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Seconde · Mathématiques · Chapitre 11

Statistiques

Fiche de cours5 min de lecturePar Robin RinguetMise à jour : octobre 2026

1Série statistique, effectifs et fréquences

Définition. On étudie un caractère sur une population de NN individus. À chaque valeur xix_{i} du caractère est associé son effectif nin_{i} (nombre d’individus qui la prennent) et sa fréquence fi=niNf_{i}=\dfrac{n_{i}}{N}. On a n1+⋯+np=Nn_{1}+\dots+n_{p}=N et f1+⋯+fp=1f_{1}+\dots+f_{p}=1.

Définition. L’effectif cumulé croissant (E.C.C.) d’une valeur est la somme des effectifs des valeurs qui lui sont inférieures ou égales ; la fréquence cumulée croissante (F.C.C.) est le quotient de cet effectif cumulé par NN. La dernière F.C.C. vaut 11, soit 100%{100\%}.

2Indicateurs de position

Définition. La moyenne d’une série de valeurs xix_{i} d’effectifs nin_{i} est

x‾=n1x1+n2x2+⋯+npxpN=f1x1+⋯+fpxp.\overline{x}=\frac{n_{1}x_{1}+n_{2}x_{2}+\dots+n_{p}x_{p}}{N}=f_{1}x_{1}+\dots+f_{p}x_{p}.

Définition. La médiane MeM_{e} est une valeur qui partage la série ordonnée en deux groupes de même effectif : au moins 50%{50\%} des valeurs lui sont inférieures ou égales, et au moins 50%{50\%} lui sont supérieures ou égales.

Définition. Le premier quartile Q1Q_{1} est la plus petite valeur de la série telle qu’au moins 25%{25\%} des valeurs lui soient inférieures ou égales ; le troisième quartile Q3Q_{3}, la plus petite telle qu’au moins 75%{75\%} lui soient inférieures ou égales.

Méthode. Ordonner d’abord la série, puis appliquer les règles de rang du formulaire (page 2). Pour Q1Q_{1} et Q3Q_{3} : si N4\frac{N}{4} (resp. 3N4\frac{3N}{4}) n’est pas entier, prendre la valeur de rang l’entier immédiatement supérieur.

3Indicateurs de dispersion

Définition. L’étendue est la différence entre la plus grande et la plus petite valeur. L’écart interquartile est Q3−Q1Q_{3}-Q_{1} : c’est l’amplitude de l’intervalle contenant au moins la moitié « centrale » des valeurs.

Définition. La variance VV et l’écart type σ\sigma mesurent la dispersion autour de la moyenne :

V=n1(x1−x‾)2+⋯+np(xp−x‾)2N,σ=V  (σ⩾0, meˆme uniteˊ que les xi).V=\frac{n_{1}\left(x_{1}-\overline{x}\right)^{2}+\dots+n_{p}\left(x_{p}-\overline{x}\right)^{2}}{N},\qquad \sigma=\sqrt{V}\ \ (\sigma\geq0,\ \text{même unité que les }x_{i}).

Notation. La boîte à moustaches résume la série sur un axe gradué : un rectangle de Q1Q_{1} à Q3Q_{3} coupé par un trait à la médiane, et deux moustaches allant jusqu’au minimum et jusqu’au maximum.

Propriété — effet d’une transformation. Si toutes les valeurs augmentent de aa, la moyenne, la médiane et les quartiles augmentent de aa et l’écart type est inchangé. Si toutes les valeurs sont multipliées par k>0k>0, tous ces indicateurs sont multipliés par kk.

4Séries regroupées par classes

Définition. Quand les valeurs sont nombreuses, on les regroupe en classes [a ;b[\intfo{a}{b}, ici de même amplitude. L’histogramme représente chaque classe par un rectangle de largeur l’amplitude et d’aire proportionnelle à l’effectif : à amplitudes égales, les hauteurs sont proportionnelles aux effectifs.

