CH IV Statistique II: les indicateurs de tendance centrale et de dispersion.

Auteur: Daniel GENELLE                              (Optimisé pour Mozilla Firefox.)  

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I) Les indicateurs de tendance centrale.
1) La moyenne d'une série statistique.
2) La médiane d'une série statistique.
3) Comparer la moyenne et la médiane pour une série statistique donnée.
II) Les indicateurs de dispersion..
1) L'étendue.
2) Le 1er et le 3ème quartile.
3) Interprétation des indicateurs de dispersion.
III) Exercices.
Exercice N°1:
Exercice N°2:
IV) Comment comparer et interpréter des indicateurs de tendance centrale.
V) Comparer deux séries statistiques à l'aide d'indicateurs de dispersion.

I) Les indicateurs de tendance centrale.

1) La moyenne d'une série statistique.

On a relevé les âges des participants à une manifestation sportive :

Âges xi 14 17 19 20 25 38 43 50
Effectifs ni 2 3 1 5 3 1 1 1

La moyenne de cette série est obtenue en divisant la somme des valeurs ni . xi par l’effectif total N.

Calculer la moyenne de cette série statistique. Donner le résultat au millième près.              

=  
━━━
 = 

Lorsque les valeurs sont regroupées en classes, la somme des valeurs est obtenue en multipliant chaque valeur centrale par l’effectif de la classe.

On peut obtenir la moyenne directement à l’aide de la calculatrice : Voir CH IV Statistique II Utilisation de la calculatrice.

On peut également utiliser un tableur pour obtenir cette moyenne. Voir Fiche Calcul des paramètres statistiques à l’aide du tableur.

L’interprétation de la moyenne est la suivante : L’âge moyen des participants à cette manifestation est de 23,765 ans.

2) La médiane d’une série statistique.

La médiane Me de la série est un nombre qui découpe la liste des âges, rangée dans l’ordre croissant, en deux listes. Si l’effectif total est impair, on obtient la médiane en prenant la valeur correspondant à l’effectif + 1 divisé par 2.
La médiane correspond ici à la     17 + 1
━━━
   = 9ième valeur.
2

On place les âges des 17 participants à la manifestation sportive dans l’ordre croissant :

mediane1.jpg

Lorsque l’effectif est pair, la médiane sera la moyenne des deux valeurs correspondantes aux rangs
 effectif
━━━
  et    effectif
━━━
 + 1.
2 2

On peut obtenir la médiane directement à l’aide de la calculatrice : Voir CH IV Statistique II Utilisation de la calculatrice.

On peut également utiliser un tableur pour obtenir cette médiane: Voir Fiche Calcul des paramètres statistiques à l’aide du tableur.

L’interprétation de la médiane est la suivante : « La moitié des participants a 20 ans et moins de 20 ans et l’autre moitié a 20 ans et plus de 20 ans. »

3) Comparer la moyenne et la médiane pour une série statistique donnée.

Les diagrammes en bâtons suivants donnent la répartition des notes au dernier contrôle sur 10 de deux groupes de 8 élèves.

moimed1.jpg moimed2.jpg

A l’aide de la calculatrice, déterminer la moyenne et la médiane pour chacun des groupes. Donner le résultat au millième près pour la moyenne et au dixième pour la médiane.              

Groupe 1 Groupe 2
= =
Me = Me =

Faites une conclusion pour chacun des groupes.

Pour le groupe 1, la moyenne des notes est 6,125 sur 10 alors que la moitié des élèves a 8,5 sur 10 et plus.

Pour le groupe 2, la moyenne des notes est 4,875 sur 10 alors que la moitié des élèves a 2,5 sur 10 et moins.

II) Les indicateurs de dispersion :

Voici la liste des notes en mathématiques, sur 20, de 28 élèves de 2nd Bac Pro. Les notes sont rangées dans l’ordre croissant.

3 8 8 8 9 9 9 10 10 10 11 11 11 11
12 12 12 13 13 13 13 14 14 14 15 16 16 16

1) L’étendue :

Répondre aux question:              

Quelle est la note la plus grande ?
Quelle est la note la plus petite ?
Calculer la différence entre ces deux notes ? =

L’étendue d’une série statistique est la différence entre la plus grande et la plus petite des valeurs de la série.

2) Le 1er et le 3ème quartile :

Les quartiles Q1 et Q3 de la série de l’exemple précédent sont deux nombres qui découpent chacun la liste des notes, rangées en ordre croissant, sur 2 lignes.
Le premier quartile Q1 est la plus petite valeur de la série telle qu’au moins 25 % des valeurs lui soient inférieures ou égales et donc 75 % supérieures ou égales.
Le troisième quartile Q3 est la plus petite valeur de la série telle qu’au moins 75 % des valeurs lui soient inférieures ou égales et donc 25 % supérieures ou égales.
On peut obtenir les quartiles directement à l’aide de la calculatrice : Voir CH IV Statistique II Utilisation de la calculatrice.

On peut également utiliser un tableur pour obtenir les quartiles. Voir Fiche Calcul des paramètres statistiques à l’aide du tableur.

Dans l’exemple précédent concernant les 28 élèves de 2nd Bac Pro, quels sont les quartiles Q1 et Q3 ?         
      

Q1 = et Q3 =


3) Interprétation des indicateurs de dispersion :

Ces indicateurs vont nous renseigner sur la dispersion des valeurs. Plus l’étendue est importante plus la dispersion sera grande.

