Entraînement au CFA Level I : méthodes quantitatives et obligations : pack de révision

Formulaires, étapes clés de la méthode pour chaque thème et 20 exercices, avec les corrigés complets à la fin.

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1Formules et méthodes

Valeur temps de l'argent

Valeur future
FV = PV·(1 + i)n
Valeur actuelle
PV = FV/(1 + i)n
Plusieurs périodes par an
i = r/m, N = m·n
Annuités, valeur actuelle
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
Annuités, valeur future
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

Méthode

  1. Tracez un axe du temps avec chaque flux de trésorerie et sa date.
  2. Faites correspondre le taux à la période : un taux mensuel pour des versements mensuels.
  3. Utilisez FV = PV·(1 + i)ⁿ pour les montants uniques et les formules d’annuités pour les versements constants.
  4. Vérifiez le signe et l’ordre de grandeur de la réponse.

VAN et TRI

Valeur actuelle nette
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
Flux égaux
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
Taux de rendement interne
le r pour lequel NPV = 0
Décision
accepter si NPV > 0 (ou IRR > rendement exigé)

Méthode

  1. Listez tous les flux de trésorerie avec leur année ; l’investissement de l’année 0 est négatif.
  2. Actualisez chaque flux : CFt/(1 + r)t.
  3. Additionnez-les pour obtenir la VAN. Une valeur positive signifie que le projet rapporte plus que r.
  4. Pour le TRI, trouvez le taux qui annule la VAN, par tâtonnement ou par interpolation.

Prix et rendement des obligations

Prix de l’obligation
P = C·(1 − (1 + y)−n)/y + F/(1 + y)n
Coupons semestriels
C/2, y/2 et 2n périodes
Rendement courant
C/P
Prix et rendement
rendement en hausse → prix en baisse

Méthode

  1. Trouvez le coupon par période et le rendement par période.
  2. Prix = valeur actuelle des coupons (une annuité) + valeur actuelle de la valeur nominale.
  3. Pour des coupons semestriels, prenez la moitié du coupon, la moitié du rendement et deux fois plus de périodes.
  4. Vérification : si le rendement est supérieur au taux du coupon, le prix est inférieur à la valeur nominale.

CAPM et WACC

CAPM
re = rf + β·(rm − rf)
WACC
E/V·re + D/V·rd·(1 − T)
Valeur de l’entreprise
V = E + D

Statistique descriptive

Moyenne
x̄ = Σx/n
Écart-type d’échantillon
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Médiane
valeur du milieu des données triées
Score z
z = (x − μ)/σ
Loi normale
68% dans ±1σ, 95% dans ±2σ

Probabilités

Complémentaire
P(not A) = 1 − P(A)
Formule d’addition
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Événements indépendants
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilité conditionnelle
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Loi binomiale
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Loi normale

Score z
z = (x − μ)/σ
En dessous de x
P(X < x) = Φ(z)
Au-dessus de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre deux valeurs
Φ(z2) − Φ(z1)
Centile
x = μ + z·σ

Méthode

  1. Convertissez la valeur en score z : z = (x − μ)/σ.
  2. Lisez Φ(z), l’aire à gauche de z.
  3. Pour l’aire à droite, utilisez 1 − Φ(z) ; pour un intervalle, soustrayez les deux aires à gauche.
  4. Pour un centile, procédez à l’envers : trouvez z pour l’aire, puis x = μ + z·σ.

Intervalles de confiance

σ connu
x̄ ± z·σ/√n
σ inconnu
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z critique
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Taille d’échantillon
n = (z·σ/E)², rounded up

Méthode

  1. Choisissez entre z (σ de la population connu) et t (seulement l’écart type s de l’échantillon, avec n − 1 degrés de liberté).
  2. Trouvez la valeur critique pour le niveau de confiance.
  3. Marge d’erreur : E = valeur critique × écart type/√n.
  4. Intervalle : x̄ ± E.

Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Test z pour une moyenne
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Test t pour une moyenne
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilatéral à 5%
rejeter H0 si |z| > 1,96
Intervalle de confiance
x̄ ± z·σ/√n

Méthode

  1. Énoncez H₀ et H₁ et déterminez si le test est unilatéral ou bilatéral.
  2. Calculez la statistique de test : (x̄ − μ₀)/(σ/√n), ou avec s et t.
  3. Comparez avec la valeur critique ou trouvez la valeur p.
  4. Rejetez H₀ si la statistique dépasse la valeur critique (p inférieure à α), et énoncez la conclusion en mots.