Propriété — moyenne par les centres. On remplace chaque classe par son centre ci=a+b2c_{i}=\frac{a+b}{2} et on calcule la moyenne pondérée des cic_{i} : on obtient une valeur approchée de la moyenne.

Définition. La classe médiane est la première classe dont la F.C.C. atteint 50%{50\%}. On estime MeM_{e} en lisant l’abscisse du point d’ordonnée 50%{50\%} sur le polygone des fréquences cumulées croissantes (point (a1 ;0)(a_{1}\,;0), où a1a_{1} est la borne inférieure de la première classe, puis points (b ;F.C.C.)(b\,;\text{F.C.C.}), joints par des segments). On estime de même Q1Q_{1} et Q3Q_{3} aux ordonnées 25%{25\%} et 75%{75\%}.

Masse (kg)[0 ;2[\intfo{0}{2}[2 ;4[\intfo{2}{4}[4 ;6[\intfo{4}{6}[6 ;8[\intfo{6}{8}
Effectif1515303035352020
F.C.C.15 %15\,\%45 %45\,\%80 %80\,\%100 %100\,\%

Figure 1 — Histogramme (effectifs ; masses en kg)

Figure 2 — Polygone des F.C.C.

5Comparer deux séries

Méthode. Deux séries se comparent par un indicateur de position et un indicateur de dispersion pris dans le même couple : moyenne et écart type, ou médiane et écart interquartile. À moyennes égales, la série d’écart type le plus petit est la plus régulière. En présence de valeurs extrêmes, préférer le couple médiane / écart interquartile.

Remarque. Ajouter une valeur supérieure à la moyenne fait augmenter la moyenne ; ajouter une valeur très grande modifie beaucoup la moyenne et l’écart type, mais très peu la médiane.

FormulaireTout le chapitre en trois points
  • Fréquence : fi=niNf_{i}=\frac{n_{i}}{N} ; moyenne : x‾=n1x1+⋯+npxpN\overline{x}=\frac{n_{1}x_{1}+\dots+n_{p}x_{p}}{N} ; variance : V=n1(x1−x‾)2+⋯+np(xp−x‾)2NV=\frac{n_{1}(x_{1}-\overline{x})^{2}+\dots+n_{p}(x_{p}-\overline{x})^{2}}{N} ; écart type : σ=V\sigma=\sqrt{V}.
  • Médiane : valeur de rang N+12\frac{N+1}{2} (NN impair), demi-somme des valeurs de rangs N2\frac{N}{2} et N2+1\frac{N}{2}+1 (NN pair) ; Q1Q_{1}, Q3Q_{3} : valeurs de rangs N4\frac{N}{4}, 3N4\frac{3N}{4} arrondis à l’entier supérieur.
  • Étendue =xmax⁡−xmin⁡=x_{\max}-x_{\min} ; écart interquartile =Q3−Q1=Q_{3}-Q_{1} ; classes : centre c=a+b2c=\frac{a+b}{2}, moyenne approchée n1c1+⋯+npcpN\frac{n_{1}c_{1}+\dots+n_{p}c_{p}}{N}.

6Savoir-faire du chapitre

Savoir-faire
  • Calculer effectifs et fréquences cumulés croissants ; compléter un tableau de série regroupée par classes.
  • Calculer une moyenne pondérée, un écart type ; déterminer médiane, quartiles, étendue et écart interquartile.
  • Construire un histogramme à classes de même amplitude et le polygone des fréquences cumulées croissantes.
  • Repérer la classe médiane, estimer médiane et quartiles par lecture graphique, calculer la moyenne par les centres de classes.
  • Étudier l’effet de l’ajout ou du retrait d’une valeur ; comparer deux séries, et construire deux boîtes à moustaches sur un même axe.

7Exemples types

Exemplemoyenne et écart type

Série des notes 88, 1010, 1212, 1414, 1616. Moyenne : x‾=8+10+12+14+165=12\overline{x}=\frac{8+10+12+14+16}{5}=12. Variance : V=16+4+0+4+165=8V=\frac{16+4+0+4+16}{5}=8, donc σ=8≈2,83\sigma=\sqrt8\approx2{,}83.

