E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valeurs critiques (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Décision
rejeter H0 si χ² > χ²crit
2Exercices
1.Loi normaleMoyen
Faites glisser z pour que l’aire colorée sous la courbe normale centrée réduite, à droite de z, soit 0,9452. Trouvez z avec deux décimales.
A = 0,9452
z =
2.Loi normaleDifficile
Les tailles X des hommes et Y des femmes d’un groupe sont indépendantes et normales : X a pour moyenne 180 cm et pour écart-type 10 cm, Y a pour moyenne 170 cm et pour écart-type 12 cm. Trouvez la probabilité P que X soit supérieure à Y. Arrondissez z à deux décimales.
μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
3.Intervalles de confianceMoyen
Un échantillon de 20 éléments a une moyenne de 79 et un écart-type s = 1,5. La population est approximativement normale. Trouvez la borne supérieure de l’intervalle de confiance à 90 % pour la moyenne.
n = 20x̄ = 79s = 1,590%t(19) = 1,729
borne supérieure =
4.Intervalles de confianceDifficile
On ne sait rien à l’avance sur la proportion de produits défectueux. Combien de produits n faut-il contrôler pour qu’un intervalle de confiance à 95 % pour la proportion ait une marge d’erreur d’au plus 0,025 ?
p = 0,5E = 0,02595%
n =
5.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
La moyenne d’une population est censée valoir 250 ; l’écart-type de la population est connu et vaut 12. Un échantillon aléatoire de 36 observations a une moyenne de 253,28. Testez H₀ : μ = 250 contre H₁ : μ > 250. Trouvez la valeur p p.
μ₀ = 250σ = 12n = 36x̄ = 253,28H₁: μ > μ₀
p =
6.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
Quelle taille doit avoir un échantillon pour que l'intervalle de confiance à 99 % d'une moyenne ait une marge d'erreur d'au plus 1 ? L'écart-type est 15. Trouve la plus petite taille d'échantillon n.
σ = 15E = 199%
n =
7.Régression linéaire et corrélationMoyen
Le tableau donne 5 observations appariées de x = heures de révision et y = note à l’examen. Leurs sommes sont données. Trouvez le coefficient de corrélation de Pearson r à partir de ces sommes.
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 (23,5, 122). Trouvez son résidu e = y − ŷ.
n = 5(23,5, 122)
e =
9.Tests du khi-deuxMoyen
Le tableau de contingence indique les effectifs observés. Pour un test d’indépendance du khi-deux, trouvez l’effectif attendu E de la case « équipe de jour, sans défaut ».
total de la ligne = 66total de la colonne = 58N = 143
E =
10.Tests du khi-deuxDifficile
Un test d’ajustement du khi-deux compare les effectifs observés dans 7 catégories à des proportions attendues entièrement spécifiées (aucun paramètre n’est estimé à partir des données). À l’aide de la table, trouvez la valeur critique χ²crit au seuil de signification α = 0,01.
α = 0,01
χ²crit =
3Solutions
1.Loi normale
Réponse: z = −1,6
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 − 0,9452 = 0,0548
Lire la table de z à l’envers
Trouvez 0,0548 dans la table et lisez z.
z = −1,60
Réponse
z = −1,60
2.Loi normale
Réponse: P = 0,7389
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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15,62 cm
Centrer-réduire
z = (0 − 10)/15,62 = −0,64
Probabilités
P = 1 − Φ(−0,64) = 0,7389
Réponse
P = 0,7389
3.Intervalles de confiance
Réponse: borne supérieure = 79,58
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 = 19, t = 1,729
Marge d'erreur
E = 1,729·1,5/√20 = 0,5799
Intervalle
79 ± 0,5799 → [78,42, 79,58]
Réponse
borne supérieure = 79,58
4.Intervalles de confiance
Réponse: n = 1537
Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.
Résoudre pour n
n = 1,96²·0,5·0,5/0,025² = 1537
Arrondir vers le haut
n = 1537
Réponse
n = 1537
5.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance
Réponse: p = 0,0505
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.
Statistique de test
SE = σ/√n = 12/√36 = 2
z = (253,28 − 250)/2 = 1,64
Aire de la queue
Φ(1,64) = 0,9495
1 − Φ(1,64) = 0,0505
Valeur p
p = 0,0505
Réponse
p = 0,0505
p > 0,05, donc H₀ n’est pas rejetée au seuil de 5 %.
6.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance
Réponse: n = 1494
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 = (2,576·15/1)² = 1493
Arrondir vers le haut
n = 1494
Réponse
n = 1494
7.Régression linéaire et corrélation
Réponse: r = 0,9927
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.
Sommes centrées
Sxy = 1714 − 25·304/5 = 194
Sxx = 165 − 25²/5 = 40
Syy = 19438 − 304²/5 = 954,8
Coefficient de corrélation
r = 194/√(40·954,8) = 0,9927
Réponse
r = 0,9927
8.Régression linéaire et corrélation
Réponse: e = 3,85
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 = 110/5 = 22
ȳ = 554/5 = 110,8
Sommes des carrés et des produits
Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 441
Droite de régression
b = 441/90 = 4,9
a = 110,8 − 4,9·22 = 3
ŷ = 3 + 4,9·x
Valeur prédite
ŷ = 3 + 4,9·23,5 = 118,1
Résidu
e = 122 − 118,1 = 3,85
Réponse
e = 3,85
Le point se trouve au-dessus de la droite.
9.Tests du khi-deux
Réponse: E = 26,77
Tests du khi-deux : comparez les effectifs observés O aux effectifs E attendus sous H₀ avec χ² = Σ(O − E)²/E. Ajustement : E = n·p pour chaque catégorie, df = k − 1 (moins un de plus pour chaque paramètre estimé à partir des données). Indépendance dans un tableau r × c : E = total de la ligne × total de la colonne / total général, df = (r − 1)(c − 1). Rejetez H₀ lorsque χ² dépasse la valeur critique pour le α choisi.
Effectif attendu
E = 66·58/143 = 26,77
Réponse
E = 26,77
10.Tests du khi-deux
Réponse: χ²crit = 16,81
Tests du khi-deux : comparez les effectifs observés O aux effectifs E attendus sous H₀ avec χ² = Σ(O − E)²/E. Ajustement : E = n·p pour chaque catégorie, df = k − 1 (moins un de plus pour chaque paramètre estimé à partir des données). Indépendance dans un tableau r × c : E = total de la ligne × total de la colonne / total général, df = (r − 1)(c − 1). Rejetez H₀ lorsque χ² dépasse la valeur critique pour le α choisi.
Degrés de liberté
df = 7 − 1 = 6
Table
χ²crit(df = 6, α = 0,01) = 16,812
Réponse
χ²crit = 16,812
Rejetez H₀ si le χ² calculé est supérieur à cette valeur.