Régression linéaire et corrélation

Sommes des carrés
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Pente
b = Sxy/Sxx
Ordonnée à l’origine
a = ȳ − b·x̄
Corrélation
r = Sxy/√(SxxSyy)
Résidu
e = y − ŷ

2Exercices

1.Valeur temps de l'argentMoyen
ans01234567PV = ?€10 000

Tu as besoin de €10 000 dans 7 ans. Un compte rapporte 6 % par an, capitalisés trimestriellement. Combien dois-tu déposer aujourd'hui ? Calcule la valeur actuelle PV.

FV = €10 0006% / 4n = 7
PV = €
2.Valeur temps de l'argentDifficile
mois0123…84€50€50€50FV = ?

Tu épargnes €50 à la fin de chaque mois pendant 7 ans. Le compte rapporte 2,4 % par an, capitalisés mensuellement. Combien as-tu épargné à la fin ? Calcule FV.

A = €502,4% / 12N = 84
FV = €
3.VAN et TRIMoyen
ans012345−40 00015 50017 50017 00014 0009 500

Un projet coûte €40 000 aujourd’hui et rapporte €15 500, €17 500, €17 000, €14 000, €9 500 à la fin des années 1 à 5. Le coût du capital est de 10 %. Supposez que les flux arrivent régulièrement au cours de chaque année. Trouvez le délai de récupération actualisé DPB en années.

r = 10%CF0 = −40 000CF1 = 15 500CF2 = 17 500CF3 = 17 000CF4 = 14 000CF5 = 9 500
DPB = ans
4.VAN et TRIDifficile
r (%)NPVABr* = ?0

Le projet A coûte €10 000 et rapporte €6 000, €4 000, €2 000 à la fin des années 1 à 3. Le projet B coûte €15 000 et rapporte €4 000, €6 000, €8 500. Trouvez le taux d’indifférence r* pour lequel les deux projets ont la même VAN, en pourcentage.

A: −10 000, 6 000, 4 000, 2 000B: −15 000, 4 000, 6 000, 8 500
r* = %
5.Prix et rendement des obligationsMoyen
ans01234€927C = ?C = ?C = ? + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 arrive à échéance dans 4 ans et verse des coupons annuels. Elle se vend €927 quand le taux de rendement actuariel est de 4%. Trouvez le taux du coupon c en pourcentage.

F = €1 000n = 4P = €927YTM = 4%
c = %
6.Prix et rendement des obligationsDifficile
ans0123456€1 105€60€60 + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 avec un coupon annuel de 6% arrive à échéance dans 6 ans et se vend €1 105. Trouvez son taux de rendement actuariel YTM en pourcentage.

F = €1 000coupon = 6%n = 6P = €1 105
YTM = %
7.CAPM et WACCMoyen
WACC = ?actions ordinaires€5 000 000re​ = 13%actions de préférence€1 000 000rp​ = 6,5%dette€4 000 000rd​ = 5%T = 21%

Une entreprise est financée par des actions ordinaires valant €5 000 000, des actions privilégiées valant €1 000 000 et une dette valant €4 000 000. Le coût des capitaux propres est de 13%, le coût des actions privilégiées de 6,5% et le coût de la dette avant impôt de 5%. Le taux d’imposition est de 21%. Trouvez le WACC.

E = €5 000 000Ps = €1 000 000D = €4 000 000re = 13%rp = 6,5%rd = 5%T = 21%
WACC = %
8.CAPM et WACCDifficile
WACC = ?capitaux propres4 000 000 × €21,50D0​ = €3,00g = 3%dette€86 000 000rd​ = 6%T = 21%

Une entreprise a 4 000 000 actions cotant €21,50 ; la valeur comptable de ses capitaux propres est de €34 400 000. Elle vient de verser un dividende de €3,00 par action, et les dividendes croissent de 3% par an. Sa dette a une valeur de marché de €86 000 000 et un coût avant impôt de 6%. Le taux d’imposition est de 21%. Trouvez le WACC en utilisant le modèle de croissance des dividendes pour le coût des capitaux propres.

N = 4 000 000P0 = €21,50capitaux propres comptables = €34 400 000D0 = €3,00g = 3%D = €86 000 000rd = 6%T = 21%
WACC = %
9.Statistique descriptiveMoyen
152025303540455055

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 59, 40, 14, 18, 47, 53.

n = 6
s =
10.Statistique descriptiveDifficile
z −2−1012

Les notes d'un examen suivent une loi normale de moyenne 100 et d'écart-type 8. Trouve le score z z d'une note de 88.

