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
ans012345€2 000FV = ?

Vous placez €2 000 à 2 % par an avec capitalisation continue. Trouvez la valeur FV au bout de 5 ans.

PV = €2 000r = 2%t = 5
FV = €
2.Valeur temps de l'argentDifficile
mois0123…N = ?€25 000€600€600€600€6006% / 12

Vous empruntez €25 000 à 6 % par an, capitalisé mensuellement, et remboursez €600 à la fin de chaque mois. Combien de mois faut-il pour rembourser le prêt (le dernier versement peut être plus petit) ? Donnez le nombre de versements N.

P = €25 000A = €6006% / 12
N = versements
3.VAN et TRIMoyen
ans0123…9−100 00013 000+1%+1%…r = 11%, NPV = ?

Un projet coûte €100 000 aujourd’hui. Il génère €13 000 à la fin de la première année, puis le flux croît de 1 % par an indéfiniment. Le coût du capital est de 11 %. Trouvez la valeur actuelle nette NPV.

C0 = €100 000CF1 = €13 000g = 1%r = 11%
NPV = €
4.VAN et TRIDifficile
ans01234567−50 0006 500+2%+2%+2%+2%+2%+2%r = 12%, NPV = ?

Un projet coûte €50 000 aujourd’hui. Son flux vaut €6 500 à la fin de l’année 1 et croît de 2 % par an jusqu’au dernier flux à la fin de l’année 7. Le coût du capital est de 12 %. Trouvez la valeur actuelle nette NPV.

C0 = €50 000CF1 = €6 500g = 2%n = 7r = 12%
NPV = €
5.Prix et rendement des obligationsMoyen
semestres0123…22€30€30€30 + €1 000P = ?

Une obligation de valeur nominale €1 000 verse un coupon annuel de 6% en deux versements semestriels et arrive à échéance dans 11 ans. Le taux de rendement actuariel est de 8% par an. Trouvez le prix P de l’obligation.

F = €1 000coupon = 6%YTM = 8%n = 11
P = €
6.Prix et rendement des obligationsDifficile
semestres0123…16€804€10€10€10 + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 verse un coupon annuel de 2% en deux versements semestriels et arrive à échéance dans 8 ans. Elle se vend €804. Trouvez son taux de rendement actuariel YTM sous forme de taux annuel (deux fois le rendement semestriel), en pourcentage.

F = €1 000coupon = 2% (2×)n = 8P = €804
YTM = %
7.CAPM et WACCMoyen
WACC = ?capitaux propres€2 000 000re​ = 13%dette€3 000 000rd​ = 7%T = 20%

Une entreprise a des capitaux propres de €2 000 000 et une dette de €3 000 000. Son coût des capitaux propres est de 13%, son coût de la dette avant impôt de 7% et le taux d’imposition de 20%. Trouvez le WACC.

E = €2 000 000D = €3 000 000re = 13%rd = 7%T = 20%
WACC = %
8.CAPM et WACCDifficile
WACC = ?capitaux propres1 000 000 × €49,50β = 0,6rf​ = 1,5%, rm​ = 7,5%dette20 000 × €1 020rd​ = 7%T = 25%

Une entreprise a 1 000 000 actions à €49,50 chacune et 20 000 obligations cotées €1 020 chacune. Le coût de la dette avant impôt est de 7% et le taux d’imposition de 25%. Le bêta de l’action est de 0,6, le taux sans risque de 1,5% et la rentabilité du marché de 7,5%. Trouvez le WACC.

β = 0,6rf = 1,5%rm = 7,5%rd = 7%T = 25%
WACC = %
9.Statistique descriptiveMoyen
2025303540455055

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 57, 42, 16, 56, 21.

n = 5
s =
10.Statistique descriptiveDifficile
z −2−1012

Les notes d'un examen suivent une loi normale de moyenne 70 et d'écart-type 12. Trouve le score z z d'une note de 85.

μ = 70σ = 12x = 85
z =
11.ProbabilitésMoyen
rouges: 5bleues: 6

Un sac contient 5 boules rouges et 6 bleues. Tu tires deux boules sans remettre la première. Quelle est la probabilité P que les deux soient rouges ?

5 / 6
P =
12.ProbabilitésDifficile
n = 12, p = 0,2: P(X ≤ 1) = ?k0123456789101112

On teste 12 composants, chacun tombe en panne avec une probabilité 0,2, indépendamment. Quelle est la probabilité P qu'au plus un tombe en panne ?

n = 12p = 0,2
P =
13.Loi normaleMoyen
340 kg352 kgT = X₁ + … + X₄?

