numérique sans interprétation.

En contrôle ou en examen : Ce type de question valorise surtout la méthode et la lecture attentive de l’énoncé.

1Facile

Indicateurs de position

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Énoncé

Les notes d'une classe sur 20 sont : 8,12,14,9,15,11,13,16,10,128, 12, 14, 9, 15, 11, 13, 16, 10, 12.
1. Calculer la moyenne xˉ\bar{x}.
2. Trouver la médiane MeMe, le premier quartile Q1Q_1 et le troisième quartile Q3Q_3.

Correction détaillée

01

Calcul de la moyenne

xˉ=8+12+14+9+15+11+13+16+10+1210=12010=12\bar{x} = \frac{8 + 12 + 14 + 9 + 15 + 11 + 13 + 16 + 10 + 12}{10} = \frac{120}{10} = 12
02

Tri et médiane

Données triées : 8,9,10,11,12,12,13,14,15,168, 9, 10, 11, \mathbf{12, 12}, 13, 14, 15, 16.
n=10n = 10 (pair) : la médiane est la moyenne des 5e et 6e valeurs :
Me=12+122=12Me = \frac{12 + 12}{2} = 12
03

Quartiles $Q_1$ et $Q_3$

Q1Q_1 = médiane de la moitié inférieure {8,9,10,11,12}\{8, 9, 10, 11, 12\} → Q1=10Q_1 = 10.
Q3Q_3 = médiane de la moitié supérieure {12,13,14,15,16}\{12, 13, 14, 15, 16\} → Q3=14Q_3 = 14.
Étendue interquartile : Q3−Q1=14−10=4Q_3 - Q_1 = 14 - 10 = 4.
2Intermédiaire

Variance et écart-type

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Énoncé

Une série de 5 valeurs a pour moyenne xˉ=6\bar{x} = 6. Les valeurs sont : 4,5,7,8,64, 5, 7, 8, 6.
Calculer la variance VV et l'écart-type σ\sigma.

Correction détaillée

01

Vérification de la moyenne

xˉ=4+5+7+8+65=305=6✓\bar{x} = \frac{4 + 5 + 7 + 8 + 6}{5} = \frac{30}{5} = 6 \checkmark
02

Calcul des écarts à la moyenne

xixi−xˉ(xi−xˉ)24−245−11711824600\begin{array}{c|c|c} x_i & x_i - \bar{x} & (x_i - \bar{x})^2 \\ \hline 4 & -2 & 4 \\ 5 & -1 & 1 \\ 7 & 1 & 1 \\ 8 & 2 & 4 \\ 6 & 0 & 0 \end{array}
03

Variance et écart-type

V=1n∑i=1n(xi−xˉ)2=4+1+1+4+05=105=2V = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n (x_i - \bar{x})^2 = \frac{4+1+1+4+0}{5} = \frac{10}{5} = 2
σ=V=2≈1,41\sigma = \sqrt{V} = \sqrt{2} \approx 1{,}41
L'écart-type mesure la dispersion autour de la moyenne.
3Facile

Moyenne pondérée et série avec effectifs

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Énoncé

Les résultats d'un contrôle dans une classe de 30 élèves sont présentés dans le tableau suivant :
Note xiEffectif ni43871212166202\begin{array}{c|c} \text{Note } x_i & \text{Effectif } n_i \\ \hline 4 & 3 \\ 8 & 7 \\ 12 & 12 \\ 16 & 6 \\ 20 & 2 \end{array}
1. Calculer la moyenne xˉ\bar{x}.
2. Déterminer la médiane.
3. Calculer l'étendue de la série.

