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
ans012PV = ?€5 000

Tu as besoin de €5 000 dans 2 ans. Un compte rapporte 3 % par an, capitalisés trimestriellement. Combien dois-tu déposer aujourd'hui ? Calcule la valeur actuelle PV.

FV = €5 0003% / 4n = 2
PV = €
2.Valeur temps de l'argentDifficile
mois0123…36€20 000A?AAA

Un prêt de €20 000 est remboursé par mensualités égales sur 3 ans. Le taux d'intérêt est de 3 % par an, capitalisés mensuellement. Calcule la mensualité A.

P = €20 0003% / 12N = 36
A = €
3.VAN et TRIMoyen
ans0123−60 00017 00028 00029 000

Un investissement de €60 000 donne ces flux à la fin des années 1 à 3 : €17 000, €28 000, €29 000. Le coût du capital est de 9 %. Calcule la valeur actuelle nette NPV.

r = 9%CF0 = −60 000CF1 = 17 000CF2 = 28 000CF3 = 29 000
NPV = €
4.VAN et TRIDifficile
ans0123456−10 0002 5002 5002 5002 5002 5002 500

Un investissement de €10 000 rapporte €2 500 à la fin de chaque année pendant 6 ans. Trouvez son taux de rendement interne IRR en pourcentage.

C0 = €10 000CF = €2 500n = 6
IRR = %
5.Prix et rendement des obligationsMoyen
ans0123…14P€80€80€80 + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 verse un coupon annuel de 8% et arrive à échéance dans 14 ans. Son taux de rendement actuariel passe de 4% à 5%. De combien ΔP le prix de l’obligation varie-t-il ?

F = €1 000coupon = 8%n = 14y1 = 4%y2 = 5%
ΔP = €
6.Prix et rendement des obligationsDifficile
ans0123…9€1 070€60€60 + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 avec un coupon annuel de 6% arrive à échéance dans 9 ans et se vend €1 070. Trouvez son taux de rendement actuariel YTM en pourcentage.

F = €1 000coupon = 6%n = 9P = €1 070
YTM = %
7.CAPM et WACCMoyen
WACC = ?actions ordinaires€4 000 000re​ = 13%actions de préférence€1 500 000rp​ = 6,5%dette€4 000 000rd​ = 5%T = 25%

Une entreprise est financée par des actions ordinaires valant €4 000 000, des actions privilégiées valant €1 500 000 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 25%. Trouvez le WACC.

E = €4 000 000Ps = €1 500 000D = €4 000 000re = 13%rp = 6,5%rd = 5%T = 25%
WACC = %
8.CAPM et WACCDifficile
rf​ = 1,5%, rm​ − rf​ = 4%D/E = 0,25capitaux propresβL​ = 0,9detteD/E = 0,6capitaux propresre​ = ?detteT = 25,8%

Les actions d’une entreprise ont un bêta de 0,9 pour son ratio dette/capitaux propres actuel de 0,25. Elle prévoit de porter ce ratio à 0,6. Le taux d’imposition est de 25,8%, le taux sans risque de 1,5% et la prime de risque du marché de 4%. Trouvez le coût des capitaux propres re après ce changement.

βL = 0,9D/E1 = 0,25D/E2 = 0,6T = 25,8%rf = 1,5%rm − rf = 4%
re = %
9.Statistique descriptiveMoyen
2025303540455055

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 55, 58, 31, 36, 51, 27, 16.

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

Les notes d'un examen suivent une loi normale de moyenne 500 et d'écart-type 40. Trouve le score z z d'une note de 580.

μ = 500σ = 40x = 580
z =
11.ProbabilitésMoyen
rouges: 8bleues: 4

Un sac contient 8 boules rouges et 4 bleues. Tu tires deux boules sans remettre la première. Quelle est la probabilité P que les deux soient rouges ?

8 / 4
P =
12.ProbabilitésDifficile
n = 5, p = 0,4: P(X = 4) = ?k012345

Un test comporte 5 QCM. Une étudiante qui répond au hasard a chaque réponse juste avec une probabilité 0,4, indépendamment. Quelle est la probabilité P d'avoir exactement 4 bonnes réponses ?

n = 5p = 0,4k = 4
P =
13.Loi normaleMoyen
510 kg524,7 kgT = X₁ + … + X₆?