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 4 d’entre eux dépasse 352 kg. Arrondissez z à deux décimales.

μ = 85 kgσ = 12 kgn = 4> 352 kg
P =
14.Loi normaleDifficile
μ = 178x = ?75%

On suppose que les tailles des hommes adultes suivent une loi normale de moyenne 178 cm et d’écart-type 7 cm. Trouvez la valeur x en dessous de laquelle se situent 75 % des valeurs (le 75e centile).

μ = 178σ = 7P = 75%
x = cm
15.Intervalles de confianceMoyen
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

On compare l’autonomie de la batterie de deux modèles de téléphone. Modèle 1 : 40 téléphones, moyenne 134 h, écart-type connu 14 h. Modèle 2 : 50 téléphones, moyenne 142,5 h, écart-type connu 9 h. Trouvez la borne supérieure de l’intervalle de confiance à 95 % pour μ₁ − μ₂.

n₁ = 40x̄₁ = 134 hσ₁ = 14 hn₂ = 50x̄₂ = 142,5 hσ₂ = 9 h95%
borne supérieure = h
16.Intervalles de confianceDifficile
n = 20σ = ?Us = 4,395%

Les diamètres de 20 arbres usinés ont un écart-type d’échantillon de 4,3 µm. En supposant les diamètres normalement distribués, trouvez la borne inférieure σ de l’intervalle de confiance à 95 % pour l’écart-type de la population. Avec df = 19, 2,5 % de la loi du χ² se trouve en dessous de 8,907 et 2,5 % au-dessus de 32,852.

n = 20s = 4,3 µmχ² = 8,907, 32,852
σ = µm
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 9,39 et l’écart-type des différences 8,3. Trouvez la statistique du test apparié t pour H₀ : μd = 0.

n = 8d̄ = 9,39sd = 8,3
t =
18.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
μ₀x̄c

Un test z unilatéral de H₀ : μ = 50 contre H₁ : μ > 50 est réalisé au seuil α = 0,01 avec un échantillon de 36 ; l’écart-type est connu et vaut 6. En réalité, la moyenne vaut 51,8. Trouvez la puissance 1 − β du test en pourcentage.

μ₀ = 50μ = 51,8σ = 6n = 36α = 0,01
1 − β = %
19.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy16581871208222902499xy206080100

Le tableau donne 5 observations appariées de x = température en °C et y = glaces vendues. Trouvez le coefficient de détermination r² de la droite des moindres carrés.

n = 5
r² =
20.Régression linéaire et corrélationDifficile
xy348457561667770868xy468506070x = 4,5

Le tableau donne 6 observations appariées de x = dépenses publicitaires en k€ et y = ventes en k€. Utilisez la droite des moindres carrés ŷ = a + b·x. On fait une nouvelle observation (4,5, 53). Trouvez son résidu e = y − ŷ.

n = 6(4,5, 53)
e =

3Solutions

1.Valeur temps de l'argent

Réponse: FV = 2210 €

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.

Exposant

r·t = 0,02·5 = 0,1
e0,1 = 1,105

Valeur future

FV = 2 000·1,105 = €2 210,34

Réponse

FV = €2 210,34
2.Valeur temps de l'argent

Réponse: N = 47 versements

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.

Réarranger la formule d’annuité

i = 0,005
(1 + i)−N = 1 − 25 000·0,005/600 = 0,7917

Résoudre avec les logarithmes

N = −ln(0,7917)/ln(1,005) = 46,84

Arrondir au nombre entier de versements supérieur

46 versements complets laissent un petit solde, que le dernier versement, plus petit, solde.

N = 47

Réponse

N = 47 versements
3.VAN et TRI

Réponse: NPV = 30000 €

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 des flux

PV = 13 000/(0,11 − 0,01) = 130 000,00

NPV

NPV = 130 000,00 − 100 000 = €30 000,00

Réponse

NPV = €30 000,00

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

4.VAN et TRI

Réponse: NPV = −18774 €

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 l’annuité croissante

((1,02)/(1,12))7 = 0,5196
PV = 6 500/(0,12 − 0,02)·(1 − 0,5196) = 31 225,54

NPV

NPV = 31 225,54 − 50 000 = −€18 774,46

Réponse

NPV = −€18 774,46

La VAN est négative : le projet rapporte moins que le rendement exigé.