Calculer : Q3 - Q1 ?                

Q3 - Q1= - =


Plus l’écart entre Q1 et Q3 est important, plus la dispersion est grande.

III) Exercices :

Exercice N°1 :

La répartition de près de 1 500 articles scolaires vendus ce jour dans une grande surface est illustrée par l’histogramme suivant :

Ex1.jpg

1) Établir le tableau statistique correspondant à l’histogramme et ajouter le centre des classes.
               

     Centres de classes Effectifs
[ ;  [
[ ;  [
[ ;  [
[ ;  [
[ ;  [
[ ;  [

2) Déterminer à l’aide de la calculatrice, la moyenne de cette série. Conclure par une phrase.
               

= . La moyenne des prix des articles scolaires vendus ce jour dans une grand surface est €.

Exercice N°2 :

Les tableaux ci-dessous présentent les mesures de la concentration horaire moyenne en ozone (mesurée en microgrammes par m3 d’air) durant une journée d’été, pour 2 stations, l’une située dans le Cantal, l’autre à Nimes.

Heures 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Cantal 110 120 120 117 108 106 109 120 131 138 137 135
Nimes 23 21 15 12 17 21 36 87 119 142 161 179

Heures 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Cantal 128 138 140 126 112 94 95 98 110 129 130 115
Nimes 184 190 190 198 215 212 183 160 134 109 89 68


1) Pendant combien d’heures consécutives a-t-on dépassé à Nîmes le seuil d’information, fixé à 180 γg/m3 .                

Le seuil d'information a été dépassé pendant heures, de h à h.

2) Pour chacune des deux stations, déterminer à l’aide du tableau ordonné ci-dessous la médiane, l’étendue, le premier et le troisième quartile. On arrondira au dixième si nécessaire. (On utilisera suivant les possibilités, le tableur ou la calculatrice).                

Cantal 94 95 98 106 108 109 110 110 112 115 117 120
   120 120 126 128 129 130 131 135 137 138 138 140

Nîmes 12 15 17 21 21 23 36 68 87 89 109 119
   134 142 160 161 179 183 184 190 190 198 212 215

Cantal Nîmes
= =
Etendue = Etendue =
Q1 = Q1 =
Q3 = Q3 =

3) Indiquer, en précisant les indicateurs statistiques utilisés, sur quelle(s) station(s), ce jour-là :         

a) La dispersion des mesures a été la plus importante ?                

Si on prend , on trouve avec = .

b) La moitié des mesures au moins ont été inférieures ou égales à 127 γg/m3 ?                

Il faut prendre On trouve Nîmes avec γg/m3 et le Cantal avec γg/m3. La réponse correspond .

c) 75 % des mesures au moins ont été inférieures ou égales à 132 γg/m3 ?                

Il faut prendre On trouve Nîmes avec γg/m3 et le Cantal avec γg/m3. La réponse correspond .

IV) Comment comparer et interpréter les indicateurs de tendance centrale :

Reprenons la liste des notes en mathématiques, sur 20, des 28 élèves de 2nd Bac Pro. Les notes sont rangées dans l’ordre croissant.

3 8 8 8 9 9 9 10 10 10 11 11 11 11
12 12 12 13 13 13 13 14 14 14 15 16 16 16

Contrôle n°1: Calculer la moyenne et la médiane (en arrondissant au dixième) :                

La moyenne = et la médiane Me = .


Voici les notes d’un deuxième contrôle, puis d’un troisième.

3 3 8 9 10 10 10 11 12 13 13 13 13 14
14 14 14 14 15 15 15 15 15 16 16 16 16 16

Contrôle n°2: Calculer la moyenne et la médiane (en arrondissant au dixième) :                

La moyenne = et la médiane Me = .


3 8 9 9 10 11 11 11 11 12 12 12 13 13
13 13 14 14 15 15 16 16 16 16 19 19 19 19

Contrôle n°3: Calculer la moyenne et la médiane (en arrondissant au dixième) :                

La moyenne = et la médiane Me = .


Conclusion :

La moyenne ne cesse d’augmenter, ce qui n’est pas le cas de la médiane.

La moyenne est influencée par les valeurs extrêmes. Ce n’est pas le cas de la médiane.

V) Comparer deux séries statistiques à l’aide d’indicateurs de dispersion :

Voici les températures mensuelles moyennes relevées à Brest et à Moscou durant une année.
Mois J F M A M J J A S O N D
Brest (°C) 9,1 9,4 11 12,5 15,6 18,1 20,4 20,6 18,7 15,3 11,9 10
Moscou (°C) -6,3 -4,2 1,5 10,4 18,4 21,7 23,1 21,5 15,4 8,2 1,1 -3,5

a) Déterminer pour chaque ville la température médiane annuelle (arrondir au dixième). Comparer.
               

Brest: Me = et Moscou: Me = .


des température à est à des températures à .


b) Calculer l’étendue des températures de chaque ville (arrondir au dixième).                

Brest: Etendue = et Moscou: Etendue = .


c) Pour chaque ville, déterminer l’écart inter quartile Q3 – Q1. (arrondir au dixième).                

Brest: Q3 – Q1 = et Moscou: Q3 – Q1 = .


d) Analyser la dispersion à l’aide des résultats précédents.
               

La température est homogène à qu'à .