Mathématiques pour l’ingénieur : 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

Limites

Substitution directe
essayez d’abord x = a ; 0/0 signifie qu’il faut simplifier
Factoriser et simplifier
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Expression conjuguée
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Limites à l’infini
divisez par la plus grande puissance de x ; des degrés égaux donnent le rapport des coefficients dominants
Limite remarquable
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Règle de L'Hôpital
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Dérivées

Règle des puissances
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Règle du produit
(uv)′ = u′v + uv′
Règle du quotient
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Dérivation en chaîne
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Dérivées usuelles
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x

Méthode

  1. Identifiez la structure : somme, produit, quotient ou composée.
  2. Appliquez la règle des puissances à chaque puissance de x.
  3. Utilisez la règle du produit, du quotient ou de dérivation des fonctions composées si nécessaire.
  4. Simplifiez, et évaluez au point si c’est demandé.

Intégrales

Règle des puissances
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Intégrale définie
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Primitives usuelles
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Aire entre deux courbes
∫ab (f − g) dx

Méthode

  1. Réécrivez l’intégrande comme une somme de termes simples si possible.
  2. Appliquez la règle des puissances : ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), et les primitives usuelles de ex, 1/x, sin et cos.
  3. Utilisez un changement de variable quand une fonction et sa dérivée apparaissent ensemble.
  4. Pour une intégrale définie, calculez F(b) − F(a).

Nombres complexes

Forme rectangulaire
z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Module et argument
|z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Forme polaire et exponentielle
z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ
Division
z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Produit et quotient
r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
De Moivre
(r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Racines n-ièmes
zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Équation du second degré avec p² < 4q
z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Méthode

  1. Décidez quelle forme convient à l’opération : rectangulaire a + jb pour additionner et soustraire, polaire r∠θ pour multiplier, diviser, élever à une puissance et extraire des racines.
  2. Développez avec j² = −1 ; divisez en multipliant le haut et le bas par le conjugué du dénominateur.
  3. Convertissez avec r = √(a² + b²) et θ d’après une esquisse du point (vérifiez le quadrant), et revenez avec a = r cos θ, b = r sin θ.
  4. Pour les puissances, utilisez De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ ; pour zⁿ = R∠φ, listez les n racines R1/n∠((φ + 360°k)/n).

Équations différentielles

Croissance/décroissance exponentielle
dy/dt = ky → y = y0ekt
Demi-vie
k = ln 2 / t½
Loi de refroidissement de Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Facteur intégrant
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Cuve de mélange
dm/dt = r·c − (r/V)·m

Matrices et déterminants

déterminant 2×2
det = ad − bc
Inverse d’une matrice 2×2
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Produit
(AB)ij = Σk AikBkj
Valeurs propres
det(A − λI) = 0
Règle de Cramer
xi = det(Ai)/det(A)

Vecteurs : produit scalaire et produit vectoriel

Norme
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Vecteur unitaire
û = a/|a|
Composantes à partir d’un angle
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Produit scalaire
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Projection scalaire de a sur b
a·b/|b|
Travail
W = F·d
Produit vectoriel
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Aires
parallélogramme |a × b|, triangle ½|a × b|
Moment par rapport à O
MO = r × F, r = A − O
Volume d’un parallélépipède
V = |a·(b × c)|

Méthode

  1. Écrivez chaque vecteur en composantes ; pour une force donnée par une norme et un angle, utilisez F·cos θ et F·sin θ.
  2. Pour les longueurs et les directions, utilisez la norme √(x² + y² + z²) et le vecteur unitaire a/|a|.
  3. Utilisez le produit scalaire pour les angles, les projections, la perpendicularité et le travail : a·b = |a||b|cos θ.
  4. Utilisez le produit vectoriel pour les vecteurs perpendiculaires, les aires et les moments : écrivez soigneusement les trois composantes, en gardant l’ordre a × b.

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

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

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.