Les masses de passagers avec bagages sont indépendantes et normales, de moyenne 85 kg et d’écart-type 12 kg. Trouvez la probabilité P que la masse totale de 6 d’entre eux dépasse 524,7 kg. Arrondissez z à deux décimales.

μ = 85 kgσ = 12 kgn = 6> 524,7 kg
P =
14.Loi normaleDifficile
10 cm0X − Y?

Les tailles X des hommes et Y des femmes d’un groupe sont indépendantes et normales : X a pour moyenne 180 cm et pour écart-type 10 cm, Y a pour moyenne 170 cm et pour écart-type 12 cm. Trouvez la probabilité P que X soit supérieure à Y. Arrondissez z à deux décimales.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
15.Intervalles de confianceMoyen
n = 20, s = 13,5LU = ?x̄ = 36,5E95%

Un échantillon de 20 éléments a une moyenne de 36,5 et un écart-type s = 13,5. La population est approximativement normale. Trouvez la borne supérieure de l’intervalle de confiance à 95 % pour la moyenne.

n = 20x̄ = 36,5s = 13,595%t(19) = 2,093
borne supérieure =
16.Intervalles de confianceDifficile
μ₁ − μ₂, t(24) = 2,0640LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

On teste deux engrais. Groupe de parcelles 1 : 5 parcelles, rendement moyen 17,5 kg, écart-type 4 kg. Groupe de parcelles 2 : 21 parcelles, moyenne 7,5 kg, écart-type 4,5 kg. Supposez les variances égales (t avec variance commune, df = n₁ + n₂ − 2). Trouvez la borne supérieure de l’intervalle de confiance à 95 % pour μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 17,5s₁ = 4n₂ = 21x̄₂ = 7,5s₂ = 4,595%t(24) = 2,064
borne supérieure = kg
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
−2,3652,365t = ?df = 7

8 employés passent un test de dactylographie avant et après une formation. Pour chaque personne, on relève la différence d = après − avant (mots par minute). La différence moyenne vaut 10,15 et l’écart-type des différences 9,9. Trouvez la statistique du test apparié t pour H₀ : μd = 0.

n = 8d̄ = 10,15sd = 9,9
t =
18.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
μ₀x̄c

Un test z unilatéral de H₀ : μ = 80 contre H₁ : μ < 80 est réalisé au seuil α = 0.01 avec un échantillon de 100 ; l’écart-type est connu et vaut 25. En réalité, la moyenne vaut 74.75. Trouvez la probabilité d’une erreur de deuxième espèce β en pourcentage.

μ₀ = 80μ = 74,75σ = 25n = 100α = 0,01
β = %
19.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy1192183134125864xy2465101520

Le tableau donne 6 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 = 6Σx = 21Σy = 74Σx² = 91Σy² = 1078Σxy = 206
r =
20.Régression linéaire et corrélationDifficile
xy178119102211012312225133xy202580100120x = 22

Le tableau donne 5 observations appariées de x = température en °C et y = glaces vendues. Utilisez la droite des moindres carrés ŷ = a + b·x. Prédisez ŷ pour x = 22.

n = 5x = 22
ŷ =

3Solutions

1.Valeur temps de l'argent

Réponse: PV = 4710 €

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 = 0,03/4 = 0,0075
N = 4·2 = 8

Valeur actuelle

PV = FV/(1 + i)N = 5 000/1,062 = €4 709,88

Réponse

PV = €4 709,88
2.Valeur temps de l'argent

Réponse: A = 581,6 €

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 mensualités

i = 0,03/12 = 0,0025
N = 12·3 = 36

Mensualité

La valeur actuelle de N paiements égaux A vaut A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i. Égale-la au prêt et résous pour A.

(1 + i)−N = 0,914
A = 20 000·0,0025/(1 − 0,914) = €581,62

Réponse

A = €581,62
3.VAN et TRI

Réponse: NPV = 1557 €

Valeur actuelle nette : actualise chaque flux de trésorerie à aujourd'hui avec le taux de rendement exigé r, puis additionne : NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Un projet avec NPV > 0 rapporte plus que r et crée de la valeur. Le taux de rendement interne (TRI) est le taux pour lequel NPV = 0.

