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
ans012€5 000FV = ?

Tu places €5 000 à un taux nominal de 4 % par an, capitalisés mensuellement. Calcule la valeur FV du placement après 2 ans.

PV = €5 0004% / 12n = 2
FV = €
2.Valeur temps de l'argentDifficile
mois0123…324€100€100€100FV = ?

Tu épargnes €100 à la fin de chaque mois pendant 27 ans. Le compte rapporte 2,4 % par an, capitalisés mensuellement. Combien as-tu épargné à la fin ? Calcule FV.

A = €1002,4% / 12N = 324
FV = €
3.VAN et TRIMoyen
ans0123…9−250 00018 000+4%+4%…r = 12%, NPV = ?

Un projet coûte €250 000 aujourd’hui. Il génère €18 000 à la fin de la première année, puis le flux croît de 4 % par an indéfiniment. Le coût du capital est de 12 %. Trouvez la valeur actuelle nette NPV.

C0 = €250 000CF1 = €18 000g = 4%r = 12%
NPV = €
4.VAN et TRIDifficile
ans012345−80 00016 000+3%+3%+3%+3%r = 8%, NPV = ?

Un projet coûte €80 000 aujourd’hui. Son flux vaut €16 000 à la fin de l’année 1 et croît de 3 % par an jusqu’au dernier flux à la fin de l’année 5. Le coût du capital est de 8 %. Trouvez la valeur actuelle nette NPV.

C0 = €80 000CF1 = €16 000g = 3%n = 5r = 8%
NPV = €
5.Prix et rendement des obligationsMoyen
ans0123…13P€45€45€45 + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 verse un coupon annuel de 4,5% et arrive à échéance dans 13 ans. Son taux de rendement actuariel passe de 5% à 3%. De combien ΔP le prix de l’obligation varie-t-il ?

F = €1 000coupon = 4,5%n = 13y1 = 5%y2 = 3%
ΔP = €
6.Prix et rendement des obligationsDifficile
ans0123P€80€80€80 + €1 000

Une obligation de valeur nominale €1 000 verse un coupon annuel de 8% et arrive à échéance dans 3 ans. Le taux de rendement actuariel est de 3%. Trouvez la duration de Macaulay D en années.

F = €1 000coupon = 8%n = 3YTM = 3%
D = ans
7.CAPM et WACCMoyen
WACC = ?capitaux propres€3 000 000re​ = 8%dette€6 000 000rd​ = 7%T = 30%

Une entreprise a des capitaux propres de €3 000 000 et une dette de €6 000 000. Son coût des capitaux propres est de 8%, son coût de la dette avant impôt de 7% et le taux d’imposition de 30%. Trouvez le WACC.

E = €3 000 000D = €6 000 000re = 8%rd = 7%T = 30%
WACC = %
8.CAPM et WACCDifficile
WACC = ?capitaux propres5 000 000 × €43,00D0​ = €1,60g = 3%dette€129 000 000rd​ = 4,5%T = 21%

Une entreprise a 5 000 000 actions cotant €43,00 ; la valeur comptable de ses capitaux propres est de €86 000 000. Elle vient de verser un dividende de €1,60 par action, et les dividendes croissent de 3% par an. Sa dette a une valeur de marché de €129 000 000 et un coût avant impôt de 4,5%. Le taux d’imposition est de 21%. Trouvez le WACC en utilisant le modèle de croissance des dividendes pour le coût des capitaux propres.

N = 5 000 000P0 = €43,00capitaux propres comptables = €86 000 000D0 = €1,60g = 3%D = €129 000 000rd = 4,5%T = 21%
WACC = %
9.Statistique descriptiveMoyen
152025303540455055

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 51, 53, 55, 15, 35, 13.

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

Une grandeur suit une loi normale de moyenne 50 et d'écart-type 20. Quelle proportion P des valeurs est inférieure à 26 ?

μ = 50σ = 20x = 26
P =
11.ProbabilitésMoyen
xp(x)100,2200,2300,3400,3μ = 27

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,2, 0,2, 0,3, 0,3
σ =
12.ProbabilitésDifficile
xp(x)100,25200,3300,2400,25μ

X a la loi indiquée, et Y = 0,5X + 5. Trouvez l’écart-type σY de Y.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,25, 0,3, 0,2, 0,25Y = 0,5X + 5
σY =
13.Loi normaleMoyen
−3−2−10123zaire colorée entre −z et z = 0,9011

Faites glisser z pour que l’aire colorée entre −z et z sous la courbe normale centrée réduite soit 0,9011. Trouvez z avec deux décimales.