μ = 100σ = 8x = 88
z =
11.ProbabilitésMoyen
xp(x)00,110,320,3530,25μ = 1,75

Pour la loi indiquée, trouvez l’écart-type σ de X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,1, 0,3, 0,35, 0,25
σ =
12.ProbabilitésDifficile
€p(x)−20,6880,3980,02

Un jeu coûte 2 € pour jouer. Vous gagnez 10 € avec la probabilité 0,3 et 100 € avec la probabilité 0,02 ; sinon vous ne gagnez rien. La mise n’est pas remboursée. Trouvez le gain net espéré E(G) par partie.

mise = €2€10: p = 0,3€100: p = 0,02
E(G) = €
13.Loi normaleMoyen
−3−2−10123zaire colorée à droite de z = 0,2546

Faites glisser z pour que l’aire colorée sous la courbe normale centrée réduite, à droite de z, soit 0,2546. Trouvez z avec deux décimales.

A = 0,2546
z =
14.Loi normaleDifficile
235240245250255260265gbas 80%

Les les masses des sachets suivent une loi normale de moyenne 250 g et d’écart type 5 g. Faites glisser le seuil pour que les 80 % les plus bas (zone colorée) soient à sa gauche. Trouvez le seuil x.

μ = 250 gσ = 5 g80%
x = g
15.Intervalles de confianceMoyen
n = 16, s = 18,5L = ?Ux̄ = 97E90%

Un échantillon de 16 éléments a une moyenne de 97 et un écart-type s = 18,5. La population est approximativement normale. Trouvez la borne inférieure de l’intervalle de confiance à 90 % pour la moyenne.

n = 16x̄ = 97s = 18,590%t(15) = 1,753
borne inférieure =
16.Intervalles de confianceDifficile
n = 25Lσ = ?s = 5,895%

Les diamètres de 25 arbres usinés ont un écart-type d’échantillon de 5,8 µm. En supposant les diamètres normalement distribués, trouvez la borne supérieure σ de l’intervalle de confiance à 95 % pour l’écart-type de la population. Avec df = 24, 2,5 % de la loi du χ² se trouve en dessous de 12,401 et 2,5 % au-dessus de 39,364.

n = 25s = 5,8 µmχ² = 12,401, 39,364
σ = µm
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
2,46p = ?

La moyenne d’une population est censée valoir 80 ; l’écart-type de la population est connu et vaut 16. Un échantillon aléatoire de 64 observations a une moyenne de 84,92. Testez H₀ : μ = 80 contre H₁ : μ > 80. Trouvez la valeur p p.

μ₀ = 80σ = 16n = 64x̄ = 84,92H₁: μ > μ₀
p =
18.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
−1,961,96z = ?

Dans un essai, 125 patients sur 250 sous traitement A guérissent, et 39 sur 100 sous traitement B. En utilisant la proportion commune, trouvez la statistique de test z pour H₀ : p₁ = p₂.

x₁ = 125n₁ = 250x₂ = 39n₂ = 100
z =
19.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy126226324419519xy242025

Le tableau donne 5 observations appariées de x = âge de la voiture en années et y = prix en k€. Leurs sommes sont données. Trouvez le coefficient de corrélation de Pearson r à partir de ces sommes.

n = 5Σx = 15Σy = 114Σx² = 55Σy² = 2650Σxy = 321
r =
20.Régression linéaire et corrélationDifficile
xy1777209223111261322915132162xy202530100150ŷ = 122

Le tableau donne 6 observations appariées de x = température en °C et y = glaces vendues. Utilisez la droite des moindres carrés ŷ = a + b·x. Pour quelle valeur x la droite prédit-elle ŷ = 122 ?

n = 6ŷ = 122
x =

3Solutions

1.Valeur temps de l'argent

Réponse: PV = 6591 €

Valeur temps de l'argent : l'argent d'aujourd'hui vaut plus que la même somme plus tard, car il peut rapporter des intérêts. Avec un taux i par période, un montant croît en FV = PV·(1 + i)n. Une suite de paiements égaux (une annuité) s'évalue en additionnant chaque paiement, ce qui donne les formules d'annuités.

