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
périodes0123…36511 + EAR = ?17,5% / 365

Une carte de crédit applique un taux d’intérêt nominal de 17,5 % par an, capitalisé quotidienne. Trouvez le taux annuel effectif EAR en pourcentage.

r = 17,5%m = 365
EAR = %
2.Valeur temps de l'argentDifficile
mois0123…36€15 000A?AAA

Un prêt de €15 000 est remboursé par mensualités égales sur 3 ans. Le taux d'intérêt est de 4,8 % par an, capitalisés mensuellement. Calcule la mensualité A.

P = €15 0004,8% / 12N = 36
A = €
3.VAN et TRIMoyen
ans01234−30 00013 00014 00010 00011 000

Un investissement de €30 000 donne ces flux à la fin des années 1 à 4 : €13 000, €14 000, €10 000, €11 000. Le coût du capital est de 9 %. Calcule la valeur actuelle nette NPV.

r = 9%CF0 = −30 000CF1 = 13 000CF2 = 14 000CF3 = 10 000CF4 = 11 000
NPV = €
4.VAN et TRIDifficile
ans0123−40 00023 00017 50013 500

Un projet coûte €40 000 et rapporte €23 000, €17 500, €13 500 à la fin des années 1 à 3. Les flux peuvent être réinvestis au coût du capital de 6 %. Trouvez le taux de rendement interne modifié MIRR en pourcentage.

r = 6%CF0 = −40 000CF1 = 23 000CF2 = 17 500CF3 = 13 500
MIRR = %
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 2,5% par an. Trouvez le prix P de l’obligation.

F = €1 000coupon = 7%YTM = 2,5%n = 7
P = €
6.Prix et rendement des obligationsDifficile
ans012345€1 256€70€70€70 + €1 070

Une obligation à 14 ans de l’échéance (valeur nominale €1 000, coupon annuel 7%) se vend €1 256. L’émetteur peut la rembourser par anticipation dans 5 ans à un prix de remboursement anticipé de €1 070. Trouvez le rendement au remboursement anticipé YTC en pourcentage.

F = €1 000coupon = 7%P = €1 256prix de remboursement anticipé = €1 070remboursement anticipé dans 5 ans
YTC = %
7.CAPM et WACCMoyen
WACC = ?capitaux propres€5 000 000re​ = 13%dette€4 000 000rd​ = 7%T = 25,8%

Une entreprise a des capitaux propres de €5 000 000 et une dette de €4 000 000. Son coût des capitaux propres est de 13%, son coût de la dette avant impôt de 7% et le taux d’imposition de 25,8%. Trouvez le WACC.

E = €5 000 000D = €4 000 000re = 13%rd = 7%T = 25,8%
WACC = %
8.CAPM et WACCDifficile
WACC = ?capitaux propres4 000 000 × €31,00D0​ = €2,30g = 4%dette€99 200 000rd​ = 5%T = 30%

Une entreprise a 4 000 000 actions cotant €31,00 ; la valeur comptable de ses capitaux propres est de €49 600 000. Elle vient de verser un dividende de €2,30 par action, et les dividendes croissent de 4% par an. Sa dette a une valeur de marché de €99 200 000 et un coût avant impôt de 5%. Le taux d’imposition est de 30%. Trouvez le WACC en utilisant le modèle de croissance des dividendes pour le coût des capitaux propres.

N = 4 000 000P0 = €31,00capitaux propres comptables = €49 600 000D0 = €2,30g = 4%D = €99 200 000rd = 5%T = 30%
WACC = %
9.Statistique descriptiveMoyen
2025303540455055

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 25, 31, 50, 26, 17, 56, 37.

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

Une grandeur suit une loi normale de moyenne 50 et d'écart-type 5. Quelle proportion P des valeurs est supérieure à 52 ?

μ = 50σ = 5x = 52
P =
11.ProbabilitésMoyen
rouges: 7bleues: 7

Un sac contient 7 boules rouges et 7 bleues. Tu tires deux boules sans remettre la première. Quelle est la probabilité P que les deux soient rouges ?

7 / 7
P =
12.ProbabilitésDifficile
n = 8, p = 0,7: P(X ≤ 1) = ?k012345678

On teste 8 composants, chacun tombe en panne avec une probabilité 0,7, indépendamment. Quelle est la probabilité P qu'au plus un tombe en panne ?

n = 8p = 0,7
P =
13.Loi normaleMoyen
−3−2−10123zaire colorée à droite de z = 0,3821

Faites glisser z pour que l’aire colorée sous la courbe normale centrée réduite, à droite de z, soit 0,3821. Trouvez z avec deux décimales.

A = 0,3821
z =
14.Loi normaleDifficile
0,05 mm0D − d?