Valeur actuelle de chaque flux

CF0 = −60 000
CF1/(1 + 0,09)1 = 17 000/1,09 = 15 596,33
CF2/(1 + 0,09)2 = 28 000/1,188 = 23 567,04
CF3/(1 + 0,09)3 = 29 000/1,295 = 22 393,32

Additionner

NPV = €1 556,69

Réponse

NPV = €1 556,69

La VAN est positive : le projet rapporte plus que le rendement exigé.

4.VAN et TRI

Réponse: IRR = 12,98 %

Valeur actuelle nette : actualise chaque flux de trésorerie à aujourd'hui avec le taux de rendement exigé r, puis additionne : NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Un projet avec NPV > 0 rapporte plus que r et crée de la valeur. Le taux de rendement interne (TRI) est le taux pour lequel NPV = 0.

Facteur d’annuité requis

(1 − (1 + i)−6)/i = 10 000/2 500 = 4

Trouver le taux

Le facteur d’annuité diminue quand le taux augmente ; encadrez le taux et resserrez l’encadrement.

i = 12%: 4,111
i = 13%: 3,998
IRR = 12,98%

Réponse

IRR = 12,98%
5.Prix et rendement des obligations

Réponse: ΔP = −125,6 €

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.

Prix à l’ancien rendement

C = €80,00, i = 0,04, N = 14
€80,00·(1 − 0,5775)/0,04 + €1 000·0,5775 = €845,05 + €577,48 = €1 422,52

Prix au nouveau rendement

C = €80,00, i = 0,05, N = 14
€80,00·(1 − 0,5051)/0,05 + €1 000·0,5051 = €791,89 + €505,07 = €1 296,96

Variation

ΔP = 1 296,96 − 1 422,52 = −€125,57

Réponse

ΔP = −€125,57
6.Prix et rendement des obligations

Réponse: YTM = 5,015 %

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

€1 070 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁹)/y + €1 000/(1 + y)⁹

Résoudre numériquement

P(5%) = €1 071,08, P(6%) = €1 000,00
YTM = 5,015%

Réponse

YTM = 5,015%
7.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 8,079 %

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 = 4 000 000 + 1 500 000 + 4 000 000 = €9 500 000
E/V = 0,4211, Ps/V = 0,1579, D/V = 0,4211

WACC

WACC = 0,4211·13% + 0,1579·6,5% + 0,4211·5%·(1 − 0,25) = 8,079%

Réponse

WACC = 8,079%
8.CAPM et WACC

Réponse: re = 5,889 %

Bêta endetté (Hamada) : la dette rend les capitaux propres plus risqués. βL = βU·(1 + (1 − T)·D/E), où βU est le bêta de l’activité sans dette. Pour transposer un bêta à une autre structure du capital, désendettez-le d’abord, puis réendettez-le au nouveau D/E.

Désendetter le bêta

βU = 0,9/(1 + 0,742·0,25) = 0,7592

Réendetter au nouveau D/E

βL = 0,7592·(1 + 0,742·0,6) = 1,097

Coût des capitaux propres (CAPM)

re = 1,5% + 1,097·4% = 5,889%

Réponse

re = 5,889%
9.Statistique descriptive

Réponse: s = 15,85

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 = 274/7 = 39,14

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = 15,86² + 18,86² + (−8,143)² + (−3,143)² + 11,86² + (−12,14)² + (−23,14)² = 1507

Écart-type

s = √(1507/6) = 15,85

Réponse

s = 15,85
10.Statistique descriptive

Réponse: z = 2

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 = (580 − 500)/40 = 2

Réponse

z = 2
11.Probabilités

Réponse: P = 0,4242

Probabilités : avec des issues équiprobables, P(A) = cas favorables/cas possibles. Pour des événements indépendants, on multiplie : P(A et B) = P(A)·P(B). Le complémentaire aide souvent : P(au moins un) = 1 − P(aucun). Loi binomiale : pour n épreuves indépendantes de probabilité de succès p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Premier et second tirage

P = 8/12 · 7/11 = 56/132 = 0,4242

Réponse

P = 0,4242
12.Probabilités

Réponse: P = 0,0768

Probabilités : avec des issues équiprobables, P(A) = cas favorables/cas possibles. Pour des événements indépendants, on multiplie : P(A et B) = P(A)·P(B). Le complémentaire aide souvent : P(au moins un) = 1 − P(aucun). Loi binomiale : pour n épreuves indépendantes de probabilité de succès p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Formule binomiale

