Chapitre 5

Les représentations graphiques

Cours

Un tableau de chiffres est peu parlant. Un graphique permet de voir d'un seul coup d'œil comment les individus se répartissent. Le choix du graphique dépend de la nature du caractère.

GraphiqueNature du caractèrePrincipe
Tuyaux d'orgue (diagramme en barres, à bandes)QualitatifColonnes séparées de même base, hauteur proportionnelle à l'effectif
Diagramme à secteurs (circulaire, camembert)Qualitatif (ou quantitatif en %)Chaque modalité = un secteur ; angle = fᵢ × 360°
Diagramme en bâtonsQuantitatif discretUn trait vertical sur chaque valeur xᵢ, hauteur = effectif
HistogrammeQuantitatif continuRectangles juxtaposés ; base = classe, surface proportionnelle à l'effectif
Courbes cumulativesDiscret (en escalier) ou continuEffectifs ou fréquences cumulés

Règles communes : axes fléchés et nommés (avec l'unité), graduations régulières, titre et source.

I. Caractère qualitatif

1. Le diagramme en tuyaux d'orgue

  • les modalités sont placées sur l'axe horizontal, sans orientation (il n'y a pas d'ordre entre elles) ;
  • les effectifs (ou fréquences) sont placés sur l'axe vertical ;
  • chaque modalité est représentée par une colonne de même base, dont la hauteur est proportionnelle à l'effectif ; les colonnes ne se touchent pas.
0 10 20 30 40 50 Touristes (%) Nationalité Français45 Allemands30 Espagnols15 Autres10
Répartition des touristes d'une station balnéaire selon la nationalité

2. Le diagramme à secteurs

L'effectif total est représenté par un disque (360°). Chaque modalité est un secteur dont l'angle est proportionnel à l'effectif :

Angle = fᵢ × 360° = nᵢN × 360°   ;    1 % ↔ 3,6°

Candidats à un concours selon la série du bac
Série du bacnᵢfᵢ %Angle
Sciences économiques2502590°
Sciences mathématiques2002072°
Sciences expérimentales40040144°
T.G.A50518°
T.G.C1001036°
Total1 000100360°
25 % Sc. économiques 20 % Sc. mathématiques 40 % Sc. expérimentales 5 % T.G.A 10 % T.G.C
Répartition des 1 000 candidats selon la série du bac

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II. Caractère quantitatif discret

1. Le diagramme en bâtons

Les valeurs xᵢ sont placées sur l'axe des abscisses (orienté et gradué), les effectifs sur l'axe des ordonnées ; la hauteur de chaque bâton est proportionnelle à l'effectif. Attention : des bâtons (traits), pas des colonnes ni des rectangles collés.

Surface plantée en pommiers de 160 exploitations
Surface (ha)23456789101112
Exploitations89121422261819121010
0 5 10 15 20 25 30 Exploitations (nᵢ) Surface (ha) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8 9 12 14 22 26 18 19 12 10 10
Diagramme en bâtons

2. Le diagramme cumulatif (en escalier)

Pour un caractère discret, la courbe des effectifs (ou fréquences) cumulés croissants est un escalier : la valeur reste constante entre deux valeurs xᵢ et fait un saut égal à nᵢ en chaque xᵢ. On l'utilise pour répondre aux questions « combien ont au plus x ? » (cumul croissant) ou « combien ont plus de x ? » (cumul décroissant).

Inégalités larges et strictes

Pour un caractère discret : « au plus 6 » = (≤ 6) → cumul croissant en 6 ; « moins de 6 » = (< 6) → cumul croissant de la valeur précédente ; « au moins 6 » = (≥ 6) → cumul décroissant en 6 ; « plus de 6 » = (> 6) → cumul décroissant de la valeur suivante.

III. Caractère quantitatif continu

1. L'histogramme

Les classes sont placées sur l'axe des abscisses ; chaque classe est représentée par un rectangle ; les rectangles sont juxtaposés et leur surface est proportionnelle à l'effectif.