Les diamètres D des alésages sont normaux de moyenne 25,05 mm et d’écart-type 0,02 mm. Les diamètres d des arbres sont indépendants et normaux de moyenne 25 mm et d’écart-type 0,02 mm. Un arbre choisi au hasard s’ajuste lorsque D − d > 0. Trouvez la probabilité P qu’il s’ajuste. Arrondissez z à deux décimales.

alésage: μ = 25,05 mm, σ = 0,02 mmarbre: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
15.Intervalles de confianceMoyen
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

On compare l’autonomie de la batterie de deux modèles de téléphone. Modèle 1 : 40 téléphones, moyenne 139 h, écart-type connu 13 h. Modèle 2 : 30 téléphones, moyenne 126,5 h, écart-type connu 13 h. Trouvez la borne inférieure de l’intervalle de confiance à 90 % pour μ₁ − μ₂.

n₁ = 40x̄₁ = 139 hσ₁ = 13 hn₂ = 30x̄₂ = 126,5 hσ₂ = 13 h90%
borne inférieure = h
16.Intervalles de confianceDifficile
μ₁ − μ₂, t(12) = 1,7820L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

On teste deux engrais. Groupe de parcelles 1 : 9 parcelles, rendement moyen 43 kg, écart-type 6 kg. Groupe de parcelles 2 : 5 parcelles, moyenne 45,5 kg, écart-type 5,5 kg. Supposez les variances égales (t avec variance commune, df = n₁ + n₂ − 2). Trouvez la borne inférieure de l’intervalle de confiance à 90 % pour μ₁ − μ₂.

n₁ = 9x̄₁ = 43s₁ = 6n₂ = 5x̄₂ = 45,5s₂ = 5,590%t(12) = 1,782
borne inférieure = kg
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
t −1,9901,99

Un échantillon de 81 étudiants a une note moyenne de 43,11 et un écart-type d'échantillon de 20. Calcule la statistique de test t pour H₀ : μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 43,11s = 20n = 81
t =
18.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
−1,961,96z = ?

Dans un essai, 24 patients sur 80 sous traitement A guérissent, et 117 sur 300 sous traitement B. En utilisant la proportion commune, trouvez la statistique de test z pour H₀ : p₁ = p₂.

x₁ = 24n₁ = 80x₂ = 117n₂ = 300
z =
19.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy124222319420514xy24152025

Le tableau donne 5 observations appariées de x = âge de la voiture en années et y = prix en k€. Trouvez le coefficient de corrélation de Pearson r.

n = 5
r =
20.Régression linéaire et corrélationDifficile
xy1242213164125969xy24610152025ŷ = 18

Le tableau donne 6 observations appariées de x = âge de la voiture en années et y = prix en k€. Utilisez la droite des moindres carrés ŷ = a + b·x. Pour quelle valeur x la droite prédit-elle ŷ = 18 ?

n = 6ŷ = 18
x =

3Solutions

1.Valeur temps de l'argent

Réponse: EAR = 19,12 %

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 par période

r/m = 0,175/365 = 0,0004795

Capitaliser sur un an

EAR = (1 + 0,0004795)365 − 1 = 1,191 − 1 = 19,12%

Réponse

EAR = 19,12%

Le taux annuel effectif est toujours supérieur au taux nominal quand les intérêts sont capitalisés plus d’une fois par an.

2.Valeur temps de l'argent

Réponse: A = 448,2 €

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 = 0,048/12 = 0,004
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 = 0,8661
A = 15 000·0,004/(1 − 0,8661) = €448,22

Réponse

A = €448,22
3.VAN et TRI

Réponse: NPV = 9225 €

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 = −30 000
CF1/(1 + 0,09)1 = 13 000/1,09 = 11 926,61
CF2/(1 + 0,09)2 = 14 000/1,188 = 11 783,52
CF3/(1 + 0,09)3 = 10 000/1,295 = 7 721,83
CF4/(1 + 0,09)4 = 11 000/1,412 = 7 792,68

Additionner

NPV = €9 224,64

Réponse

NPV = €9 224,64

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

4.VAN et TRI

Réponse: MIRR = 13,12 %

TRI modifié : capitalisez chaque encaissement jusqu’à la fin du projet au taux de réinvestissement (en général le coût du capital) pour obtenir la valeur terminale TV. Le TRIM est le taux qui transforme l’investissement initial en TV : MIRR = (TV/C₀)^(1/n) − 1.

Valeur terminale des encaissements

23 000·1,062 = 25 842,80
17 500·1,061 = 18 550,00
13 500·1,060 = 13 500,00
TV = 57 892,80

MIRR

MIRR = (57 892,80/40 000)1/3 − 1 = 13,12%

Réponse

MIRR = 13,12%
5.Prix et rendement des obligations

Réponse: P = 1287 €

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 = 0,0125, N = 14

Valeur actuelle des coupons

€35,00·(1 − 0,8404)/0,0125 = €446,97

Valeur actuelle du nominal

€1 000·0,8404 = €840,37

Prix

P = €1 287,34

Réponse

P = €1 287,34

Le rendement est inférieur au taux du coupon, donc l’obligation se vend avec une prime (au-dessus du pair).

