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Les paramètres de dispersion (Étendue, Variance, Écart-type, Coefficient de variation)

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Les paramètres de dispersion mesurent la variabilité des données autour de la moyenne.

  1. Étendue ($e$) : $e = x_{max} - x_{min}$.
  2. Variance ($V(X)$ ou $\sigma^2$) : $V(X) = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{k} n_i (x_i - \bar{x})^2 = \left( \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{k} n_i x_i^2 \right) - \bar{x}^2$.
  3. Écart-type ($\sigma$) : $\sigma = \sqrt{V(X)}$.
  4. Coefficient de variation ($CV$) : $CV = \frac{\sigma}{\bar{x}} \times 100$ (exprimé en %).

Méthodes à maîtriser

  • Calcul de la variance : Utiliser la formule de König-Huygens ($\sigma^2 = \overline{x^2} - (\bar{x})^2$) pour simplifier les calculs manuels.
  • Comparaison : Si $CV_A < CV_B$, la série A est plus homogène (moins dispersée) que la série B.
  • Unités : L'écart-type a la même unité que la série, alors que la variance est en unité au carré.

Exemples corrigés

Soit la série : 2, 4, 6.

  • $\bar{x} = (2+4+6)/3 = 4$.
  • $V = \frac{(2-4)^2 + (4-4)^2 + (6-4)^2}{3} = \frac{4+0+4}{3} = 2,67$.
  • $\sigma = \sqrt{2,67} \approx 1,63$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier de diviser par l'effectif total $N$.
  • Confondre la variance et l'écart-type (ne pas oublier la racine carrée).
  • Utiliser le $CV$ sans multiplier par 100 pour obtenir un pourcentage.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Les paramètres de dispersion (Étendue, Variance, Écart-type, Coefficient de variation)

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La variance est toujours :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que l'étendue est un paramètre de dispersion fiable ?

Non, l'étendue est très limitée car elle ne dépend que des deux valeurs extrêmes. Elle est très sensible aux valeurs aberrantes (très grandes ou très petites). Elle ne donne aucune information sur la répartition des valeurs au centre de la série.

💡 À retenir : L'étendue donne une idée rapide mais imprécise de la dispersion.

Kifach n7seb l'écart-type ila kan 3ndi tableau fih les classes ?
  1. Calcule le centre de chaque classe ($c_i$).
  2. Calcule la moyenne $\bar{x} = \frac{\sum n_i c_i}{N}$.
  3. Calcule la variance avec les centres : $V = \frac{\sum n_i c_i^2}{N} - \bar{x}^2$.
  4. Fais la racine carrée du résultat final.

💡 À retenir : Le centre de classe remplace la valeur $x_i$ dans toutes les formules.

Pourquoi on utilise le coefficient de variation au lieu de l'écart-type ?

L'écart-type est une mesure absolue (ex: en dirhams). Si tu veux comparer la dispersion des salaires (en DH) et celle des âges (en années), l'écart-type ne sert à rien. Le $CV$ est une mesure relative (sans unité) qui permet de comparer la dispersion de deux séries de natures différentes.

💡 À retenir : Le $CV$ est indispensable pour comparer l'homogénéité de deux séries.

Chno hiya l'utilité dyal la variance f l'examen ?

La variance est une étape mathématique nécessaire pour trouver l'écart-type. Elle permet de quantifier mathématiquement l'éloignement moyen des valeurs par rapport à la moyenne. Plus elle est élevée, plus les données sont dispersées.

💡 À retenir : La variance est le socle du calcul de la dispersion.

Est-ce que la variance peut être négative ?

Non, jamais. La variance est une somme de carrés (ou une moyenne de carrés), et un carré est toujours positif ou nul. Si tu trouves un résultat négatif, c'est qu'il y a une erreur de calcul dans ta formule.

💡 À retenir : $V(X) \geq 0$ toujours.

Kifach n3ref wach la série mchteta bzaf wla la ?

Tu calcules le coefficient de variation ($CV$).

  1. Si $CV$ est faible (ex: < 10%), la série est homogène (les valeurs sont proches de la moyenne).
  2. Si $CV$ est élevé, la série est hétérogène (les valeurs sont très dispersées).

💡 À retenir : Plus le $CV$ est petit, plus la série est stable.

Est-ce que l'écart-type change si on ajoute une constante à toutes les valeurs ?

Non. Si tu ajoutes une constante $k$ à chaque valeur ($x_i + k$), la moyenne augmente de $k$, mais l'écart entre les valeurs reste le même. Donc, l'écart-type ne change pas.

💡 À retenir : L'écart-type est invariant par translation.

Quelle est la différence entre écart-type et écart absolu moyen ?

L'écart-type utilise les carrés des écarts, ce qui donne plus de poids aux valeurs éloignées de la moyenne. L'écart absolu moyen utilise la valeur absolue. Dans le programme, on se concentre sur l'écart-type car il est plus utile pour les calculs statistiques avancés.

💡 À retenir : L'écart-type est le paramètre standard en statistique.

Est-ce que le coefficient de variation doit être exprimé en pourcentage ?

Oui, par convention, on multiplie le rapport $\frac{\sigma}{\bar{x}}$ par 100 pour l'exprimer en pourcentage, ce qui facilite la lecture et la comparaison entre différentes séries.

💡 À retenir : $CV$ est une valeur relative exprimée en %.

Si la moyenne est égale à 0, est-ce qu'on peut calculer le CV ?

Non, car le calcul du $CV$ implique une division par la moyenne ($\frac{\sigma}{\bar{x}}$). Si la moyenne est nulle, le calcul est impossible.

💡 À retenir : Le $CV$ n'est défini que si $\bar{x} \neq 0$.

Est-ce que l'écart-type est toujours inférieur à l'étendue ?

Oui, dans la quasi-totalité des cas pratiques, l'écart-type est nettement plus petit que l'étendue, car il mesure une dispersion "moyenne" et non la distance maximale entre les deux extrêmes.

💡 À retenir : L'étendue est une borne supérieure de la dispersion.

Comment interpréter un écart-type égal à 0 ?

Cela signifie que toutes les valeurs de la série sont identiques. Il n'y a aucune dispersion, la série est constante.

💡 À retenir : $\sigma = 0 \iff$ toutes les valeurs sont égales.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une entreprise a relevé les salaires mensuels de 5 employés (en milliers de DH) : 4, 6, 8, 10, 12.

  1. Calculer la moyenne arithmétique.
  2. Calculer la variance et l'écart-type.
  3. Calculer le coefficient de variation.
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Exercice 2

Soit la distribution des notes de 20 élèves : [0, 5[ : 4 élèves ; [5, 10[ : 6 élèves ; [10, 15[ : 8 élèves ; [15, 20[ : 2 élèves. Calculer l'écart-type.

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Exercice 3

Deux machines produisent des pièces. Machine A : $\bar{x} = 50$ mm, $\sigma = 2$ mm. Machine B : $\bar{x} = 100$ mm, $\sigma = 3$ mm. Laquelle est la plus précise (la moins dispersée) ?

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