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 = ?

Tu places €2 000 à un taux nominal de 3 % par an, capitalisés mensuellement. Calcule la valeur FV du placement après 5 ans.

PV = €2 0003% / 12n = 5
FV = €
2.Valeur temps de l'argentDifficile
mois0123…240€300€300€300FV = ?

Tu épargnes €300 à la fin de chaque mois pendant 20 ans. Le compte rapporte 3 % par an, capitalisés mensuellement. Combien as-tu épargné à la fin ? Calcule FV.

A = €3003% / 12N = 240
FV = €
3.VAN et TRIMoyen
ans01234567−60 00012 00012 00012 00012 00012 00012 00018 000

Une machine coûte €60 000 aujourd’hui. Elle génère €12 000 à la fin de chaque année pendant 7 ans et peut ensuite être revendue €6 000. Le coût du capital est de 6 %. Trouvez la valeur actuelle nette NPV.

C0 = €60 000CF = €12 000S = €6 000n = 7r = 6%
NPV = €
4.VAN et TRIDifficile
ans0123−25 00017 00017 00015 000

Un projet coûte €25 000 et rapporte €17 000, €17 000, €15 000 à la fin des années 1 à 3. Calcule son taux de rendement interne IRR en pourcentage.

CF0 = −25 000CF1 = 17 000CF2 = 17 000CF3 = 15 000
IRR = %
5.Prix et rendement des obligationsMoyen
ans0123…12P€45€45€45 + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 verse un coupon annuel de 4,5% et arrive à échéance dans 12 ans. Son taux de rendement actuariel passe de 2,5% à 2%. De combien ΔP le prix de l’obligation varie-t-il ?

F = €1 000coupon = 4,5%n = 12y1 = 2,5%y2 = 2%
ΔP = €
6.Prix et rendement des obligationsDifficile
ans012345€1 145€60€60€60 + €1 060

Une obligation à 13 ans de l’échéance (valeur nominale €1 000, coupon annuel 6%) se vend €1 145. L’émetteur peut la rembourser par anticipation dans 5 ans à un prix de remboursement anticipé de €1 060. Trouvez le rendement au remboursement anticipé YTC en pourcentage.

F = €1 000coupon = 6%P = €1 145prix de remboursement anticipé = €1 060remboursement anticipé dans 5 ans
YTC = %
7.CAPM et WACCMoyen
WACC = ?actions ordinaires€8 000 000re​ = 9%actions de préférence€1 500 000rp​ = 6,5%dette€6 000 000rd​ = 6%T = 30%

Une entreprise est financée par des actions ordinaires valant €8 000 000, des actions privilégiées valant €1 500 000 et une dette valant €6 000 000. Le coût des capitaux propres est de 9%, le coût des actions privilégiées de 6,5% et le coût de la dette avant impôt de 6%. Le taux d’imposition est de 30%. Trouvez le WACC.

E = €8 000 000Ps = €1 500 000D = €6 000 000re = 9%rp = 6,5%rd = 6%T = 30%
WACC = %
8.CAPM et WACCDifficile
WACC = ?capitaux propres2 500 000 × €27,00β = 1,2rf​ = 2%, rm​ = 6,5%dette10 000 × €1 000rd​ = 7%T = 20%

Une entreprise a 2 500 000 actions à €27,00 chacune et 10 000 obligations cotées €1 000 chacune. Le coût de la dette avant impôt est de 7% et le taux d’imposition de 20%. Le bêta de l’action est de 1,2, le taux sans risque de 2% et la rentabilité du marché de 6,5%. Trouvez le WACC.

β = 1,2rf = 2%rm = 6,5%rd = 7%T = 20%
WACC = %
9.Statistique descriptiveMoyen
30323436384042444648

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 29, 31, 32, 49, 44, 37.

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

Les notes d'un examen suivent une loi normale de moyenne 500 et d'écart-type 50. Trouve le score z z d'une note de 450.

μ = 500σ = 50x = 450
z =
11.ProbabilitésMoyen
xp(x)100,3200,3300,05400,35μ = 24,5

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,3, 0,3, 0,05, 0,35
σ =
12.ProbabilitésDifficile
n = 9, p = 0,1: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

On teste 9 composants, chacun tombe en panne avec une probabilité 0,1, indépendamment. Quelle est la probabilité P qu'au plus un tombe en panne ?

n = 9p = 0,1
P =
13.Loi normaleMoyen
105 s111,4 sX + Y?

