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BAC PRO REMI - Maths - Statistiques à deux variables

BAC PRO

Choisir un modèle adapté pour réaliser un ajustement d'un nuage de points associé à une série statistique à deux variables ▼

Prérequis ▼

Répondre aux questions suivantes :

Activité de rappel - Canicule à Lisieux ▼

Le 25 juin, à Lisieux, on a relevé la température à différentes heures de la journée.

Heure (h) 7 8 9 10 11
Température (°C) 20,7 23,2 27,7 32,3 35,3

Problématique : Si on suit la tendance de ces valeurs, quelle serait la température à 14 h ?

Compréhension du sujet

Estimation de la température à 14 h

Amélioration de l'estimation

Pour être plus précis dans la modélisation, nous allons tester plusieurs modèles :

  • Fonctions polynomiales de degré 2 : \( f(x) = ax^2 + bx + c \)
  • Fonctions polynomiales de degré 3 : \( f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d \)
  • Fonctions exponentielles : \( f(x) = ab^x \)
  • Fonction logarithme : \( f(x) = a + b\ln(x) \)

Voici les données de températures jusqu'à 13 h.

Heure (h) 7 8 9 10 11 12 13
Température (°C) 20,7 23,2 27,7 32,3 35,3 37,6 38,4

Conclusion

  1. Pour modéliser un nuage de points, il est important de choisir un modèle adapté.
  2. Le coefficient de détermination \( R^2 \) permet d'évaluer la qualité d'un ajustement.
  3. Le coefficient de détermination \( R^2 \) doit être le plus proche possible de 1 pour que l'ajustement soit considéré comme pertinent.

Exercices d'application ▼

Exercice 1 — Questionnaire en ligne

La progression du nombre de personnes ayant répondu à un questionnaire est étudiée auprès d'un échantillon de 1 000 personnes. On considère qu'après 21 jours, le questionnaire est terminé. Le nombre total de personnes ayant répondu en fonction du nombre de jours est donné dans le tableau suivant.

Jour 1 2 7 10 14 21
Nombre total de personnes 292 324 387 465 533 656

1. Représenter graphiquement cette série statistique sous forme d'un nuage de points à l'aide d'un outil numérique.

Voir la correction
Nuage de points : personnes ayant répondu en fonction du jour

2. Indiquer, en justifiant, si un ajustement affine est envisageable.

Voir la correction

Oui, un ajustement affine est envisageable, car les points semblent alignés. On ajoute que si on fait l'ajustement affine, le \( R^2 \) est : 0,99 donc très proche de 1.

Exercice 2 — Prix d'une voiture

Le prix d'une voiture a évolué en fonction des années de la façon suivante.

Année 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Prix en euros 15 400 12 000 9 150 7 050 5 400 4 200 3 200 2 470 1 900 1 465

1. Représenter graphiquement cette série statistique sous forme d'un nuage de points à l'aide d'un outil numérique.

Voir la correction
Ajustement logarithmique du prix de la voiture

2. Indiquer, en justifiant, si un ajustement affine est envisageable.

Voir la correction

L'ajustement affine est peu envisageable, car les points ne semblent pas alignés.

3. À l'aide du coefficient de détermination \( R^2 \), choisir l'ajustement le plus pertinent pour cette série entre logarithmique et exponentiel. Arrondir, si besoin, au millième.

Voir la correction

Pour un ajustement logarithmique, la valeur de \( R^2 \) est de 0,99 donc très proche de 1.

Ajustement logarithmique du prix de la voiture
Ajustement logarithmique : \( R^2 = 0{,}99 \).

Pour un ajustement exponentiel, la valeur de \( R^2 \) est de 0,99 donc aussi proche de 1.

Les deux ajustements sont pertinents ; il faut donc comparer les valeurs de \( R^2 \) au millième près pour choisir.

Exercice 3 — Multiplication de bactéries

Les bactéries se multiplient en se divisant. Le nombre de bactéries évolue en fonction du temps de la façon ci-contre.

Temps en min Rang \( x_i \) Nombre de bactéries \( y_i \)
0 0 1
20 1 2
40 2 4
60 3 8
80 4 16
100 5 32

1. Représenter graphiquement le nombre de bactéries en fonction du rang sous forme d'un nuage de points à l'aide d'un outil numérique.

Voir la correction
Ajustement exponentiel du nombre de bactéries

2. Montrer que l'équation de l'ajustement de \( y \) en \( x \) le plus pertinent est \( y = 2^x \).

Voir la correction

Si on fait un ajustement exponentiel \( f(x) = ab^x \), on trouve un \( R^2 = 1 \). Le modèle est parfait pour cette situation. On trouve \( a = 1 \) et \( b = 2 \), donc \( f(x) = 2^x \).

Ajustement exponentiel du nombre de bactéries
Ajustement exponentiel : \( f(x) = 2^x \), \( R^2 = 1 \).

3. Déterminer le nombre de bactéries issues d'une seule bactérie au bout de 5 h (rang 15).

Voir la correction

Pour le rang 15 (donc \( x = 15 \)), le nombre de bactéries est : \[ f(15) = 2^{15} = 32\,768 \]