Taux et nombre de périodes

i = 0,06/4 = 0,015
N = 4·7 = 28

Valeur actuelle

PV = FV/(1 + i)N = 10 000/1,517 = €6 590,99

Réponse

PV = €6 590,99
2.Valeur temps de l'argent

Réponse: FV = 4568 €

Valeur temps de l'argent : l'argent d'aujourd'hui vaut plus que la même somme plus tard, car il peut rapporter des intérêts. Avec un taux i par période, un montant croît en FV = PV·(1 + i)n. Une suite de paiements égaux (une annuité) s'évalue en additionnant chaque paiement, ce qui donne les formules d'annuités.

Taux mensuel et nombre de versements

i = 0,024/12 = 0,002
N = 12·7 = 84

Valeur future des versements

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 50·(1,183 − 1)/0,002 = €4 568,45

Réponse

FV = €4 568,45

Tu as versé toi-même €4 200 ; le reste, ce sont des intérêts.

3.VAN et TRI

Réponse: DPB = 2,896 ans

Délai de récupération : le temps nécessaire pour que les flux de trésorerie cumulés remboursent l’investissement initial. On suppose que la trésorerie arrive régulièrement au cours de chaque année, donc la dernière partie est une fraction d’année. Le délai de récupération simple ignore la valeur temps de l’argent ; le délai de récupération actualisé utilise à la place les flux actualisés.

Flux actualisés et cumulés

année 1: 15 500/1,1 = 14 090,91 → Σ = 14 090,91
année 2: 17 500/1,21 = 14 462,81 → Σ = 28 553,72
année 3: 17 000/1,331 = 12 772,35 → Σ = 41 326,07

Fraction de la dernière année

DPB = 2 + 11 446,28/12 772,35 = 2,896

Réponse

DPB = 2,896 ans

Le délai de récupération actualisé est toujours plus long que le délai de récupération simple (2,412 ans).

4.VAN et TRI

Réponse: r* = 8,144 %

Taux d’indifférence : le taux d’actualisation pour lequel deux projets ont la même VAN. C’est le TRI de la différence de leurs flux (B − A). En dessous, le projet aux flux plus tardifs et plus importants a la VAN la plus élevée ; au-dessus, c’est l’autre qui l’emporte.

Différence des flux

ΔCF0 = −15 000 − (−10 000) = −5 000
ΔCF1 = 4 000 − 6 000 = −2 000
ΔCF2 = 6 000 − 4 000 = 2 000
ΔCF3 = 8 500 − 2 000 = 6 500

TRI de la différence

NPVΔ(8%) = 22,74
NPVΔ(9%) = −132,31
r* = 8,144%

Réponse

r* = 8,144%

Vérification : à 8,144%, les deux VAN valent €549,66.

5.Prix et rendement des obligations

Réponse: c = 1,989 %

Prix d’une obligation : le prix d’une obligation est la valeur actuelle de ses flux, actualisés au taux de rendement actuariel (YTM) : les coupons forment une annuité et la valeur nominale est remboursée à l’échéance. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. Quand le rendement est supérieur au taux du coupon, l’obligation cote en dessous du pair, et inversement.

Valeur actuelle du nominal

1000·(1 + 0,04)−4 = €854,80

Coupon

C = (927 − 854,80)/3,63 = €19,89

Taux du coupon

c = 19,89/1000 = 1,989%

Réponse

c = 1,989%
6.Prix et rendement des obligations

Réponse: YTM = 3,997 %

Prix d’une obligation : le prix d’une obligation est la valeur actuelle de ses flux, actualisés au taux de rendement actuariel (YTM) : les coupons forment une annuité et la valeur nominale est remboursée à l’échéance. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. Quand le rendement est supérieur au taux du coupon, l’obligation cote en dessous du pair, et inversement.

Équation du rendement

€1 105 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁶)/y + €1 000/(1 + y)⁶

Résoudre numériquement

P(3%) = €1 162,52, P(4%) = €1 104,84
YTM = 3,997%

Réponse

YTM = 3,997%
7.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 8,73 %

Coût du capital : le CAPM (MEDAF) donne la rentabilité exigée par les actionnaires : re = rf + β·(rm − rf). Le coût moyen pondéré du capital combine capitaux propres et dette selon leurs valeurs de marché : WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), avec V = E + D. Les intérêts sont fiscalement déductibles, d’où le facteur (1 − T).

Pondérations

V = 5 000 000 + 1 000 000 + 4 000 000 = €10 000 000
E/V = 0,5, Ps/V = 0,1, D/V = 0,4

WACC

WACC = 0,5·13% + 0,1·6,5% + 0,4·5%·(1 − 0,21) = 8,73%

Réponse

WACC = 8,73%
8.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 11,06 %

Coût du capital : le CAPM (MEDAF) donne la rentabilité exigée par les actionnaires : re = rf + β·(rm − rf). Le coût moyen pondéré du capital combine capitaux propres et dette selon leurs valeurs de marché : WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), avec V = E + D. Les intérêts sont fiscalement déductibles, d’où le facteur (1 − T).