6.Prix et rendement des obligations

Réponse: YTC = 2,771 %

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

1256 = 70·(1 − (1 + y)−5)/y + 1070/(1 + y)5

Résoudre numériquement

y = 2%: €1 299,07
y = 3%: €1 243,57
YTC = 2,771%

Réponse

YTC = 2,771%

Le taux de rendement actuariel à l’échéance est de 4,496%. Les investisseurs d’une obligation cotant au-dessus du pair s’attendent à un remboursement anticipé, donc le rendement au remboursement anticipé, plus faible, est le plus réaliste.

7.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 9,531 %

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 = €9 000 000, E/V = 0,5556, D/V = 0,4444

WACC

WACC = 0,5556·13% + 0,4444·7%·(1 − 0,258) = 9,531%

Réponse

WACC = 9,531%
8.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 8,065 %

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 = 2,3·1,04 = €2,39
re = 2,392/31 + 0,04 = 11,72%

Valeurs de marché

E = 4 000 000·€31,00 = €124 000 000
V = €223 200 000, E/V = 0,5556, D/V = 0,4444

WACC

WACC = 0,5556·11,72% + 0,4444·5%·(1 − 0,3) = 8,065%

Réponse

WACC = 8,065%
9.Statistique descriptive

Réponse: s = 14,08

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 = 242/7 = 34,57

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = (−9,571)² + (−3,571)² + 15,43² + (−8,571)² + (−17,57)² + 21,43² + 2,429² = 1190

Écart-type

s = √(1190/6) = 14,08

Réponse

s = 14,08
10.Statistique descriptive

Réponse: P = 0,3446

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 = 0,4

Table de la loi normale

Φ(0,4) = 0,6554
P = 1 − 0,6554 = 0,3446

Réponse

P = 0,3446
11.Probabilités

Réponse: P = 0,2308

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 = 7/14 · 6/13 = 42/182 = 0,2308

Réponse

P = 0,2308
12.Probabilités

Réponse: P = 0,00129

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.

Zéro et une panne

P(X = 0) = 0,38 = 6,561 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 8·0,7·0,37 = 0,001225

Les additionner

P = 6,561 × 10⁻⁵ + 0,001225 = 0,00129

Réponse

P = 0,00129
13.Loi normale

Réponse: z = 0,3

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 − 0,3821 = 0,6179

Lire la table de z à l’envers

Trouvez 0,6179 dans la table et lisez z.

z = 0,30

Réponse

z = 0,30
14.Loi normale

Réponse: P = 0,9616

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 = 25,05 − 25 = 0,05 mm, σ = 0,02828 mm

Centrer-réduire

z = (0 − 0,05)/0,02828 = −1,77

Probabilités

P = 1 − Φ(−1,77) = 0,9616

Réponse

P = 0,9616
15.Intervalles de confiance

Réponse: borne inférieure = 7,335 h

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.

Estimation ponctuelle

x̄₁ − x̄₂ = 139 − 126,5 = 12,5

Erreur type

SE = √(13²/40 + 13²/30) = 3,14

Marge d'erreur

E = 1,645·3,14 = 5,165

Intervalle

12,5 ± 5,165 → [7,335, 17,66]

Réponse

borne inférieure = 7,335 h

L’intervalle ne contient pas 0, donc les moyennes diffèrent significativement.

16.Intervalles de confiance

Réponse: borne inférieure = −8,303 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 = (8·6² + 4·5,5²)/12 = 34,08
sp = 5,838

Marge d'erreur

E = 1,782·5,838·√(1/9 + 1/5) = 5,803

Intervalle

−2,5 ± 5,803 → [−8,303, 3,303]

Réponse

borne inférieure = −8,303 kg
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: t = −3,101

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 = 20/√81 = 20/9 = 2,222

Statistique de test

t = (43,11 − 50)/2,222 = −3,101

Réponse

t = −3,101
t0,025; df = 80 = 1,99

|t| > 1,99, donc H₀ est rejetée au seuil de 5 % (bilatéral).

18.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: z = −1,481

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 = 24/80 = 0,3
p̂₂ = 117/300 = 0,39
p̂ = 141/380 = 0,3711

Erreur type sous H₀

SE = √(0,3711·0,6289·(1/80 + 1/300)) = 0,06079

Statistique de test

z = (0,3 − 0,39)/0,06079 = −1,481

Réponse

z = −1,481

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

19.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r = −0,9231

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 = 15/5 = 3
ȳ = 99/5 = 19,8

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −22
Syy = Σ(y − ȳ)² = 56,8

Coefficient de corrélation

r = −22/√(10·56,8) = −0,9231

Réponse

r = −0,9231
20.Régression linéaire et corrélation

Réponse: x = 2,638

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 91/6 = 15,17

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −57,5

Droite de régression

b = −57,5/17,5 = −3,286
a = 15,17 − (−3,286)·3,5 = 26,67
ŷ = 26,67 − 3,286·x

Résoudre pour x

x = (18 − 26,67)/(−3,286) = 2,638

Réponse

x = 2,638

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