5.Prix et rendement des obligations

Réponse: P = 855,5 €

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 = €30,00, i = 0,04, N = 22

Valeur actuelle des coupons

€30,00·(1 − 0,422)/0,04 = €433,53

Valeur actuelle du nominal

€1 000·0,422 = €421,96

Prix

P = €855,49

Réponse

P = €855,49

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 = 5,003 %

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 = €10,00, N = 16

Résoudre numériquement

i = 2,502% par semestre

YTM

YTM = 2·2,502% = 5,003%

Réponse

YTM = 5,003%
7.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 8,56 %

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, E/V = 0,4, D/V = 0,6

WACC

WACC = 0,4·13% + 0,6·7%·(1 − 0,2) = 8,56%

Réponse

WACC = 8,56%
8.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 5,144 %

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).

Valeurs de marché

E = 1 000 000·€49,50 = €49 500 000
D = 20 000·€1 020 = €20 400 000

Coût des capitaux propres (CAPM)

re = 1,5% + 0,6·6% = 5,1%

Pondérations

V = €69 900 000, E/V = 0,7082, D/V = 0,2918

WACC

WACC = 0,7082·5,1% + 0,2918·7%·(1 − 0,25) = 5,144%

Réponse

WACC = 5,144%
9.Statistique descriptive

Réponse: s = 19,19

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 = 192/5 = 38,4

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = 18,6² + 3,6² + (−22,4)² + 17,6² + (−17,4)² = 1473

Écart-type

s = √(1473/4) = 19,19

Réponse

s = 19,19
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 = (85 − 70)/12 = 1,25

Réponse

z = 1,25
11.Probabilités

Réponse: P = 0,1818

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 = 5/11 · 4/10 = 20/110 = 0,1818

Réponse

P = 0,1818
12.Probabilités

Réponse: P = 0,2749

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) = 0,812 = 0,06872
P(X = 1) = 12·0,2·0,811 = 0,2062

Les additionner

P = 0,06872 + 0,2062 = 0,2749

Réponse

P = 0,2749
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 = 340 kg, σT = 12·√4 = 24 kg

Centrer-réduire

z = (352 − 340)/24 = 0,5

Probabilités

P = 1 − Φ(0,5) = 0,3085

Réponse

P = 0,3085
14.Loi normale

Réponse: x = 182,7 cm

Loi normale : transformez une valeur x en score z, z = (x − μ)/σ, qui compte le nombre d’écarts-types par rapport à la moyenne. Une table de z (ou Φ(z)) donne l’aire à gauche de z, c’est-à-dire P(X < x). L’aire à droite vaut 1 − Φ(z), et l’aire entre deux valeurs est la différence de leurs deux aires.

z du centile

Φ(z) = 0,75 → z = 0,6745

Retour à x

x = 178 + 0,6745·7 = 182,72 cm

Réponse

x = 182,72 cm
15.Intervalles de confiance

Réponse: borne supérieure = −3,495 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 = 134 − 142,5 = −8,5

Erreur type

SE = √(14²/40 + 9²/50) = 2,553

Marge d'erreur

E = 1,96·2,553 = 5,005

Intervalle

−8,5 ± 5,005 → [−13,5, −3,495]

Réponse

borne supérieure = −3,495 h

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

16.Intervalles de confiance

Réponse: σ = 3,27 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 = 19·4,3² = 351,3

Bornes pour σ²

351,3/32,852 = 10,69
351,3/8,907 = 39,44

Borne pour σ

σ = √10,69 = 3,27 µm

Réponse

σ = 3,27 µm

Intervalle à 95 % pour σ : [3,27, 6,28] µm.

17.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: t = 3,2

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 = 8,3/√8 = 2,934

Statistique de test

t = 9,39/2,934 = 3,2

Réponse

t = 3,2

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: 1 − β = 29,94 %

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 = 6/√36 = 1
x̄c = 50 + 2,326·1 = 52,33

z avec la vraie moyenne

z = (52,33 − 51,8)/1 = 0,526

Puissance

puissance = P(Z > 0,526) = 29,94%
1 − β = 29,94%

Réponse

1 − β = 29,94%
19.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r² = 0,9904

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 = 100/5 = 20
ȳ = 400/5 = 80

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 202
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1030

Coefficient de détermination

r² = 202²/(40·1030) = 0,9904

Réponse

r² = 0,9904

Environ 99,04 % de la variation de y est expliquée par la droite.

20.Régression linéaire et corrélation

Réponse: e = −4,69

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 371/6 = 61,83

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 72,5

Droite de régression

b = 72,5/17,5 = 4,143
a = 61,83 − 4,143·5,5 = 39,05
ŷ = 39,05 + 4,143·x

Valeur prédite

ŷ = 39,05 + 4,143·4,5 = 57,69

Résidu

e = 53 − 57,69 = −4,69

Réponse

e = −4,69

Le point se trouve en dessous de la droite.

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