2Exercices

1.LimitesMoyen
xyy = L

Trouvez la limite L = limx→∞ (−5x2 − 6x + 8)/(x2 + 6x + 8).

f(x) = (−5x2 − 6x + 8)/(x2 + 6x + 8)x → ∞
L =
2.LimitesDifficile
xyx = 0

Trouvez la limite L = limx→0 (e0,5x − 1 − 0,5x)/x².

f(x) = (e0,5x − 1 − 0,5x)/x²x → 0
L =
3.DérivéesMoyen
xyx = 2

Soit f(x) = x·sin(x), avec x en radians. Calcule f′(2).

f(x) = x·sin(x)x = 2 rad
f′(2) =
4.DérivéesDifficile
xy

Soit f(x) = x3 − 12x2 + 45x − 2. Trouve l'abscisse x du minimum local.

f(x) = x3 − 12x2 + 45x − 2
x =
5.IntégralesMoyen
xyπy = x·cos x

Calculez I = ∫₀π x·cos x dx (x en radians).

∫₀π x·cos x dx
I =
6.IntégralesDifficile
xyy = 0,5x2​y = 2x

Calcule l'aire A du domaine délimité par y = 0,5x2 et y = 2x.

y = 0,5x2y = 2x
A =
7.Nombres complexesMoyen
ReIm11−1−122−2−233−3−3z₁z₂w

Soit z₁ = 3∠150° et z₂ = 0,5∠45°, trouvez la partie imaginaire de w = z₁·z₂.

z₁ = 3∠150°z₂ = 0,5∠45°
Im(w) =
8.Nombres complexesDifficile
ReIm11−1−122−2−2θz

Utilisez le théorème de De Moivre pour trouver la partie imaginaire de z⁸ pour z = −√3 + j.

z = −√3 + jn = 8
Im(z⁸) =
9.Équations différentiellesMoyen
tyy(0) = 1y(1) = ?

Résolvez y″ + 8y′ + 15y = 0 avec y(0) = 1 et y′(0) = 0. Trouvez y(1).

y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = 1y′(0) = 0
y(1) =
10.Équations différentiellesDifficile
tyK = 2ymax​ = ?

Un système obéit à y″ + 2y′ + 5y = 10 pour t ≥ 0, à partir du repos : y(0) = 0, y′(0) = 0. Trouvez la valeur de pic ymax de sa réponse indicielle.

y″ + 2y′ + 5y = 10y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
11.Matrices et déterminantsMoyen
A =−4−5−53−3−3−4−5−1

Calcule le déterminant det A de la matrice 3×3 A représentée.

A = [−4 −5 −5; 3 −3 −3; −4 −5 −1]
det A =
12.Matrices et déterminantsDifficile
A =−3−1−1−5b =7−10

Résous le système −3x − y = 7 et −x − 5y = −10. Trouve x.

−3x − y = 7−x − 5y = −10
x =
13.Vecteurs : produit scalaire et produit vectorielMoyen
xyzab

Trouvez l’angle θ entre les vecteurs a = (−4, 1, 6) et b = (−4, −6, −5), en degrés.

a = (−4, 1, 6)b = (−4, −6, −5)
θ = °
14.Vecteurs : produit scalaire et produit vectorielDifficile
xyzABC

Trouvez l’aire A du triangle de sommets A(0, −2, 4), B(3, 4, −3) et C(1, 2, 1). Les coordonnées sont en mètres.

A(0, −2, 4)B(3, 4, −3)C(1, 2, 1)
A = m²
15.ProbabilitésMoyen
xp(x)00,210,120,3530,35μ = 1,85

Pour la loi indiquée, trouvez la variance Var(X) de X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,2, 0,1, 0,35, 0,35
Var(X) =
16.ProbabilitésDifficile
n = 7, p = 0,5: P(X = 3) = ?k01234567

Un test comporte 7 QCM. Une étudiante qui répond au hasard a chaque réponse juste avec une probabilité 0,5, indépendamment. Quelle est la probabilité P d'avoir exactement 3 bonnes réponses ?

n = 7p = 0,5k = 3
P =
17.Statistique descriptiveMoyen
2025303540455055

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 50, 24, 59, 21, 21, 17.

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

Une grandeur suit une loi normale de moyenne 100 et d'écart-type 15. Quelle proportion P des valeurs est supérieure à 130 ?

μ = 100σ = 15x = 130
P =
19.Loi normaleMoyen
32 min29,5 minX + Y?

X est normale de moyenne 12 min et d’écart-type 1,5 min ; Y est indépendante et normale de moyenne 20 min et d’écart-type 2 min. Trouvez la probabilité P que X + Y dépasse 29,5 min. Arrondissez z à deux décimales.