X est normale de moyenne 60 s et d’écart-type 5 s ; Y est indépendante et normale de moyenne 45 s et d’écart-type 4 s. Trouvez la probabilité P que X + Y dépasse 111,4 s. Arrondissez z à deux décimales.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 111,4 s
P =
14.Loi normaleDifficile
μ = 32x = ?20%

On suppose que les délais de livraison suivent une loi normale de moyenne 32 min et d’écart-type 6 min. Trouvez la valeur x en dessous de laquelle se situent 20 % des valeurs (le 20e centile).

μ = 32σ = 6P = 20%
x = min
15.Intervalles de confianceMoyen
n = 12, s = 5,5LU = ?x̄ = 86E95%

Un échantillon de 12 éléments a une moyenne de 86 et un écart-type s = 5,5. La population est approximativement normale. Trouvez la borne supérieure de l’intervalle de confiance à 95 % pour la moyenne.

n = 12x̄ = 86s = 5,595%t(11) = 2,201
borne supérieure =
16.Intervalles de confianceDifficile
μ₁ − μ₂, t(14) = 2,1450L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

On teste deux engrais. Groupe de parcelles 1 : 6 parcelles, rendement moyen 58,5 kg, écart-type 6,5 kg. Groupe de parcelles 2 : 10 parcelles, moyenne 67 kg, écart-type 9,5 kg. Supposez les variances égales (t avec variance commune, df = n₁ + n₂ − 2). Trouvez la borne inférieure de l’intervalle de confiance à 95 % pour μ₁ − μ₂.

n₁ = 6x̄₁ = 58,5s₁ = 6,5n₂ = 10x̄₂ = 67s₂ = 9,595%t(14) = 2,145
borne inférieure = kg
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
t −2,0302,03

Un échantillon de 36 étudiants a une note moyenne de 116,5 et un écart-type d'échantillon de 8. Calcule la statistique de test t pour H₀ : μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 116,5s = 8n = 36
t =
18.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
z −1,9601,96

Un échantillon de 81 mesures a une moyenne de 502,9. L'écart-type de la population est 10. Trouve la borne supérieure U de l'intervalle de confiance à 95 % pour la moyenne.

x̄ = 502,9σ = 10n = 8195%
U =
19.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy16441849205222632475xy20506070

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
xy354567781994119513116xy5106080100120ŷ = 108

Le tableau donne 6 observations appariées de x = heures de révision et y = note à l’examen. Utilisez la droite des moindres carrés ŷ = a + b·x. Pour quelle valeur x la droite prédit-elle ŷ = 108 ?

n = 6ŷ = 108
x =

3Solutions

1.Valeur temps de l'argent

Réponse: FV = 2323 €

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 = r/m = 0,03/12 = 0,0025
N = m·n = 12·5 = 60

Valeur future

FV = 2 000·(1 + 0,0025)60 = 2 000·1,162 = €2 323,23

Réponse

FV = €2 323,23
2.Valeur temps de l'argent

Réponse: FV = 98491 €

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 = 0,03/12 = 0,0025
N = 12·20 = 240

Valeur future des versements

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 300·(1,821 − 1)/0,0025 = €98 490,60

Réponse

FV = €98 490,60

Tu as versé toi-même €72 000 ; le reste, ce sont des intérêts.

3.VAN et TRI

Réponse: NPV = 10979 €

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 des flux annuels

12 000·5,582 = 66 988,58

Valeur actuelle de la valeur résiduelle

6 000/1,504 = 3 990,34

NPV

NPV = −60 000 + 66 988,58 + 3 990,34 = €10 978,92

Réponse

NPV = €10 978,92
4.VAN et TRI

Réponse: IRR = 44,09 %

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.

Encadrer le TRI

La VAN baisse quand le taux augmente, donc le TRI se trouve entre un taux à VAN positive et un taux à VAN négative.

NPV(40%) = 1 282,80
NPV(45%) = −270,00

Resserrer

L'interpolation linéaire donne une première estimation ; la répéter (ou utiliser la fonction TRI d'une calculatrice) donne le taux exact.

IRR ≈ 40 + 5·1 282,80/(1 282,80 − (−270,00)) = 44,13%
exact: NPV(44,09%) = 0 → IRR = 44,09%

Réponse

IRR = 44,09%
5.Prix et rendement des obligations

Réponse: ΔP = 59,23 €

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 = €45,00, i = 0,025, N = 12
€45,00·(1 − 0,7436)/0,025 + €1 000·0,7436 = €461,60 + €743,56 = €1 205,16

Prix au nouveau rendement

C = €45,00, i = 0,02, N = 12
€45,00·(1 − 0,7885)/0,02 + €1 000·0,7885 = €475,89 + €788,49 = €1 264,38

