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
ans0123…16PV = ?€1 500€1 500€1 500€1 500

Une annuité verse €1 500 à la fin de chaque année pendant 16 ans. Le taux d’intérêt est de 6 % par an. Trouvez la valeur actuelle PV de l’annuité.

A = €1 500i = 6%n = 16
PV = €
2.Valeur temps de l'argentDifficile
mois01…48…240€250 000AB = ?A4,2% / 12

Un prêt immobilier de €250 000 est remboursé par mensualités constantes sur 20 ans à 4,2 % par an, capitalisé mensuellement. Combien reste-t-il à rembourser juste après le versement de la fin de l’année 4 ? Trouvez le capital restant dû B.

P = €250 0004,2% / 12N = 240k = 48
B = €
3.VAN et TRIMoyen
ans012345−20 0009 0007 0007 5004 0006 000

Un projet coûte €20 000 aujourd’hui et rapporte €9 000, €7 000, €7 500, €4 000, €6 000 à la fin des années 1 à 5. Le coût du capital est de 5 %. Supposez que les flux arrivent régulièrement au cours de chaque année. Trouvez le délai de récupération actualisé DPB en années.

r = 5%CF0 = −20 000CF1 = 9 000CF2 = 7 000CF3 = 7 500CF4 = 4 000CF5 = 6 000
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, €8 000. 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, 8 000
r* = %
5.Prix et rendement des obligationsMoyen
semestres0123…14€35€35€35 + €1 000P = ?

Une obligation de valeur nominale €1 000 verse un coupon annuel de 7% en deux versements semestriels et arrive à échéance dans 7 ans. Le taux de rendement actuariel est de 8% par an. Trouvez le prix P de l’obligation.

F = €1 000coupon = 7%YTM = 8%n = 7
P = €
6.Prix et rendement des obligationsDifficile
ans0123…8€1 065€60€60 + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 avec un coupon annuel de 6% arrive à échéance dans 8 ans et se vend €1 065. Trouvez son taux de rendement actuariel YTM en pourcentage.

F = €1 000coupon = 6%n = 8P = €1 065
YTM = %
7.CAPM et WACCMoyen
WACC = ?capitaux propres€12 000 000re​ = 8%dette€5 000 000rd​ = 3%T = 21%

Une entreprise a des capitaux propres de €12 000 000 et une dette de €5 000 000. Son coût des capitaux propres est de 8%, son coût de la dette avant impôt de 3% et le taux d’imposition de 21%. Trouvez le WACC.

E = €12 000 000D = €5 000 000re = 8%rd = 3%T = 21%
WACC = %
8.CAPM et WACCDifficile
WACC = ?capitaux propres€15 000 000re​ = 14%obligations4 000 × €966coupon 6%, n = 4T = 25%

Une entreprise a des capitaux propres d’une valeur de marché de €15 000 000 et un coût des capitaux propres de 14%. Sa dette se compose de 4 000 obligations (valeur nominale €1 000, coupon annuel 6%, 4 ans jusqu’à l’échéance) qui cotent €966 chacune. Le taux d’imposition est de 25%. Trouvez le WACC en prenant le taux de rendement actuariel des obligations comme coût de la dette avant impôt.

E = €15 000 000re = 14%obligations: 4 000 × €966coupon = 6%n = 4T = 25%
WACC = %
9.Statistique descriptiveMoyen
152025303540455055

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 22, 59, 18, 11, 45, 30, 24.

n = 7
s =
10.Statistique descriptiveDifficile
z −2−1012

Les notes d'un examen suivent une loi normale de moyenne 60 et d'écart-type 15. Trouve le score z z d'une note de 78,75.

μ = 60σ = 15x = 78,75
z =
11.ProbabilitésMoyen
xp(x)10,3520,130,1540,250,2μ = 2,8

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

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,35, 0,1, 0,15, 0,2, 0,2
σ =
12.ProbabilitésDifficile
xp(x)00,3520,340,360,05μ

X a la loi indiquée, et Y = 2X + 4. Trouvez l’écart-type σY de Y.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,35, 0,3, 0,3, 0,05Y = 2X + 4
σY =
13.Loi normaleMoyen
−3−2−10123zaire colorée entre −z et z = 0,3182

Faites glisser z pour que l’aire colorée entre −z et z sous la courbe normale centrée réduite soit 0,3182. Trouvez z avec deux décimales.

A = 0,3182
z =
14.Loi normaleDifficile
157164171178185192199cmhaut 40%

Les les tailles des hommes adultes suivent une loi normale de moyenne 178 cm et d’écart type 7 cm. Faites glisser le seuil pour que les 40 % les plus élevés (zone colorée) soient à sa droite. Trouvez le seuil x.