μX = 12, σX = 1,5μY = 20, σY = 2X + Y > 29,5 min
P =
20.Loi normaleDifficile
235240245250255260265gbas 75%

Les les masses des sachets suivent une loi normale de moyenne 250 g et d’écart type 5 g. Faites glisser le seuil pour que les 75 % les plus bas (zone colorée) soient à sa gauche. Trouvez le seuil x.

μ = 250 gσ = 5 g75%
x = g

3Solutions

1.Limites

Réponse: L = −5

Limites : essayez d’abord la substitution directe. Si elle donne 0/0, simplifiez d’abord : factorisez et simplifiez le facteur commun, ou multipliez par l’expression conjuguée. Quand x → ∞, divisez le numérateur et le dénominateur par la plus grande puissance de x. Règle de L'Hôpital : si f/g donne 0/0 ou ∞/∞, alors lim f/g = lim f′/g′, en dérivant séparément le numérateur et le dénominateur (pas avec la règle du quotient).

Diviser par la plus grande puissance

(−5 + (−6)/x + 8/x2)/(1 + 6/x + 8/x2)

Faire tendre x → ∞

L = −5/1 = −5

Réponse

L = −5

À degrés égaux, la limite est le rapport des coefficients dominants.

2.Limites

Réponse: L = 0,125

Limites : essayez d’abord la substitution directe. Si elle donne 0/0, simplifiez d’abord : factorisez et simplifiez le facteur commun, ou multipliez par l’expression conjuguée. Quand x → ∞, divisez le numérateur et le dénominateur par la plus grande puissance de x. Règle de L'Hôpital : si f/g donne 0/0 ou ∞/∞, alors lim f/g = lim f′/g′, en dérivant séparément le numérateur et le dénominateur (pas avec la règle du quotient).

Première application

(0,5·e0,5x − 0,5)/(2x) → 0/0

Seconde application

0,25·e0,5x/2

Remplacer x par 0

L = 0,25·1/2 = 0,125

Réponse

L = 0,125
3.Dérivées

Réponse: f′(2) = 0,077

Dérivation : la dérivée f′(x) est la pente du graphe en x. Règle des puissances : (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Règle du produit : (uv)′ = u′v + uv′. Règle de dérivation en chaîne : (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Là où f′(x) = 0, le graphe a une tangente horizontale : un maximum, un minimum ou un point selle.

Règle du produit et en chaîne

f′(x) = sin(x) + x·cos(x)

Remplacer

f′(2) = 0,9093 + 2·(−0,4161) = 0,077

Réponse

f′(2) = 0,077
4.Dérivées

Réponse: x = 5

Dérivation : la dérivée f′(x) est la pente du graphe en x. Règle des puissances : (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Règle du produit : (uv)′ = u′v + uv′. Règle de dérivation en chaîne : (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Là où f′(x) = 0, le graphe a une tangente horizontale : un maximum, un minimum ou un point selle.

Dérivée

f′(x) = 3x2 − 24x + 45 = 3·(x2 − 8x + 15)

Résoudre f′(x) = 0

x = 3 ou x = 5

Lequel est lequel

f″(x) = 6x − 24 : négative en un maximum, positive en un minimum.

f″(3) = −6, f″(5) = 6
x = 5

Réponse

x = 5
5.Intégrales

Réponse: I = −2

Intégration par parties : ∫u·dv = u·v − ∫v·du, issue de la règle du produit. Choisissez pour u le facteur qui se simplifie quand on le dérive (une puissance de x, ou ln x), et pour dv le facteur que vous savez intégrer (eˣ, sin x, cos x, ou x lorsque u = ln x). Pour une intégrale définie, évaluez u·v aux deux bornes : ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Un facteur x² demande deux étapes.

Choisir u et dv

u = x, du = dx; dv = cos x dx, v = sin x

Primitive

∫x cos x dx = x sin x − ∫sin x dx = x sin x + cos x

Limites

(π·sin π + cos π) − (0 + 1) = −2

Réponse

I = −2
6.Intégrales

Réponse: A = 5,333

Intégrales définies : ∫ₐᵇ f(x) dx est l'aire algébrique entre le graphe et l'axe des x de a à b. Trouve une primitive F (avec F′ = f) et calcule F(b) − F(a). Règle des puissances : ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). L'aire entre deux courbes est ∫(haute − basse) dx.