A = 0,9011
z =
14.Loi normaleDifficile
μ = 500x = ?80%

On suppose que les durées de vie des piles suivent une loi normale de moyenne 500 h et d’écart-type 40 h. Trouvez la valeur x en dessous de laquelle se situent 80 % des valeurs (le 80e centile).

μ = 500σ = 40P = 80%
x = h
15.Intervalles de confianceMoyen
n = 8, s = 16L = ?Ux̄ = 23E90%

Un échantillon de 8 éléments a une moyenne de 23 et un écart-type s = 16. La population est approximativement normale. Trouvez la borne inférieure de l’intervalle de confiance à 90 % pour la moyenne.

n = 8x̄ = 23s = 1690%t(7) = 1,895
borne inférieure =
16.Intervalles de confianceDifficile
n = 16Lσ = ?s = 3,895%

Les diamètres de 16 arbres usinés ont un écart-type d’échantillon de 3,8 µm. En supposant les diamètres normalement distribués, trouvez la borne supérieure σ de l’intervalle de confiance à 95 % pour l’écart-type de la population. Avec df = 15, 2,5 % de la loi du χ² se trouve en dessous de 6,262 et 2,5 % au-dessus de 27,488.

n = 16s = 3,8 µmχ² = 6,262, 27,488
σ = µm
17.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
−2,0642,064t = ?df = 24

On compare deux méthodes d’enseignement. Groupe 1 : 12 étudiants, note moyenne 84,5, écart-type 7,5. Groupe 2 : 14 étudiants, note moyenne 91,3, écart-type 11. Supposez les variances des populations égales et utilisez le test t à deux échantillons avec variance commune. Trouvez la statistique de test t pour H₀ : μ₁ = μ₂, en prenant la différence x̄₁ − x̄₂ (groupe 1 moins groupe 2).

n₁ = 12x̄₁ = 84,5s₁ = 7,5n₂ = 14x̄₂ = 91,3s₂ = 11
t =
18.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,590%

Quelle taille doit avoir un échantillon pour que l'intervalle de confiance à 90 % d'une moyenne ait une marge d'erreur d'au plus 2,5 ? L'écart-type est 12. Trouve la plus petite taille d'échantillon n.

σ = 12E = 2,590%
n =
19.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy268372475586689xy246708090

Le tableau donne 5 observations appariées de x = heures de révision et y = note à l’examen. Trouvez le coefficient de corrélation de Pearson r.

n = 5
r =
20.Régression linéaire et corrélationDifficile
xy14441751206423862690xy1520256080x = 24,5

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. On fait une nouvelle observation (24,5, 88). Trouvez son résidu e = y − ŷ.

n = 5(24,5, 88)
e =

3Solutions

1.Valeur temps de l'argent

Réponse: FV = 5416 €

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 = 0,04/12 = 0,003333
N = m·n = 12·2 = 24

Valeur future

FV = 5 000·(1 + 0,003333)24 = 5 000·1,083 = €5 415,71

Réponse

FV = €5 415,71
2.Valeur temps de l'argent

Réponse: FV = 45524 €

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 = 0,024/12 = 0,002
N = 12·27 = 324

Valeur future des versements

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 100·(1,91 − 1)/0,002 = €45 523,84

Réponse

FV = €45 523,84

Tu as versé toi-même €32 400 ; le reste, ce sont des intérêts.

3.VAN et TRI

Réponse: NPV = −25000 €

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 = 18 000/(0,12 − 0,04) = 225 000,00

NPV

NPV = 225 000,00 − 250 000 = −€25 000,00

Réponse

NPV = −€25 000,00

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

4.VAN et TRI

Réponse: NPV = −12474 €

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

((1,03)/(1,08))5 = 0,789
PV = 16 000/(0,08 − 0,03)·(1 − 0,789) = 67 525,61

NPV

NPV = 67 525,61 − 80 000 = −€12 474,39

Réponse

NPV = −€12 474,39

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

5.Prix et rendement des obligations

Réponse: ΔP = 206,5 €

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.

Prix à l’ancien rendement

C = €45,00, i = 0,05, N = 13
€45,00·(1 − 0,5303)/0,05 + €1 000·0,5303 = €422,71 + €530,32 = €953,03

Prix au nouveau rendement

C = €45,00, i = 0,03, N = 13
€45,00·(1 − 0,681)/0,03 + €1 000·0,681 = €478,57 + €680,95 = €1 159,52

Variation

ΔP = 1 159,52 − 953,03 = €206,49

Réponse

ΔP = €206,49
6.Prix et rendement des obligations

Réponse: D = 2,798 ans

Duration : la duration de Macaulay est la date moyenne pondérée à laquelle une obligation verse ses flux, avec les valeurs actuelles des flux comme poids : D = Σ t·PVₜ/P. La duration modifiée D/(1 + y) estime la variation en pourcentage du prix pour une petite variation du rendement : %ΔP ≈ −Dmod·Δy.