μ = 178 cmσ = 7 cm40%
x = cm
15.Intervalles de confianceMoyen
n = 8, s = 2LU = ?x̄ = 106E90%

Un échantillon de 8 éléments a une moyenne de 106 et un écart-type s = 2. La population est approximativement normale. Trouvez la borne supérieure de l’intervalle de confiance à 90 % pour la moyenne.

n = 8x̄ = 106s = 290%t(7) = 1,895
borne supérieure =
16.Intervalles de confianceDifficile
σ = 39, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 390%

L’écart-type de la population est 39. Quelle taille d’échantillon n faut-il pour qu’un intervalle de confiance à 90 % pour la moyenne ait une marge d’erreur d’au plus 3 ?

σ = 39E = 390%
n =
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
t −2,01102,011

Un échantillon de 49 étudiants a une note moyenne de 98 et un écart-type d'échantillon de 10. Calcule la statistique de test t pour H₀ : μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 98s = 10n = 49
t =
18.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

Quelle taille doit avoir un échantillon pour que l'intervalle de confiance à 95 % d'une moyenne ait une marge d'erreur d'au plus 1 ? L'écart-type est 8. Trouve la plus petite taille d'échantillon n.

σ = 8E = 195%
n =
19.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy2941762182910341238xy51010203040

Le tableau donne 6 observations appariées de x = charge en kN et y = allongement en mm. Leurs sommes sont données. Trouvez le coefficient de corrélation de Pearson r à partir de ces sommes.

n = 6Σx = 42Σy = 148Σx² = 364Σy² = 4252Σxy = 1240
r =
20.Régression linéaire et corrélationDifficile
xy174719552154236025722779xy202550607080x = 20

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. On fait une nouvelle observation (20, 57). Trouvez son résidu e = y − ŷ.

n = 6(20, 57)
e =

3Solutions

1.Valeur temps de l'argent

Réponse: PV = 15159 €

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.

Facteur d’annuité

(1 − (1 + i)−n)/i = (1 − 0,3936)/0,06 = 10,11

Valeur actuelle

PV = 1 500·10,11 = €15 158,84

Réponse

PV = €15 158,84
2.Valeur temps de l'argent

Réponse: B = 215234 €

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.

Mensualité

i = 0,0035, N = 240
A = 250 000·0,0035/(1 − (1 + 0,0035)−240) = €1 541,43

Valeur actuelle des versements restants

Ce qui reste dû doit être exactement remboursé par les versements restants.

N − k = 240 − 48 = 192
B = 1541·(1 − (1 + 0,0035)−192)/0,0035 = €215 233,52

Réponse

B = €215 233,52
3.VAN et TRI

Réponse: DPB = 2,784 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: 9 000/1,05 = 8 571,43 → Σ = 8 571,43
année 2: 7 000/1,103 = 6 349,21 → Σ = 14 920,63
année 3: 7 500/1,158 = 6 478,78 → Σ = 21 399,42

Fraction de la dernière année

DPB = 2 + 5 079,37/6 478,78 = 2,784

Réponse

DPB = 2,784 ans

Le délai de récupération actualisé est toujours plus long que le délai de récupération simple (2,533 ans).

4.VAN et TRI

Réponse: r* = 5,567 %

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 = 8 000 − 2 000 = 6 000

TRI de la différence

NPVΔ(5%) = 92,32
NPVΔ(6%) = −69,08
r* = 5,567%

Réponse

r* = 5,567%

Vérification : à 5,567%, les deux VAN valent €972,77.

5.Prix et rendement des obligations

Réponse: P = 947,2 €

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.

Par période

C = €35,00, i = 0,04, N = 14

Valeur actuelle des coupons

€35,00·(1 − 0,5775)/0,04 = €369,71

Valeur actuelle du nominal

€1 000·0,5775 = €577,48

Prix

P = €947,18

Réponse

P = €947,18

Le rendement est supérieur au taux du coupon, donc l’obligation se vend avec une décote (sous le pair).