P(X = 4) = 5·0,44·0,61 = 5·0,0256·0,6 = 0,0768

Réponse

P = 0,0768
13.Loi normale

Réponse: P = 0,3085

Sommes et différences de variables normales : si X et Y sont indépendantes et normales, X + Y et X − Y sont aussi normales. Les moyennes s’additionnent ou se soustraient : E(X ± Y) = μX ± μY. Les variances s’additionnent toujours, même pour une différence : Var(X ± Y) = σX² + σY², donc σ = √(σX² + σY²). Les écarts-types ne s’additionnent jamais directement. Le total de n éléments indépendants de même loi a pour moyenne n·μ et pour écart-type σ·√n. Centrez et réduisez ensuite comme d’habitude : z = (x − moyenne)/σ et lisez Φ(z).

Loi du total

μT = 510 kg, σT = 12·√6 = 29,39 kg

Centrer-réduire

z = (524,7 − 510)/29,39 = 0,5

Probabilités

P = 1 − Φ(0,5) = 0,3085

Réponse

P = 0,3085
14.Loi normale

Réponse: P = 0,7389

Sommes et différences de variables normales : si X et Y sont indépendantes et normales, X + Y et X − Y sont aussi normales. Les moyennes s’additionnent ou se soustraient : E(X ± Y) = μX ± μY. Les variances s’additionnent toujours, même pour une différence : Var(X ± Y) = σX² + σY², donc σ = √(σX² + σY²). Les écarts-types ne s’additionnent jamais directement. Le total de n éléments indépendants de même loi a pour moyenne n·μ et pour écart-type σ·√n. Centrez et réduisez ensuite comme d’habitude : z = (x − moyenne)/σ et lisez Φ(z).

Loi de la différence

μ = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15,62 cm

Centrer-réduire

z = (0 − 10)/15,62 = −0,64

Probabilités

P = 1 − Φ(−0,64) = 0,7389

Réponse

P = 0,7389
15.Intervalles de confiance

Réponse: borne supérieure = 42,82

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 = 19, t = 2,093

Marge d'erreur

E = 2,093·13,5/√20 = 6,318

Intervalle

36,5 ± 6,318 → [30,18, 42,82]

Réponse

borne supérieure = 42,82
16.Intervalles de confiance

Réponse: borne supérieure = 14,54 kg

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

Écart-type commun

sp² = (4·4² + 20·4,5²)/24 = 19,54
sp = 4,421

Marge d'erreur

E = 2,064·4,421·√(1/5 + 1/21) = 4,54

Intervalle

10 ± 4,54 → [5,46, 14,54]

Réponse

borne supérieure = 14,54 kg
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: t = 2,9

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erreur type de la différence moyenne

SE = 9,9/√8 = 3,5

Statistique de test

t = 10,15/3,5 = 2,9

Réponse

t = 2,9

Avec df = 7, la valeur critique bilatérale à 5 % vaut 2,365 ; |t| est plus grand, donc H₀ est rejetée.

18.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: β = 58,94 %

Puissance d’un test : la puissance 1 − β est la probabilité de rejeter H₀ quand elle est fausse. Trouvez le seuil x̄c à partir de μ₀ et z_α, puis calculez la probabilité de dépasser x̄c avec la vraie moyenne : z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Moyenne d’échantillon critique

SE = 25/√100 = 2,5
x̄c = 80 − 2,326·2,5 = 74,19

z avec la vraie moyenne

z = (74,19 − 74,75)/2,5 = −0,226

Erreur de deuxième espèce

puissance = P(Z < −0.226) = 41.06%
β = 100% − 41,06% = 58,94%

Réponse

β = 58,94%
19.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r = −0,9853

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 = 206 − 21·74/6 = −53
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 1078 − 74²/6 = 165,3

Coefficient de corrélation

r = −53/√(17,5·165,3) = −0,9853

Réponse

r = −0,9853
20.Régression linéaire et corrélation

Réponse: ŷ = 114

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 = 105/5 = 21
ȳ = 539/5 = 107,8

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 248

Droite de régression

b = 248/40 = 6,2
a = 107,8 − 6,2·21 = −22,4
ŷ = −22,4 + 6,2·x

Prédiction

ŷ = −22,4 + 6,2·22 = 114

Réponse

ŷ = 114

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