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Statistiques

AQA · GCSE · Mathematics · Sujet 6

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4:31

Statistiques

Quatre familles couvrent la statistique. La moyenne est la somme de f x divisée par la somme de f, en utilisant les centres de classe pour les données groupées ; la médiane et la mode sont les autres centroïdes.…

Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés

6.1

Statistiques

AQA GCSE Mathématiques 8300 thème 3.6 (spécification Version 1.0, 12 septembre 2014, premiers examens 2017). Les lignes S1–S6 sont organisées en trois niveaux ; les lignes fondamentales supplémentaires concernent l'inférence des propriétés d'une population à partir d'un échantillon tout en connaissant les limites de l'échantillonnage (S1) et les tableaux et graphiques linéaires pour les données série de données (S2) ; la ligne réservée au niveau supérieur concerne les histogrammes à classes égales et INÉGALES intervalles de classe et graphiques des fréquences cumulées (S3), avec boîtes à moustaches, quartiles et l'étendue interquartile comme ajout au niveau supérieur pour S4. Le groupe du niveau supérieur de juin 2024 fournit des ancrages vérifiés ci-dessous.

À savoir absolument pour le thème 3.6 :

Famille Formules
centre moyenne $= \tfrac{\sum fx}{\sum f}$ (milieux de classe pour données groupées) ; médiane par comptage cumulé ; mode / classe modale
dispersion étendue $= \max - \min$ ; étendue interquartile $= Q_3 - Q_1$
représentations angle du secteur circulaire $= \tfrac fn \times 360^\circ$ ; densité de fréquence $= \tfrac{\text{frequency}}{\text{class width}}$
bivarié corrélation direction + intensité ; droite de régression estimée ; interpoler, extrapoler avec précaution
Vocabulaire Entrainer
English Français
histogram/ˈhɪstəɡræm/ histogramme
class interval classe d'intervalle
box plot/bɒks plɒt/ boîte à moustaches
quartile/ˈkwɔːtaɪl/ quartile
mean/miːn/ moyenne
median/ˈmiːdiːən/ médiane
mode/məʊd/ mode
modal class/ˈməʊdl klæs/ classe modale
range/reɪndʒ/ étendue
interquartile range/ˌɪntəˈkwɔːtaɪl reɪndʒ/ interquartile
frequency density/ˈfriːkwənsi ˈdensɪti/ densité de fréquence
correlation/ˌkɒrɪˈleɪʃn/ corrélation
line of best fit/laɪn ɒv best fɪt/ droite de tendance
interpolate interpoler
extrapolate/ekˈstræpəleɪt/ extrapoler
population/ˌpɒpjʊˈleɪʃn/ population
primary data/ˈpraɪməri ˈdeɪtə/ données primaires
secondary data données secondaires
discrete/dɪˈskriːt/ discret
continuous data données continues
pie chart/paɪ tʃɑːt/ diagramme circulaire
categorical data données catégorielles
time series/taɪm ˈsɪəriːz/ série temporelle
scatter graph/ˈskætə ɡræf/ nuage de points
cumulative frequency/ˈkjuːmjʊlətɪv ˈfriːkwənsi/ fréquence cumulative
class width/klæs wɪtθ/ largeur de classe
central tendency/ˈsentrəl ˈtendənsi/ tendance centrale
outlier/ˈaʊtlaɪə/ valeur aberrante
6.1

Échantillonnage et populations

Inférer les propriétés de populations ou de distributions à partir d'un échantillon, tout en connaissant les limites de l'échantillonnage (S1, fondamental supplémentaire) : un échantillon est un sous-ensemble ; un recensement couvre l'ensemble de la population ; une sélection aléatoire réduit le biais de sélection mais recensement couvre toute la population ; sélection aléatoire réduit le biais de sélection mais n'élimine jamais la variabilité d'échantillonnage ni le non-réponse. D'un échantillon aléatoire de 80 étudiants, 24 marchent : proportion $\tfrac{24}{80} = 0.3$, appliquée à une école de 600 suggère environ 180 marcheurs — une estimation, pas un décompte. Un échantillon de convenance d'un club de sport surestime les étudiants actifs ; un sondage en ligne volontaire manque les non-répondants quel que soit le nombre de réponses reçues. Appliquer la statistique pour décrire une population (S5) : indiquer ce que l'échantillon valide et ce qui pourrait rendre l'extrapolation est peu fiable. Connaître les termes données primaires, données secondaires, données discrètes et données continues (nombre de frères et sœurs est discret ; temps de trajet est continu même lorsqu'il est enregistré en minutes entières).

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Échantillons, populations et comparaisons justifiées

Définir la population cible et les variables avant l'échantillonnage

Classer les énoncés des cas traités, puis expliquer l'unité ou l'invariant justifiant chaque décision.