Points d'intersection

0,5x2 = 2x → x = 0, x = 4

Intégrer la haute moins la basse

A = [x2 − 0,1667x3]04 = 5,333

Réponse

A = 5,333
7.Nombres complexes

Réponse: Im(w) = −0,3882

Forme polaire : z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, avec r = |z| et θ = arg z. Retour à la forme rectangulaire : a = r cos θ, b = r sin θ. L’argument demande le quadrant : θ = atan(b/a) seulement quand a > 0 ; pour a < 0, ajoutez ou soustrayez 180°. En forme polaire la multiplication est facile : multipliez les modules et additionnez les arguments ; pour une division, divisez les modules et soustrayez les arguments.

Module et argument de w

|w| = 3 · 0,5 = 1,5
θ = 150° + 45° = 195° → −165°

Forme rectangulaire

Re(w) = 1,5·cos(−165°) = −1,449
Im(w) = 1,5·sin(−165°) = −0,3882
Im(w) = −0,3882

Réponse

Im(w) = −0,3882
8.Nombres complexes

Réponse: Im(z⁸) = 221,7

De Moivre et racines : (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. L’équation zⁿ = R∠φ a exactement n racines, toutes de module R1/n, aux arguments (φ + 360°·k)/n pour k = 0, 1, …, n − 1 : elles sont régulièrement réparties sur un cercle, espacées de 360°/n. Une équation du second degré z² + pz + q = 0 avec p² < 4q a les racines complexes z = −p/2 ± j√(q − p²/4) ; un polynôme à coefficients réels a toujours ses racines complexes par paires conjuguées a ± jb.

Forme polaire

z = −√3 + j = 2∠150°

De Moivre

z⁸ = (2)⁸∠1200° = 256∠120°

Forme rectangulaire

z⁸ = 256·(cos 120° + j sin 120°) = −128 + j221,7
Im(z⁸) = 221,7

Réponse

Im(z⁸) = 221,7
9.Équations différentielles

Réponse: y(1) = 0,1144

Équations linéaires du second ordre : pour y″ + b·y′ + c·y = 0, essayez y = ert : on obtient l’équation caractéristique r² + b·r + c = 0. Deux racines réelles r₁ ≠ r₂ donnent y = A·er₁t + B·er₂t (suramorti) ; une racine double r donne y = (A + Bt)·ert (amortissement critique) ; des racines complexes −α ± jω donnent y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (sous-amorti, oscillant). Les valeurs initiales y(0) et y′(0) fixent A et B. Écrite sous la forme y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn est la pulsation propre et ζ le coefficient d’amortissement : ζ < 1 donne des oscillations. Avec une entrée constante, y″ + by′ + cy = c·K, la solution est la valeur stationnaire K plus la réponse libre.

Racines caractéristiques

(r + 3)(r + 5) = 0 → r = −3, −5

Constantes à partir des valeurs initiales

A + B = 1, −3A − 5B = 0
A = 2,5, B = −1,5

Évaluer

y(1) = 2,5·e−3 + (−1,5)·e−5 = 0,1144

Réponse

y(1) = 0,1144
10.Équations différentielles

Réponse: ymax = 2,416

Équations linéaires du second ordre : pour y″ + b·y′ + c·y = 0, essayez y = ert : on obtient l’équation caractéristique r² + b·r + c = 0. Deux racines réelles r₁ ≠ r₂ donnent y = A·er₁t + B·er₂t (suramorti) ; une racine double r donne y = (A + Bt)·ert (amortissement critique) ; des racines complexes −α ± jω donnent y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (sous-amorti, oscillant). Les valeurs initiales y(0) et y′(0) fixent A et B. Écrite sous la forme y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn est la pulsation propre et ζ le coefficient d’amortissement : ζ < 1 donne des oscillations. Avec une entrée constante, y″ + by′ + cy = c·K, la solution est la valeur stationnaire K plus la réponse libre.

