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1. Nuage de points et inertie

Inertie du nuage

G=(x̄;ȳ). I_G=(1/n)Σ||MᵢG||²=Vₓ+Vᵧ (somme des variances).

2. Théorème de Huygens

Énoncé

Pour tout point A : (1/n)Σ||MᵢA||²=I_G+||GA||².

L'inertie est minimale par rapport à G.

3. Droite de régression

Moindres carrés

a=cov(X,Y)/V(X), b=ȳ-ax̄. cov(X,Y)=Σxᵢyᵢ/n-x̄ȳ.

r=cov/(σₓσᵧ)∈[-1;1]. |r|→1 : forte corrélation linéaire.

La droite passe toujours par G.

À retenir

  • I_G=Vₓ+Vᵧ ; Huygens : I_A=I_G+GA²
  • a=cov/V(X), b=ȳ-ax̄
  • cov=Σxᵢyᵢ/n-x̄ȳ
  • r=cov/(σₓσᵧ)∈[-1;1]
1

Point moyen et inertie

● Facile

Points : (1;2),(3;4),(5;2),(7;4). (1) G. (2) I_G.

Correction

(1) G=(4;3). (2) Vₓ=5, Vᵧ=1. I_G=6.

2

Théorème de Huygens

● Moyen

I_G=6, G=(4;3). Vérifier Huygens pour A=(0;0).

Correction

GA²=25. I_A=31. Direct: (5+25+29+65)/4=31 ✓.

3

Droite de régression

● Moyen
x2468y3579

(1) G. (2) cov, V(X). (3) Droite. (4) r.

Correction

(1) G=(5;6). (2) cov=5, V(X)=5. (3) y=x+1. (4) r=1 (alignés).

4

Prévision

● Moyen
x °C51015202530y MWh907055403020

Calculer G, a, b et y(35).

Correction

G=(17,5;50,8). a≈-2,77. b≈99,3. y(35)≈2,3 MWh. Corrélation négative forte.

5

Minimum par dérivation

● Difficile

Minimiser f(a,b)=Σ(yᵢ-axᵢ-b)² en dérivant partiellement. Retrouver a=cov/V(X).

Correction

∂f/∂b=0 → ȳ=ax̄+b. ∂f/∂a=0 → cov(X,Y)=aV(X) → a=cov/V(X). ✓

Problème de synthèse

● Niveau Bac

Années d'expérience x et salaire y (milliers F) de 8 employés :

x1235781012 y150180200240280300340380
  1. Point moyen : Calculer G.
  2. Cov et variances : V(X), V(Y), cov(X,Y).
  3. Droite de régression.
  4. Coefficient r.
  5. Prévision pour x=15 ans et commentaire si réel=410.
  6. Inertie : Calculer I_G et vérifier Huygens pour A=(0;0).
Correction
  1. x̄=6, ȳ=258,75. G=(6;258,75).
  2. V(X)=13,5. V(Y)=5640,9. cov=276,25.
  3. a≈20,46, b≈136. y=20,46x+136.
  4. r≈0,998. Corrélation quasi-parfaite.
  5. ŷ(15)≈443 kF. Écart=33 (7,4%). Prévision acceptable.
  6. I_G=5654,4. GA²=67007,6. I_A=72662. Vérif directe ✓.

QCM

10 questions

0Score
0/10Repondues
Q1/10

Inertie I_G=

Q2/10

Huygens : I_A=

Q3/10

Inertie minimale par rapport à

Q4/10

cov(X,Y)=

Q5/10

Pente a de la droite y/x

Q6/10

La droite de régression passe par

Q7/10

r=1 signifie

Q8/10

I_G=Vₓ+Vᵧ. Si tous yᵢ=ȳ

Q9/10

r=0 : les 2 droites de régression

Q10/10

Les 2 droites de régression identiques ssi