Correction détaillée

01

Calcul de la moyenne pondérée

xˉ=∑nixi∑ni=3×4+7×8+12×12+6×16+2×2030\bar{x} = \frac{\sum n_i x_i}{\sum n_i} = \frac{3 \times 4 + 7 \times 8 + 12 \times 12 + 6 \times 16 + 2 \times 20}{30}
=12+56+144+96+4030=34830=11,6= \frac{12 + 56 + 144 + 96 + 40}{30} = \frac{348}{30} = 11{,}6
02

Détermination de la médiane

Effectifs cumulés croissants : 3,10,22,28,303, 10, 22, 28, 30.
n=30n = 30 : la médiane est la moyenne de la 15e et 16e valeur.
Les valeurs 11 à 22 correspondent à la note 1212 → les 15e et 16e valeurs valent toutes deux 1212.
Me=12Me = 12
03

Étendue et interprétation

Eˊtendue=xmax⁡−xmin⁡=20−4=16\text{Étendue} = x_{\max} - x_{\min} = 20 - 4 = 16
L'étendue de 16 points montre une forte disparité des résultats. La moyenne 11,611{,}6 et la médiane 1212 sont proches, ce qui indique une distribution relativement symétrique.
4Difficile

Diagramme en boîte et comparaison de séries

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Énoncé

Deux groupes d'élèves ont passé le même test noté sur 20. Voici les indicateurs statistiques :
- Groupe A : min =5= 5, Q1=9Q_1 = 9, Me=12Me = 12, Q3=15Q_3 = 15, max =18= 18, xˉ=11,5\bar{x} = 11{,}5
- Groupe B : min =2= 2, Q1=7Q_1 = 7, Me=11Me = 11, Q3=16Q_3 = 16, max =20= 20, xˉ=11\bar{x} = 11
1. Comparer les étendues interquartiles des deux groupes.
2. Quel groupe a les résultats les plus homogènes ?
3. Dans quel groupe la distribution est-elle asymétrique ? Justifier.

Correction détaillée

01

Calcul des étendues interquartiles

Groupe A : IQRA=Q3−Q1=15−9=6IQR_A = Q_3 - Q_1 = 15 - 9 = 6
Groupe B : IQRB=Q3−Q1=16−7=9IQR_B = Q_3 - Q_1 = 16 - 7 = 9
L'étendue interquartile du groupe A est plus faible, indiquant que les 50%50\% centraux des élèves du groupe A sont plus regroupés autour de la médiane.
02

Comparaison de l'homogénéité

Le groupe B a une étendue totale de 20−2=1820 - 2 = 18 et un IQR=9IQR = 9, contre 18−5=1318 - 5 = 13 et IQR=6IQR = 6 pour le groupe A.
Les deux indicateurs de dispersion sont plus faibles pour le groupe A : le groupe A est plus homogène.
03

Analyse de l'asymétrie

Groupe A : Me−Q1=12−9=3Me - Q_1 = 12 - 9 = 3 et Q3−Me=15−12=3Q_3 - Me = 15 - 12 = 3 → distribution symétrique autour de la médiane.
Groupe B : Me−Q1=11−7=4Me - Q_1 = 11 - 7 = 4 et Q3−Me=16−11=5Q_3 - Me = 16 - 11 = 5 → la moitié supérieure est plus étalée : distribution asymétrique à droite (quelques très bonnes notes tirent la boîte vers le haut).
5Facile

Étendue d’une série

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Énoncé

On considère la série : 12,7,15,9,18,1012, 7, 15, 9, 18, 10.
Calculer l’étendue.

Correction détaillée

01

Repérer extrêmes

Le minimum est 77 et le maximum est 1818.
02

Calcul

Eˊtendue=18−7=11\text{Étendue}=18-7=11

Énoncé

Calculer la moyenne de la série : 5,7,8,10,105, 7, 8, 10, 10.

Correction détaillée

01

Somme

5+7+8+10+10=405+7+8+10+10=40
02

Moyenne

xˉ=405=8\bar{x}=\frac{40}{5}=8
7Facile

Médiane d’une série impaire

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Énoncé

Déterminer la médiane de la série : 14,9,11,7,16,12,1014, 9, 11, 7, 16, 12, 10.