6.Prix et rendement des obligations

Réponse: YTM = 4,995 %

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

€1 065 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁸)/y + €1 000/(1 + y)⁸

Résoudre numériquement

P(4%) = €1 134,65, P(5%) = €1 064,63
YTM = 4,995%

Réponse

YTM = 4,995%
7.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 6,344 %

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 = €17 000 000, E/V = 0,7059, D/V = 0,2941

WACC

WACC = 0,7059·8% + 0,2941·3%·(1 − 0,21) = 6,344%

Réponse

WACC = 6,344%
8.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 12,21 %

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 de la dette (YTM)

966 = 60·(1 − (1 + y)−4)/y + 1000/(1 + y)4
y = 7,004%

Valeurs de marché

D = 4 000·€966 = €3 864 000
V = €18 864 000, E/V = 0,7952, D/V = 0,2048

WACC

WACC = 0,7952·14% + 0,2048·7,004%·(1 − 0,25) = 12,21%

Réponse

WACC = 12,21%
9.Statistique descriptive

Réponse: s = 16,69

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 = 209/7 = 29,86

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = (−7,857)² + 29,14² + (−11,86)² + (−18,86)² + 15,14² + 0,1429² + (−5,857)² = 1671

Écart-type

s = √(1671/6) = 16,69

Réponse

s = 16,69
10.Statistique descriptive

Réponse: z = 1,25

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 = (78,75 − 60)/15 = 1,25

Réponse

z = 1,25
11.Probabilités

Réponse: σ = 1,568

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 = 1·0,35 + 2·0,1 + 3·0,15 + 4·0,2 + 5·0,2 = 2,8

Moyenne des carrés

E(X²) = 1·0,35 + 4·0,1 + 9·0,15 + 16·0,2 + 25·0,2 = 10,3

Variance

Var(X) = 10,3 − 2,8² = 2,46
σ = √2,46 = 1,568

Réponse

σ = 1,568
12.Probabilités

Réponse: σY = 3,682

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.

Dispersion de X

μ = 2,1, Var(X) = 3,39, σX = 1,841

Changement linéaire

σY = |2|·1,841 = 3,682

Réponse

σY = 3,682

La moyenne, elle, se déplace : E(Y) = 2·2,1 + 4 = 8,2.

13.Loi normale

Réponse: z = 0,41

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 + 0,3182)/2 = 0,6591

Lire la table de z à l’envers

Trouvez 0,6591 dans la table et lisez z.

z = 0,41

Réponse

z = 0,41
14.Loi normale

Réponse: x = 179,8 cm

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) = 0,6

z d’après la table

z ≈ 0,25

Retour aux unités d’origine

x = 178 + 0,25·7 = 179,8 cm

Réponse

x = 179,8 cm
15.Intervalles de confiance

Réponse: borne supérieure = 107,3

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 = 7, t = 1,895

Marge d'erreur

E = 1,895·2/√8 = 1,34

Intervalle

106 ± 1,34 → [104,7, 107,3]

Réponse

borne supérieure = 107,3
16.Intervalles de confiance

Réponse: n = 458

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.

Résoudre pour n

n = (1,645·39/3)² = 457,3

Arrondir vers le haut

Une taille d’échantillon est un nombre entier, et arrondir vers le bas rendrait la marge trop grande.

n = 458

Réponse

n = 458
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: t = −1,4

Test sur une moyenne : la statistique de test mesure à combien d'erreurs types la moyenne de l'échantillon se trouve de la valeur affirmée dans H₀ : z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) quand σ est connu, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) quand il est estimé sur l'échantillon. Un intervalle de confiance vaut x̄ ± (valeur critique)·(erreur type).

Erreur type

SE = 10/√49 = 10/7 = 1,429

Statistique de test

t = (98 − 100)/1,429 = −1,4

Réponse

t = −1,4
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| < 2.011, donc H₀ n’est pas rejetée au seuil de 5 % (bilatéral).

18.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: n = 246

Test sur une moyenne : la statistique de test mesure à combien d'erreurs types la moyenne de l'échantillon se trouve de la valeur affirmée dans H₀ : z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) quand σ est connu, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) quand il est estimé sur l'échantillon. Un intervalle de confiance vaut x̄ ± (valeur critique)·(erreur type).

Résoudre pour n

n = (1,96·8/1)² = 245,9

Arrondir vers le haut

n = 246

Réponse

n = 246
19.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r = 0,9943

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 = 1240 − 42·148/6 = 204
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 4252 − 148²/6 = 601,3

Coefficient de corrélation

r = 204/√(70·601,3) = 0,9943

Réponse

r = 0,9943
20.Régression linéaire et corrélation

Réponse: e = 2,033

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 = 132/6 = 22
ȳ = 367/6 = 61,17

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 217

Droite de régression

b = 217/70 = 3,1
a = 61,17 − 3,1·22 = −7,033
ŷ = −7,033 + 3,1·x

Valeur prédite

ŷ = −7,033 + 3,1·20 = 54,97

Résidu

e = 57 − 54,97 = 2,033

Réponse

e = 2,033

Le point se trouve au-dessus de la droite.

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