Variation

ΔP = 1 264,38 − 1 205,16 = €59,23

Réponse

ΔP = €59,23
6.Prix et rendement des obligations

Réponse: YTC = 3,866 %

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

1145 = 60·(1 − (1 + y)−5)/y + 1060/(1 + y)5

Résoudre numériquement

y = 3%: €1 189,15
y = 4%: €1 138,35
YTC = 3,866%

Réponse

YTC = 3,866%

Le taux de rendement actuariel à l’échéance est de 4,502%. 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 = 6,9 %

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 = 8 000 000 + 1 500 000 + 6 000 000 = €15 500 000
E/V = 0,5161, Ps/V = 0,09677, D/V = 0,3871

WACC

WACC = 0,5161·9% + 0,09677·6,5% + 0,3871·6%·(1 − 0,3) = 6,9%

Réponse

WACC = 6,9%
8.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 7,168 %

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 = 2 500 000·€27,00 = €67 500 000
D = 10 000·€1 000 = €10 000 000

Coût des capitaux propres (CAPM)

re = 2% + 1,2·4,5% = 7,4%

Pondérations

V = €77 500 000, E/V = 0,871, D/V = 0,129

WACC

WACC = 0,871·7,4% + 0,129·7%·(1 − 0,2) = 7,168%

Réponse

WACC = 7,168%
9.Statistique descriptive

Réponse: s = 7,975

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 = 222/6 = 37

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = (−8)² + (−6)² + (−5)² + 12² + 7² + 0² = 318

Écart-type

s = √(318/5) = 7,975

Réponse

s = 7,975
10.Statistique descriptive

Réponse: z = −1

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 = (450 − 500)/50 = −1

Réponse

z = −1
11.Probabilités

Réponse: σ = 12,44

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 = 10·0,3 + 20·0,3 + 30·0,05 + 40·0,35 = 24,5

Moyenne des carrés

E(X²) = 100·0,3 + 400·0,3 + 900·0,05 + 1600·0,35 = 755

Variance

Var(X) = 755 − 24,5² = 154,8
σ = √154,8 = 12,44

Réponse

σ = 12,44
12.Probabilités

Réponse: P = 0,7748

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) = 0,99 = 0,3874
P(X = 1) = 9·0,1·0,98 = 0,3874

Les additionner

P = 0,3874 + 0,3874 = 0,7748

Réponse

P = 0,7748
13.Loi normale

Réponse: P = 0,1587

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 somme

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Centrer-réduire

z = (111,4 − 105)/6,403 = 1

Queue supérieure

P = 1 − Φ(1) = 1 − 0,8413 = 0,1587

Réponse

P = 0,1587
14.Loi normale

Réponse: x = 26,95 min

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) = 0,2 → z = −0,8416

Retour à x

x = 32 + −0,8416·6 = 26,95 min

Réponse

x = 26,95 min
15.Intervalles de confiance

Réponse: borne supérieure = 89,49

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 = 11, t = 2,201

Marge d'erreur

E = 2,201·5,5/√12 = 3,495

Intervalle

86 ± 3,495 → [82,51, 89,49]

Réponse

borne supérieure = 89,49
16.Intervalles de confiance

Réponse: borne inférieure = −17,97 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 = (5·6,5² + 9·9,5²)/14 = 73,11
sp = 8,55

Marge d'erreur

E = 2,145·8,55·√(1/6 + 1/10) = 9,471

Intervalle

−8,5 ± 9,471 → [−17,97, 0,9709]

Réponse

borne inférieure = −17,97 kg
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: t = −2,625

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 = 8/√36 = 8/6 = 1,333

Statistique de test

t = (116,5 − 120)/1,333 = −2,625

Réponse

t = −2,625
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| > 2,03, donc H₀ est rejetée au seuil de 5 % (bilatéral).

18.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: U = 505,1

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).

Marge d'erreur

E = 1,96·10/√81 = 2,178

Borne de l'intervalle

U = 502,9 + 2,178 = 505,1

Réponse

U = 505,1
19.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r² = 0,9358

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 = 283/5 = 56,6

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 152
Syy = Σ(y − ȳ)² = 617,2

Coefficient de détermination

r² = 152²/(40·617,2) = 0,9358

Réponse

r² = 0,9358

Environ 93,58 % de la variation de y est expliquée par la droite.

20.Régression linéaire et corrélation

Réponse: x = 12,04

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 = 48/6 = 8
ȳ = 507/6 = 84,5

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 407

Droite de régression

b = 407/70 = 5,814
a = 84,5 − 5,814·8 = 37,99
ŷ = 37,99 + 5,814·x

Résoudre pour x

x = (108 − 37,99)/5,814 = 12,04

Réponse

x = 12,04

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