Valeur actuelle de chaque flux

t = 1: 80/1,03 = 77,67, t·PV = 77,67
t = 2: 80/1,061 = 75,41, t·PV = 150,82
t = 3: 1080/1,093 = 988,35, t·PV = 2 965,06

Duration

P = 1 141,43
D = 3 193,54/1 141,43 = 2,798

Réponse

D = 2,798 ans
7.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 5,933 %

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 = 0,3333, D/V = 0,6667

WACC

WACC = 0,3333·8% + 0,6667·7%·(1 − 0,3) = 5,933%

Réponse

WACC = 5,933%
8.CAPM et WACC

Réponse: WACC = 5,603 %

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 = 1,6·1,03 = €1,65
re = 1,648/43 + 0,03 = 6,833%

Valeurs de marché

E = 5 000 000·€43,00 = €215 000 000
V = €344 000 000, E/V = 0,625, D/V = 0,375

WACC

WACC = 0,625·6,833% + 0,375·4,5%·(1 − 0,21) = 5,603%

Réponse

WACC = 5,603%
9.Statistique descriptive

Réponse: s = 19,18

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 = 14² + 16² + 18² + (−22)² + (−2)² + (−24)² = 1840

Écart-type

s = √(1840/5) = 19,18

Réponse

s = 19,18
10.Statistique descriptive

Réponse: P = 0,1151

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 = −1,2

Table de la loi normale

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 0,1151

Réponse

P = 0,1151
11.Probabilités

Réponse: σ = 11

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 = 10·0,2 + 20·0,2 + 30·0,3 + 40·0,3 = 27

Moyenne des carrés

E(X²) = 100·0,2 + 400·0,2 + 900·0,3 + 1600·0,3 = 850

Variance

Var(X) = 850 − 27² = 121
σ = √121 = 11

Réponse

σ = 11
12.Probabilités

Réponse: σY = 5,585

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 = 24,5, Var(X) = 124,8, σX = 11,17

Changement linéaire

σY = |0,5|·11,17 = 5,585

Réponse

σY = 5,585

La moyenne, elle, se déplace : E(Y) = 0,5·24,5 + 5 = 17,25.

13.Loi normale

Réponse: z = 1,65

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 + 0,9011)/2 = 0,9505

Lire la table de z à l’envers

Trouvez 0,9505 dans la table et lisez z.

z = 1,65

Réponse

z = 1,65
14.Loi normale

Réponse: x = 533,7 h

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) = 0,8 → z = 0,8416

Retour à x

x = 500 + 0,8416·40 = 533,66 h

Réponse

x = 533,66 h
15.Intervalles de confiance

Réponse: borne inférieure = 12,28

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 = 1,895·16/√8 = 10,72

Intervalle

23 ± 10,72 → [12,28, 33,72]

Réponse

borne inférieure = 12,28
16.Intervalles de confiance

Réponse: σ = 5,881 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 = 15·3,8² = 216,6

Bornes pour σ²

216,6/27,488 = 7,88
216,6/6,262 = 34,59

Borne pour σ

σ = √34,59 = 5,881 µm

Réponse

σ = 5,881 µm

Intervalle à 95 % pour σ : [2,807, 5,881] µm.

17.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: t = −1,809

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.

Variance commune

sp² = (11·7,5² + 13·11²)/24 = 91,32
sp = 9,556

Erreur type

SE = 9,556·√(1/12 + 1/14) = 3,759

Statistique de test

t = (84,5 − 91,3)/3,759 = −1,809

Réponse

t = −1,809

Avec df = 24, la valeur critique bilatérale à 5 % vaut 2,064 ; |t| est plus petit, donc H₀ n’est pas rejetée.

18.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: n = 63

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 = (1,645·12/2,5)² = 62,35

Arrondir vers le haut

n = 63

Réponse

n = 63
19.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r = 0,9748

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 = 20/5 = 4
ȳ = 390/5 = 78

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 56
Syy = Σ(y − ȳ)² = 330

Coefficient de corrélation

r = 56/√(10·330) = 0,9748

Réponse

r = 0,9748
20.Régression linéaire et corrélation

Réponse: e = 1,95

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 = 335/5 = 67

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 381

Droite de régression

b = 381/90 = 4,233
a = 67 − 4,233·20 = −17,67
ŷ = −17,67 + 4,233·x

Valeur prédite

ŷ = −17,67 + 4,233·24,5 = 86,05

Résidu

e = 88 − 86,05 = 1,95

Réponse

e = 1,95

Le point se trouve au-dessus de la droite.

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