6.2

Tableaux, graphiques et séries temporelles

Interpréter et construire des tableaux, graphiques et diagrammes (S2) : tableaux de fréquence, diagrammes en barres, diagrammes circulaires et pictogrammes pour données catégorielles, diagramme en tableaux et graphiques linéaires pour les données de séries temporelles — connaissant leur utilisation appropriée, y compris le choix de diagrammes statistiques adaptés. L'angle d'un secteur de diagramme circulaire est y compris le choix de diagrammes statistiques appropriés. Un angle de secteur de diagramme circulaire est $\tfrac fn \times 360^\circ$ cyclant, les angles sont 40, 10, 15. Les séries temporelles 15 cyclique, les angles sont $90^\circ$, $135^\circ$, $135^\circ$. Série temporelle nuage de points ordonné et reliant point par point ; un graphique en nuage de points ne relie jamais ordre des observations.

Exemple résolu : 3H Juin 2024 Q8, adapté. Un tableau de six valeurs a une moyenne $(8 + 9 + 9 + 6 + 9 + 10) \div 6 = 8.5$ ; un secteur de 162° d'un diagramme circulaire est $\tfrac{162}{360} \times 100 = 45\%$. Une question combinant "quatre fois la moyenne" avec le pourcentage : $4 \times 8.5 + 45 = 34 + 45 = 79$.

Diagramme circulaire de 40 élèves : marche 90°, vélo 135°, bus 135°
Chaque élève correspond à 360° ÷ 40 = 9° : 10 marcheurs représentent 90°, 15 cyclistes 135°
Graphique à barres d'un échantillon aléatoire de 80 : 24 marcheurs et 56 autres
24 sur 80 représente 30%, donc environ 0.3 × 600 = 180 marcheurs dans l'école
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Choix des représentations graphiques, diagrammes circulaires et séries temporelles

Utiliser des barres séparées pour les catégories, des graphiques à lignes verticales pour les valeurs numériques discrètes et des lignes ordonnées dans le temps pour une série temporelle

Classer les énoncés des cas traités, puis expliquer l'unité ou l'invariant justifiant chaque décision.

Vocabulaire Entrainer
English Français
sample/ˈsæmpl/ échantillon
census/ˈsensəs/ recensement
6.1 6.2

Histogrammes et fréquence cumulée

Niveau supérieur (S3) : construire et interpréter des diagrammes pour des données discrètes groupées et continue — histogrammes avec intervalles de classe égaux et inégaux et graphiques de fréquence cumulée. L'aire de l'histogramme correspond à la fréquence, donc la hauteur (densité) est fréquence ÷ largeur de classe : classes $0 \le x < 10$, $10 \le x < 20$, $20 \le x < 40$ avec des fréquences 20, 30, 20 ont des densités 2, 3, 1 — la dernière barre large est la plus courte mais contient toujours 20. Un graphique de fréquence cumulée trace chaque limite supérieure de classe contre le total cumulatif, en partant de zéro : pour ces classes les points sont $(0,0)$, $(10,20)$, $(20,50)$, $(40,70)$ ; la médiane se lit à 35, donnant $10 + \tfrac{35-20}{30} \times 10 = 15$. Les valeurs au sein des classes sont des estimations par interpolation.

Exemple résolu : Niveau supérieur. D'après le même graphique ($n = 70$) : $Q_1$ lit à $17.5$ — $10 \times \tfrac{17.5}{20} = 8.75$ ; $Q_3$ se lit à $52.5$ — $20 + \tfrac{52.5-50}{20} \times 20 = 22.5$; so $EIQ = 22.5 - 8.75 = 13.75$. "Combien de au-dessus 25 ? » se lit à 25 : $50 + \tfrac{5}{20} \times 20 = 55$, donc $70 - 55 = 15$ — le graphique répond aux questions de comptage que le tableau ne traite pas.

Un histogramme avec des classes 0–10, 10–20 et 20–40 et des densités de fréquence 2, 3 et 1
Aire = fréquence : 10 × 2 = 20, 10 × 3 = 30, 20 × 1 = 20
Un diagramme en boîte des durées de trajet de 6 à 28 minutes, les quartiles 12 et 21, la médiane 16
La boîte contient la moitié centrale : quartiles 12 et 21 minutes, IQR 9, médiane 16
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Fréquence cumulée et diagrammes en boîte

Une fréquence cumulée compte les observations situées sous les limites de classe successives

Compare le modèle avec l'exemple résolu et explique un changement.

6.1

Moyennes, dispersion et diagrammes en boîte

Interpréter, analyser et comparer les distributions d'ensembles de données univariées via des représentations graphiques appropriées et mesures appropriées de tendance centrale — médiane, moyenne, mode et classe modale — et d'écart : étendue, y compris l'examen des valeurs aberrantes (S4). À partir d'un tableau de fréquences, la moyenne est $\tfrac{\sum fx}{\sum f}$ : les valeurs 1, 2, 3 avec fréquences 2, 5, 3 donnent $\tfrac{2 + 10 + 9}{10} = 2.1$ ; pour les données groupées, utiliser les milieux de classe, ce qui donne une estimation. La valeur atypique dans 2, 4, 4, 6, 24 élève la moyenne à 8 tandis que la médiane reste 4.

