Représenter deux variables par un nuage · Le point moyen du nuage · Construire un ajustement affine. Exemples guidés, exercices progressifs et problème corrigé.
Ce petit quiz t’aide à partir avec les bons outils. Une base mal comprise peut rendre la suite plus difficile, même si tu travailles sérieusement.
Ce n’est pas une note : en cas d’erreur, tu sauras précisément quoi revoir avant d’avancer.
Tu peux revoir les explications ci-dessus, puis ouvrir le chapitre à ton rythme.
Avant de commencer5 questions pour vérifier tes bases
Pourquoi ce chapitre ?
Relier deux grandeurs aide à décrire une tendance et à préparer une décision. Tu vas construire un modèle, calculer ses prévisions et en discuter les limites. Ton parcours. Enseignement commun de mathématiques pour les séries STMG et STI2D. Les situations de gestion et les situations techniques mobilisent ici les mêmes notions du programme.
Représenter deux variables par un nuage.
Le point moyen du nuage.
Construire un ajustement affine.
Interpolation et extrapolation.
Association, causalité et qualité d’ajustement.
L’idée avant la formule
Un nuage conserve les couples observés. La droite résume une tendance ; elle ne prouve ni une loi universelle ni une causalité. Nomme les grandeurs et leurs unités avant tout calcul.
Les exercices 1 à 5 consolident les bases ; 6 à 10 demandent plusieurs étapes ; 11 à 15 t’invitent à choisir, justifier et contrôler. Cherche avant de consulter les indices.
Exercice 1 : Placer un couple ★☆☆
Un relevé indique 3 heures et 42 pièces produites. Quel point représente-t-il si le temps est en abscisse ?
Exercice 2 : Calculer G ★☆☆
Trouve le point moyen de \((1;3),(3;5),(5;7)\).
Exercice 3 : Utiliser une droite fournie ★☆☆
Un ajustement donne \(y=2{,}5x+8\). Quelle valeur prévoit-il pour \(x=6\) ?
Exercice 4 : Identifier la zone ★☆☆
On observe des durées entre 2 et 12 min. Prédire à 8 min est-il une interpolation ? Et à 20 min ?
Exercice 5 : Lire R carré ★☆☆
Deux ajustements affines sur les mêmes données donnent \(R^2=0{,}94\) et \(R^2=0{,}62\). Lequel explique davantage la variation selon ce critère ?
Exercice 6 : Identifier une tendance ★★☆
Les couples sont \((1;9),(2;7),(3;6),(4;3)\). Décris la tendance et explique pourquoi une droite exacte n’est pas évidente.
Exercice 7 : Une droite passant par G ★★☆
Une droite de pente 4 passe par \(G(2;11)\). Trouve son équation.
Exercice 8 : Un ajustement de Mayer ★★☆
Les deux sous-groupes ont pour points moyens \(G_1(2;7)\) et \(G_2(6;15)\). Détermine la droite de Mayer.
Exercice 9 : Une date codée ★★☆
Le rang 0 correspond à 2022 et le modèle est \(y=6x+50\). Quelle prévision donne-t-il pour 2026 ?
Exercice 10 : Une conclusion abusive ★★☆
Une enquête associe possession d’un vélo et bonne santé. Peut-on en déduire que donner un vélo améliore forcément la santé ?
Exercice 11 : Un point atypique ★★★
Une série donne \((1;12),(2;14),(3;16),(4;50),(5;20)\). Peut-on supprimer le quatrième point parce qu’il gêne l’alignement ?
Exercice 12 : Ce que le centre ne dit pas ★★★
Les nuages A : \((0;0),(2;2)\) et B : \((0;2),(2;0)\) ont-ils le même point moyen ? La même tendance ?
Exercice 13 : Comparer des résidus ★★★
Pour \((0;1),(1;2),(2;5)\), compare les sommes des carrés des résidus des modèles A : \(y=2x\) et B : \(y=2x+1\).
Exercice 14 : Un modèle qui devient impossible ★★★
Un ajustement \(p(x)=110-5x\) donne un pourcentage. Peut-on l’utiliser pour toute valeur positive de \(x\) ?
Exercice 15 : Trop peu de données ★★★
Deux points distincts ont un ajustement affine parfait. Est-ce une preuve solide de prévision ?
Problème : Pour aller plus loin
Fréquentation d’un atelier
x compte les séances et y les participants. Les couples (x;y) mesurés sont : (1;20), (2;28), (3;36), (4;44).
Place les points et calcule leur point moyen G.
Détermine la droite passant par les points extrêmes et contrôle les points intermédiaires.
Prévois y en x = 2,5 et x = 6 ; distingue interpolation et extrapolation.
En x = 5, une nouvelle observation donne y = 55. Calcule l’écart observé moins prévu.
Cet écart rend-il le modèle forcément inutile ? La relation prouve-t-elle une causalité ?
Corrigés détaillés
Corrigé 1
Corrigé 2
Corrigé 3
Corrigé 4
Corrigé 5
Corrigé 6
Corrigé 7
Corrigé 8
Corrigé 9
Corrigé 10
Corrigé 11
Corrigé 12
Corrigé 13
Corrigé 14
Corrigé 15
Corrigé du problème
Comprendre la question. On conserve chaque couple : une abscisse doit rester associée à son observation.
Construire la réponse.
Les abscisses sont 1, 2, 3 et 4. Leur moyenne vaut \((1+2+3+4)/4=2{,}5\).