Correction détaillée

01

Tri

Données triées : 7,9,10,11,12,14,167, 9, 10, 11, 12, 14, 16.
02

Médiane

Il y a 77 valeurs, la médiane est la 4e : 11\mathbf{11}.
8Intermédiaire

Quartiles

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Énoncé

Pour la série triée 2,4,5,6,8,9,11,13,142, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 14, donner Q1Q_1, la médiane et Q3Q_3.

Correction détaillée

01

Repérage

La médiane est la 5e valeur : 88.
02

Quartiles

Moitié inférieure : 2,4,5,62,4,5,6 donc Q1=4Q_1=4 ou, avec la définition usuelle de Seconde par rang, la 3e valeur est 55.
En prenant la définition usuelle française par rang : Q1=5Q_1=5 et Q3=11Q_3=11.
9Intermédiaire

Moyenne pondérée courte

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Énoncé

Une note 88 apparaît 2 fois, la note 1010 apparaît 5 fois et la note 1414 apparaît 3 fois.
Calculer la moyenne.

Correction détaillée

01

Somme pondérée

2×8+5×10+3×14=16+50+42=1082\times 8 + 5\times 10 + 3\times 14 = 16+50+42=108
02

Division par l’effectif total

xˉ=10810=10,8\bar{x}=\frac{108}{10}=10{,}8
10Intermédiaire

Lecture d’effectifs cumulés

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Énoncé

Une série comporte les effectifs suivants :
xi1234ni3548\begin{array}{c|cccc}x_i&1&2&3&4\\\hline n_i&3&5&4&8\end{array}
Donner les effectifs cumulés croissants.

Correction détaillée

01

Addition progressive

33+5=88+4=1212+8=203 \qquad 3+5=8 \qquad 8+4=12 \qquad 12+8=20
02

Résultat

Les effectifs cumulés croissants sont 3,8,12,20\mathbf{3, 8, 12, 20}.
11Intermédiaire

Variance sur une petite série

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Énoncé

Calculer la variance de la série 1,3,51, 3, 5.

Correction détaillée

01

Moyenne

xˉ=1+3+53=3\bar{x}=\frac{1+3+5}{3}=3
02

Carrés des écarts

V=(1−3)2+(3−3)2+(5−3)23=4+0+43=83V=\frac{(1-3)^2+(3-3)^2+(5-3)^2}{3}=\frac{4+0+4}{3}=\frac{8}{3}
12Intermédiaire

Écart-type

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Énoncé

On sait que la variance d’une série vaut 99. Calculer l’écart-type.

Correction détaillée

01

Définition

L’écart-type est la racine carrée de la variance.
02

Calcul

σ=9=3\sigma=\sqrt{9}=3
13Difficile

Comparer deux dispersions

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Énoncé

Deux séries ont la même moyenne 1212.
- Série A : écart-type 1,21{,}2
- Série B : écart-type 3,53{,}5
Laquelle est la plus dispersée ?

Correction détaillée

01

Principe

Plus l’écart-type est grand, plus les valeurs sont dispersées autour de la moyenne.
02

Conclusion

La série B est la plus dispersée car 3,5>1,23{,}5 > 1{,}2.
14Difficile

Médiane avec effectifs

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Énoncé

Les valeurs 66, 99, 1212 ont pour effectifs respectifs 44, 77, 55.
Déterminer la médiane.

Correction détaillée

01

Effectif total

n=4+7+5=16n=4+7+5=16
La médiane est la moyenne des 8e et 9e valeurs.
02

Repérage

Les positions 1 à 4 valent 66, les positions 5 à 11 valent 99.
Les 8e et 9e valeurs valent donc 99.
Me=9Me=9
15Difficile

Problème de notes

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Énoncé

Une élève obtient les notes 1111, 1414, 99 et 1616.
Quelle note doit-elle obtenir au dernier contrôle pour avoir une moyenne de 1313 ?

Correction détaillée

01

Somme visée

Avec 5 notes, il faut un total de 5×13=655\times 13=65 points.
02

Calcul de la note manquante

11+14+9+16=5011+14+9+16=50
La note manquante vaut 65−50=1565-50=15.

Suivi personnel

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