Exemple résolu : 2H Juin 2024 Q13, adapté. Un tableau de longueurs : 15 valeurs de 7.2, 18 de 7.6 et 7 de 8 donnent $\sum fx = 108 + 136.8 + 56 = 300.8$ ; la moyenne $= 300.8 \div 40 = 7.52$ — conserver les produits exacts (approximer les valeurs $fx$ fait perdre le point de méthode). font perdre le point de méthode).

Le niveau supérieur ajoute les diagrammes en boîte, les quartiles et l'intervalle interquartile : un diagramme en boîte notes minimales, $Q_1$, médiane, $Q_3$, maximales ; $IQR = Q_3 - Q_1$ décrit le quartile central. Comparez la MÉDIANE pour une valeur typique et l'écart interquartile pour la cohérence, dans le contexte, avec les unités.

Exemple résolu : 2H Juin 2024 Q16, adapté. Une boîte à moustaches avec la plus courte valeur 2.4 cm, premier quartile 4 cm, médiane 6 cm, troisième quartile 7 cm et plus grande valeur 9 cm — cinq points, un rectangle avec des moustaches.

Exemple résolu : 1H Juin 2024 Q16, adapté. Âges de deux clubs : « la médiane d'âge du club de natation est inférieure, donc son âge moyen est inférieur » ET « l' écart interquartile du club de natation est plus élevé, donc ses âges sont moins cohérents » — une comparaison nécessite À LA FOIS une déclaration sur la moyenne et une sur l'étendue.

Diagramme en bâtons des valeurs 2, 4, 4, 6, 9
Pour 2, 4, 4, 6, 9 : moyenne = 25 ÷ 5 = 5, médiane = 4
Bâtons de fréquence pour les valeurs 1, 2 et 3 avec les fréquences 2, 5 et 3
Moyenne = (1×2 + 2×5 + 3×3) ÷ 10 = 21 ÷ 10 = 2.1
Diagrammes en boîte pour A et B avec la même médiane de 8 ; B a la boîte plus étroite mais les moustaches plus longues
Même médiane 8 ; B a un écart interquartile plus petit (4 contre 6) mais une étendue plus grande
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Quartiles, diagrammes en boîte et comparaisons de distributions

Un diagramme en boîte marque le minimum, le premier quartile Q1, la médiane, le troisième quartile Q3 et le maximum, ou identifie les valeurs aberrantes affichées séparément selon la convention indiquée

Classer les énoncés des cas traités, puis expliquer l'unité ou l'invariant justifiant chaque décision.

6.2

Graphiques de dispersion et corrélation

Utilisez et interprétez les graphiques de dispersion de données bivariées (S6) : reconnaissez la corrélation positive, négative, nulle, faible et forte ; la connaissance supplémentaire de base précise que la corrélation NE signifie PAS la causalité ; tracez les droites d'ajustement estimées à travers le milieu du motif (points d'équilibre, pas nécessairement à travers l'origine) et faire des prédictions ; interpoler et extrapoler les tendances apparentes tout en connaissant les dangers. Heures d'étude 1–5 contre notes 44, 49, 53, 58, 61 avec la droite $\hat y = 40 + 4.5x$ : prédire à $x = 3.6$ correspond à une interpolation ($\hat y = 56.2$) ; à $x = 10$ la droite donne 85, mais les gains peuvent s'aplatir — indiquer la plage d'entrée observée avec chaque prédiction.

Nuage de points de la note en fonction des heures d'étude avec la droite ajustée y = 40 + 4.5x
Utiliser la droite pour interpoler à l'intérieur des données, par exemple 4.5 → 60 ; cela montre une association, pas une cause
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Graphe de dispersion, corrélation et prédictions prudentes

Représenter les observations appariées par des points, avec une variable sur chaque axe

Classer les énoncés des cas traités, puis expliquer l'unité ou l'invariant justifiant chaque décision.

6.2

Liste de contrôle

  • Échantillons vs recensement ; inférence vers les populations avec limites spécifiées ; données primaires/secondaires, discrètes/continues (S1, S5).
  • Tableaux de fréquences, diagrammes en barres/camembert/pictogramme, graphiques linéaires verticaux, tableaux de séries temporelles et courbes ; choix de diagrammes appropriés (S2 ; ancrage Q8).
  • Histogrammes à largeurs égales et inégales (aire = fréquence, densité = f ÷ largeur) et courbes de fréquences cumulées aux bornes (S3).
  • Moyenne à partir de tableaux avec produits exacts ; médiane/mode/classe modale ; étendue et valeurs aberrantes ; boîtes à moustaches, quartiles, IQR ; comparaisons médiane-IQR (S4 ; ancrages Q13, Q16, 1H Q16).
  • Nuages de points : types et intensité de corrélation ; la corrélation n'est pas la causalité ; droites de tendance estimées ; interpolation sûre, extrapolation dangereuse (S6).

Notes de bord : rien sur ce sujet ne figure dans la Feuille de formules jointe — la moyenne, l'étendue, l'angle du camembert et les relations de densité doivent être connues. Les comparaisons indiquent une moyenne ET un écart avec contexte et unités. Exemples travaillés adaptés des examens Higher de juin 2024 (voir les preuves d'évaluation des métadonnées) ou originaux.

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