Les ordonnées sont 20, 28, 36, 44. Leur somme vaut 128 ; leur moyenne est donc \(128/4=32\).
On place les quatre points dans un repère dont les axes sont nommés, puis le point moyen \(G(2{,}5;32)\).
Vérifier. Chaque coordonnée moyenne se trouve entre le minimum et le maximum des coordonnées correspondantes.
Conclure. Le point moyen est \(G(2{,}5;32)\) ; les ordonnées s’expriment en participants.
Comprendre la question. La droite doit passer par les deux points extrêmes ; on calcule sa pente avant son ordonnée à l’origine.
Construire la réponse.
La variation d’ordonnée vaut \(44-20=24\), pour une variation d’abscisse \(4-1=3\). La pente est donc \(24/3=8\).
On écrit \(y=8x+\beta\). Le premier point impose \(20=8\times1+\beta\), donc \(\beta=12\).
Pour x égal à 2 et 3, la formule donne \(28\) et \(36\), exactement les deux observations intermédiaires.
Vérifier. Au point moyen, \(8\times2{,}5+12=32\) : G est aussi sur la droite.
Conclure. Le modèle affine est \(y=8x+12\). Il reproduit ici les quatre observations.
Comprendre la question. Une prévision consiste à remplacer x dans le modèle ; son statut dépend de la plage observée.
Vérifier. La première prévision est encadrée par des observations proches. La seconde suppose que la tendance se prolonge au-delà des données disponibles.
Conclure. Les prévisions sont \(32\) participants par interpolation et 60 participants par extrapolation.
Comprendre la question. Le résidu demandé est observation moins prévision, dans cet ordre.
Construire la réponse.
À x égal à 5, la prévision est \(8\times5+12=52\).
La nouvelle observation vaut 55. Le résidu est donc \(55-52=3\).
Vérifier. En ajoutant le résidu à la prévision, \(52+3=55\), on retrouve la mesure.
Conclure. La nouvelle observation dépasse la prévision de 3 participants.
Comprendre la question. Il faut distinguer une approximation utile, une loi exacte et une relation de cause à effet.
Construire la réponse.
Un écart non nul montre que le modèle ne reproduit pas exactement cette nouvelle observation. Il ne suffit pas à rendre toute utilisation impossible.
On compare sa taille à la précision attendue, à la dispersion des autres mesures et au coût d’une mauvaise décision.
Une tendance commune peut provenir d’une troisième variable ou de conditions de mesure. La droite seule ne démontre pas une causalité.
Vérifier. Il faut recueillir d’autres observations, notamment dans la plage d’utilisation prévue, pour voir si les écarts restent acceptables ou deviennent systématiques.
Conclure. Le modèle peut rester utile dans une plage définie, avec des limites explicites ; il ne prouve aucune causalité.
Variante autonome et bilan
Un autre jeu suit \(y=9x+14\) pour x de 1 à 4. Donne son point moyen et sa prévision en x = 3,5.
Je peux expliquer : représenter deux variables par un nuage.
Je peux expliquer : le point moyen du nuage.
Je peux expliquer : construire un ajustement affine.
Je peux expliquer : interpolation et extrapolation.
Je peux expliquer : association, causalité et qualité d’ajustement.
Fiche-mémoire
Représenter deux variables par un nuage.
Identifie les deux variables et garde chaque paire de mesures associée.
Place x horizontalement et y verticalement, avec des axes nommés et gradués.
Décris la tendance, la courbure, les groupes et les points atypiques.
Compare des taux de variation si tu recherches un alignement exact.
Vérifie les données atypiques sans les supprimer uniquement pour améliorer l’apparence.
Le point moyen du nuage.
Compte le nombre de couples et calcule la moyenne des abscisses.
Calcule séparément la moyenne des ordonnées avec le même nombre d’observations.
Écris G avec les coordonnées dans le bon ordre et leurs unités.
Pour une droite passant par G, remplace x et y par ces deux moyennes.
Contrôle le passage par G et ne déduis pas la forme du nuage de son seul centre.
Construire un ajustement affine.
Observe le nuage et précise la méthode d’ajustement utilisée.
Calcule ou relève les coefficients a et b avec une précision suffisante.
Calcule les prévisions \(\widehat y_i\), puis les résidus \(y_i-\widehat y_i\).
Compare les carrés des résidus et leur organisation, pas seulement leur somme signée.
Présente les valeurs obtenues comme des prévisions dépendant du modèle.
Interpolation et extrapolation.
Relève l’intervalle observé, le codage de x et les unités.
Convertis la demande en abscisse et distingue interpolation et extrapolation.
Calcule une image ou résous l’équation correspondant à l’objectif.
Reconvertis le résultat en date ou en quantité et arrondis avec une précision justifiée.
Contrôle les limites physiques et indique la dépendance au modèle.
Association, causalité et qualité d’ajustement.
Précise si la question concerne l’ajustement, la prévision ou une explication causale.
Compare les indicateurs uniquement sur des données et une variable comparables.
Examine le nuage, les résidus, les valeurs atypiques et la taille de la série.
Cherche une cause commune, une sélection ou une causalité inverse avant de conclure.
Limite la conclusion à ce que le protocole et les données permettent réellement d’affirmer.
Maîtrise du chapitre
Validation contrôlée
Réponds aux QCM, sélectionne les bonnes propositions ou remets les étapes dans l'ordre. Le site vérifie chaque réponse avant d'ouvrir la balise suivante.