Exemplemédiane et quartiles

Série ordonnée de N=11N=11 valeurs : 22, 33, 55, 55, 77, 88, 99, 1111, 1212, 1515, 1717. Médiane : rang 66, soit Me=8M_{e}=8. N4=2,75\frac{N}{4}=2{,}75 : Q1Q_{1} est la valeur de rang 33, soit 55 ; 3N4=8,25\frac{3N}{4}=8{,}25 : Q3Q_{3} est celle de rang 99, soit 1212. Écart interquartile 77 ; étendue 1515.

Exemplesérie par classes

Avec le tableau de la page 1 (N=100N=100 colis), les centres des classes sont 11, 33, 55 et 77 : x‾≈15×1+30×3+35×5+20×7100=420100=4,2\overline{x}\approx\frac{15\times1+30\times3+35\times5+20\times7}{100}=\frac{420}{100}=4{,}2 kg. La classe médiane est [4 ;6[\intfo{4}{6} (première F.C.C. à atteindre 50%{50\%}), et la lecture graphique donne Me≈4,3M_{e}\approx4{,}3 kg.

Exemplecomparer deux séries

Deux ateliers fabriquent des pièces de 50 g{50\,\mathrm{g}}. Atelier A : x‾A=50,0 g\overline{x}_{A}={50{,}0\,\mathrm{g}} et σA=1,2 g\sigma_{A}={1{,}2\,\mathrm{g}} ; atelier B : x‾B=50,0 g\overline{x}_{B}={50{,}0\,\mathrm{g}} et σB=4,5 g\sigma_{B}={4{,}5\,\mathrm{g}}. Même moyenne, mais la production de A est bien plus régulière.

Pièges
  • Oublier les effectifs dans la moyenne : x‾\overline{x} est une moyenne pondérée, pas la moyenne des valeurs distinctes.
  • Calculer la médiane sans avoir ordonné la série, ou la confondre avec la moyenne. Q1Q_{1} et Q3Q_{3} sont des valeurs du caractère, pas des rangs ni des pourcentages.
  • Sur une série regroupée par classes, moyenne et médiane ne sont que des valeurs approchées.
  • Comparer deux séries avec la moyenne de l’une et la médiane de l’autre : utiliser les mêmes indicateurs.

Exercices, contrôles et sujets

Les énoncés sont en accès libre, à télécharger en PDF.

1

Exercices d'application

PDF

Compléments : classe médiane, moyenne par les centres, ajout d’une valeur, comparaison de deux séries

5 exercicesniveau Difficulté 2 sur 3durée conseillée : 2 hcalculatrice autorisée

  1. Trajets domicile-lycéeDifficulté 2 sur 3
  2. Prix des logementsDifficulté 2 sur 3
  3. Salaires d’une petite entrepriseDifficulté 2 sur 3
  4. Deux classes, deux profilsDifficulté 2 sur 3
  5. Pluie : vrai ou fauxDifficulté 2 sur 3
2

Contrôle A

PDF

Compléments : automatismes, classe médiane, ajout d’une valeur, comparaison de deux séries

Durée : 1 hcalculatrice autorisée4 exercices indépendantsbarème sur 20 + 1 point bonus

  1. Automatismes4 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. Pluviométrie5 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Une note en plus5 ptsDifficulté 2 sur 3
  4. Deux joueurs6 ptsDifficulté 2 sur 3
  5. Question bonus (1 point, hors barème)Difficulté 1 sur 3

Seconde · Mathématiques : les 14 chapitres

  1. Nombres réels, intervalles et valeur absolue
  2. Arithmétique
  3. Calcul littéral
  4. Équations et inéquations
  5. Vecteurs
  6. Droites du plan
  7. Généralités sur les fonctions
  8. Fonctions de référence
  9. Variations et extremums
  10. Information chiffrée
  11. Statistiques
  12. Tableaux croisés et fréquences conditionnelles
  13. Probabilités conditionnelles et arbres pondérés
  14. Algorithmique et programmation en Python