Valeur stationnaire et racines

yss = 2, r = −1 ± 2j

Constantes à partir des valeurs initiales

y(0) = 2 + A = 0 → A = −2
y′(0) = −1A + 2B = 0 → B = −1

Pic

t = π/2 = 1,571
ymax = 2·(1 + e−1·π/2) = 2,416

Réponse

ymax = 2,416
11.Matrices et déterminants

Réponse: det A = 108

Matrices : le déterminant d'une matrice 2×2 est ad − bc. Pour une 3×3, développe selon une ligne : chaque coefficient multiplié par le déterminant de la matrice 2×2 qui reste après avoir rayé sa ligne et sa colonne, avec des signes alternés + − +. Les valeurs propres λ vérifient det(A − λI) = 0 ; en 2×2 c'est λ² − (trace)·λ + det = 0.

Mineurs 2×2 de la première ligne

M₁₁ = −12, M₁₂ = −15, M₁₃ = −27

Développement par cofacteurs

det A = (−4)·(−12) − (−5)·(−15) + (−5)·(−27) = 108

Réponse

det A = 108
12.Matrices et déterminants

Réponse: x = −3,214

Matrices : le déterminant d'une matrice 2×2 est ad − bc. Pour une 3×3, développe selon une ligne : chaque coefficient multiplié par le déterminant de la matrice 2×2 qui reste après avoir rayé sa ligne et sa colonne, avec des signes alternés + − +. Les valeurs propres λ vérifient det(A − λI) = 0 ; en 2×2 c'est λ² − (trace)·λ + det = 0.

Déterminant de la matrice des coefficients

det A = (−3)·(−5) − (−1)·(−1) = 14

Remplacer la colonne de x

det Aₓ = 7·(−5) − (−1)·(−10) = −45
x = −45/14 = −3,214

Réponse

x = −3,214
y = 2,643
13.Vecteurs : produit scalaire et produit vectoriel

Réponse: θ = 108,2 °

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

Produit scalaire

a·b = (−4)·(−4) + 1·(−6) + 6·(−5) = −20

Normes

|a| = √((−4)² + 1² + 6²) = 7,28
|b| = √((−4)² + (−6)² + (−5)²) = 8,775

Angle

cos θ = −20/(7,28·8,775) = −0,3131
θ = arccos(−0,3131) = 108,2°

Réponse

θ = 108,2°
14.Vecteurs : produit scalaire et produit vectoriel

Réponse: A = 5,916 m²

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

Vecteurs d’arête

AB = B − A = (3, 6, −7)
AC = C − A = (1, 4, −3)

Produit vectoriel

(AB × AC)x = AByACz − ABzACy = 6·(−3) − (−7)·4 = 10
(AB × AC)y = ABzACx − ABxACz = (−7)·1 − 3·(−3) = 2
(AB × AC)z = ABxACy − AByACx = 3·4 − 6·1 = 6
|AB × AC| = √(10² + 2² + 6²) = 11,83

Aire du triangle

A = ½·11,83 = 5,916 m²

Réponse

A = 5,916 m²
15.Probabilités

Réponse: Var(X) = 1,228

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 = 0·0,2 + 1·0,1 + 2·0,35 + 3·0,35 = 1,85

Moyenne des carrés

E(X²) = 0·0,2 + 1·0,1 + 4·0,35 + 9·0,35 = 4,65

Variance

Var(X) = 4,65 − 1,85² = 1,228

Réponse

Var(X) = 1,228
16.Probabilités

Réponse: P = 0,2734

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 = 3) = 35·0,53·0,54 = 35·0,125·0,0625 = 0,2734

Réponse

P = 0,2734
17.Statistique descriptive

Réponse: s = 17,8

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 = 192/6 = 32

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = 18² + (−8)² + 27² + (−11)² + (−11)² + (−15)² = 1584

Écart-type

s = √(1584/5) = 17,8

Réponse

s = 17,8
18.Statistique descriptive

Réponse: P = 0,02275

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 = 2

Table de la loi normale

Φ(2) = 0,9772
P = 1 − 0,9772 = 0,02275

Réponse

P = 0,02275
19.Loi normale

Réponse: P = 0,8413

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 = 32 min, σ = √(1,5² + 2²) = 2,5 min

Centrer-réduire

z = (29,5 − 32)/2,5 = −1

Queue supérieure

P = 1 − Φ(−1) = 1 − 0,1587 = 0,8413

Réponse

P = 0,8413
20.Loi normale

Réponse: x = 253,4 g

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

Φ(z) = 0,75

z d’après la table

z ≈ 0,67

Retour aux unités d’origine

x = 250 + 0,67·5 = 253,4 g

Réponse

x = 253,4 g

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