Coût des capitaux propres

D1 = 3·1,03 = €3,09
re = 3,09/21,5 + 0,03 = 17,37%

Valeurs de marché

E = 4 000 000·€21,50 = €86 000 000
V = €172 000 000, E/V = 0,5, D/V = 0,5

WACC

WACC = 0,5·17,37% + 0,5·6%·(1 − 0,21) = 11,06%

Réponse

WACC = 11,06%
9.Statistique descriptive

Réponse: s = 18,58

Statistique descriptive : la moyenne est la somme divisée par n ; la médiane est la valeur du milieu des données triées (la moyenne des deux valeurs du milieu si n est pair). L'écart-type d'échantillon est s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un score z = (x − μ)/σ indique à combien d'écarts-types une valeur se trouve de la moyenne.

Moyenne

x̄ = 231/6 = 38,5

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = 20,5² + 1,5² + (−24,5)² + (−20,5)² + 8,5² + 14,5² = 1726

Écart-type

s = √(1726/5) = 18,58

Réponse

s = 18,58
10.Statistique descriptive

Réponse: z = −1,5

Statistique descriptive : la moyenne est la somme divisée par n ; la médiane est la valeur du milieu des données triées (la moyenne des deux valeurs du milieu si n est pair). L'écart-type d'échantillon est s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un score z = (x − μ)/σ indique à combien d'écarts-types une valeur se trouve de la moyenne.

Centrer-réduire

z = (88 − 100)/8 = −1,5

Réponse

z = −1,5
11.Probabilités

Réponse: σ = 0,9421

Variables aléatoires discrètes : une loi de probabilité énumère chaque valeur x que peut prendre la variable avec sa probabilité p(x) ; les probabilités sont comprises entre 0 et 1 et leur somme vaut 1. L’espérance (moyenne) est E(X) = Σx·p(x), la moyenne à long terme. La variance est Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², et l’écart-type σ = √Var(X). Pour un changement linéaire Y = aX + b : E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) et σY = |a|·σX ; ajouter une constante ne change pas la dispersion.

Moyenne

μ = 0·0,1 + 1·0,3 + 2·0,35 + 3·0,25 = 1,75

Moyenne des carrés

E(X²) = 0·0,1 + 1·0,3 + 4·0,35 + 9·0,25 = 3,95

Variance

Var(X) = 3,95 − 1,75² = 0,8875
σ = √0,8875 = 0,9421

Réponse

σ = 0,9421
12.Probabilités

Réponse: E(G) = 3 €

Variables aléatoires discrètes : une loi de probabilité énumère chaque valeur x que peut prendre la variable avec sa probabilité p(x) ; les probabilités sont comprises entre 0 et 1 et leur somme vaut 1. L’espérance (moyenne) est E(X) = Σx·p(x), la moyenne à long terme. La variance est Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², et l’écart-type σ = √Var(X). Pour un changement linéaire Y = aX + b : E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) et σY = |a|·σX ; ajouter une constante ne change pas la dispersion.

Résultats nets

G: 8 (p = 0,3), 98 (p = 0,02), −2 (p = 0,68)

Espérance

E(G) = 8·0,3 + 98·0,02 − 2·0,68 = 3 €

Réponse

E(G) = 3 €

Une valeur positive signifie que vous gagnez de l’argent en moyenne.

13.Loi normale

Réponse: z = 0,66

D’une aire à z : Φ(z) est l’aire à gauche de z. Pour une aire A de la queue gauche, trouvez dans la table le z tel que Φ(z) = A. Une aire A de la queue droite signifie Φ(z) = 1 − A. Une aire centrale A entre −z et z laisse (1 − A)/2 dans chaque queue, donc Φ(z) = (1 + A)/2. Pour une valeur x, utilisez x = μ + zσ.

Aire à gauche de z

Φ(z) = 1 − 0,2546 = 0,7454

Lire la table de z à l’envers

Trouvez 0,7454 dans la table et lisez z.

z = 0,66

Réponse

z = 0,66
14.Loi normale

Réponse: x = 254,2 g

D’une aire à z : Φ(z) est l’aire à gauche de z. Pour une aire A de la queue gauche, trouvez dans la table le z tel que Φ(z) = A. Une aire A de la queue droite signifie Φ(z) = 1 − A. Une aire centrale A entre −z et z laisse (1 − A)/2 dans chaque queue, donc Φ(z) = (1 + A)/2. Pour une valeur x, utilisez x = μ + zσ.

Aire à gauche

Φ(z) = 0,8

z d’après la table

z ≈ 0,84

Retour aux unités d’origine

x = 250 + 0,84·5 = 254,2 g

Réponse

x = 254,2 g
15.Intervalles de confiance

Réponse: borne inférieure = 88,89

Intervalle de confiance pour une moyenne : x̄ ± marge d’erreur. Si l’écart-type σ de la population est connu, la marge vaut z·σ/√n ; si l’on ne dispose que de l’écart-type de l’échantillon s, utilisez t à n − 1 degrés de liberté : t·s/√n. Valeurs critiques : z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Pour obtenir une marge E ou moins, il faut n ≥ (z·σ/E)², arrondi à l’entier supérieur.

Valeur critique

df = n − 1 = 15, t = 1,753

Marge d'erreur

E = 1,753·18,5/√16 = 8,108

Intervalle

97 ± 8,108 → [88,89, 105,1]

Réponse

borne inférieure = 88,89
16.Intervalles de confiance

Réponse: σ = 8,069 µm

Intervalle pour une variance : (n − 1)s²/σ² suit une loi du χ² à n − 1 degrés de liberté. L’intervalle à 95 % pour σ² va de (n − 1)s² divisé par la valeur supérieure du χ² (2,5 % au-dessus) à (n − 1)s² divisé par la valeur inférieure du χ² (2,5 % en dessous) ; l’intervalle pour σ est la racine carrée des deux bornes. Il n’est pas symétrique autour de s.

Somme des carrés

(n − 1)s² = 24·5,8² = 807,4

Bornes pour σ²

807,4/39,364 = 20,51
807,4/12,401 = 65,1

Borne pour σ

σ = √65,1 = 8,069 µm

Réponse

σ = 8,069 µm

Intervalle à 95 % pour σ : [4,529, 8,069] µm.

17.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: p = 0,006947

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

Statistique de test

SE = σ/√n = 16/√64 = 2
z = (84,92 − 80)/2 = 2,46

Aire de la queue

Φ(2,46) = 0,9931
1 − Φ(2,46) = 0,0069

Valeur p

p = 0,006947

Réponse

p = 0,006947

p ≤ 0,05, donc H₀ est rejetée au seuil de 5 %.

18.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: z = 1,863

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

Proportions des échantillons

p̂₁ = 125/250 = 0,5
p̂₂ = 39/100 = 0,39
p̂ = 164/350 = 0,4686

Erreur type sous H₀

SE = √(0,4686·0,5314·(1/250 + 1/100)) = 0,05904

Statistique de test

z = (0,5 − 0,39)/0,05904 = 1,863

Réponse

z = 1,863

|z| < 1,96, donc H₀ n’est pas rejetée au seuil de 5 % (bilatéral).

19.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r = −0,9317

Régression par les moindres carrés : avec x̄ et ȳ les moyennes, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² et Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la droite ŷ = a + b·x a pour pente b = Sxy/Sxx et pour ordonnée à l’origine a = ȳ − b·x̄ ; elle passe donc toujours par (x̄, ȳ). Le coefficient de corrélation de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) est compris entre −1 et 1 ; r² est la part de la variation de y expliquée par la droite.

Sommes centrées

Sxy = 321 − 15·114/5 = −21
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 2650 − 114²/5 = 50,8

Coefficient de corrélation

r = −21/√(10·50,8) = −0,9317

Réponse

r = −0,9317
20.Régression linéaire et corrélation

Réponse: x = 24,7

Régression par les moindres carrés : avec x̄ et ȳ les moyennes, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² et Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la droite ŷ = a + b·x a pour pente b = Sxy/Sxx et pour ordonnée à l’origine a = ȳ − b·x̄ ; elle passe donc toujours par (x̄, ȳ). Le coefficient de corrélation de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) est compris entre −1 et 1 ; r² est la part de la variation de y expliquée par la droite.

Moyennes

x̄ = 147/6 = 24,5
ȳ = 725/6 = 120,8

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 934,5

Droite de régression

b = 934,5/157,5 = 5,933
a = 120,8 − 5,933·24,5 = −24,53
ŷ = −24,53 + 5,933·x

Résoudre pour x

x = (122 − (−24,53))/5,933 = 24,7

Réponse

x = 24,7

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