  • classes de même amplitude : la hauteur est l'effectif ;
  • classes d'amplitudes inégales : la hauteur est l'effectif corrigé (ou la densité nᵢ ÷ aᵢ).

n'ᵢ (effectif corrigé) = nᵢ × amplitude de référenceamplitude de la classe

Poids de 40 enfants (classes inégales)
Poids (kg)nᵢAmplitude aᵢn'ᵢ (référence 5)
[35 – 45[4104 × 5 ÷ 10 = 2
[45 – 50[656
[50 – 55[10510
[55 – 60[858
[60 – 80[122012 × 5 ÷ 20 = 3
Total40——

La classe [35 – 45[, d'amplitude 10, équivaut à deux classes de 5 kg ayant chacune 2 enfants : son rectangle a une hauteur de 2 (et non 4). La classe [60 – 80[ équivaut à quatre classes de 3 enfants.

0 2 4 6 8 10 Effectif corrigé Poids (kg) 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Histogramme avec effectifs corrigés

Le polygone des effectifs s'obtient en joignant les milieux des côtés supérieurs des rectangles.

2. Les courbes cumulatives

Elles permettent de connaître le nombre d'observations inférieures (ou supérieures) à une valeur donnée :

  • courbe cumulative croissante : on place chaque ECC sur la limite supérieure de sa classe (on part de 0 sur la première limite inférieure) ;
  • courbe cumulative décroissante : on place chaque ECD sur la limite inférieure de sa classe (on finit à 0 sur la dernière limite supérieure) ;
  • l'abscisse du point d'intersection des deux courbes est la médiane (chapitre suivant).
Salaires de 65 salariés (en milliers de DH)
SalairenᵢECCECD
[10 – 20[9965
[20 – 30[132256
[30 – 40[224443
[40 – 50[105421
[50 – 60[76111
[60 – 70[4654
Total65——

9 salariés gagnent moins de 20 000 DH et aucun moins de 10 000 DH (ECC) ; 65 salariés gagnent au moins 10 000 DH (ECD) ; 4 salariés gagnent au moins 60 000 DH et aucun au moins 70 000 DH.

0 10 20 30 40 50 60 70 Effectifs cumulés Salaire (milliers DH) 10 20 30 40 50 60 70
Courbes cumulatives (ECC en rouge, ECD en bleu) : elles se croisent vers 34 800 DH
À retenir
  • Qualitatif : tuyaux d'orgue ou secteurs (angle = fᵢ × 360°).
  • Discret : diagramme en bâtons ; diagramme cumulatif en escalier.
  • Continu : histogramme (effectifs corrigés si amplitudes inégales) ; courbes cumulatives (ECC sur les limites supérieures, ECD sur les limites inférieures).

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Exercices
Exercice 1 : diagramme à secteurs

Clientèle d'un libre-service agricole selon la catégorie socioprofessionnelle : sans profession 21 % ; cadres moyens 13 % ; employés 6 % ; agriculteurs 34 % ; ouvriers 9 % ; retraités 11 % ; professions libérales 6 %. Calculez les angles. Quel autre graphique pourrait-on utiliser ?

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Catégorie%Angle (% × 3,6°)
Sans profession2175,6°
Cadres moyens1346,8°
Employés621,6°
Agriculteurs34122,4°
Ouvriers932,4°
Retraités1139,6°
Professions libérales621,6°
Total100360°

Le caractère est qualitatif : on peut aussi utiliser un diagramme en tuyaux d'orgue.

Exercice 2 : variable discrète

Nombre de personnes par ménage de 50 étudiants : 3 personnes → 5 étudiants ; 4 → 15 ; 6 → 15 ; 7 → 10 ; 8 → 5.

  1. Quel graphique utiliser ? Tracez-le.
  2. Calculez les fréquences cumulées croissantes et décroissantes.
  3. Quelle proportion d'étudiants vit dans un ménage d'au plus 6 personnes ? de plus de 6 personnes ? d'au moins 6 personnes ?
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1) Caractère quantitatif discret → diagramme en bâtons.

0 5 10 15 20 Étudiants (nᵢ) Personnes par ménage 2 3 4 5 6 7 8 9 5 15 15 10 5
Diagramme en bâtons
xᵢnᵢfᵢFCCFCD
350,100,101
4150,300,400,90
6150,300,700,60
7100,200,900,30
850,1010,10
Total501——

3) Au plus 6 : FCC(6) = 70 % ; plus de 6 : 1 − 0,70 = FCD(7) = 30 % ; au moins 6 : FCD(6) = 60 %.

Exercice 3 : histogramme à classes inégales

Taille de 50 étudiants : [150 – 160[ 16 ; [160 – 165[ 6 ; [165 – 170[ 12 ; [170 – 175[ 14 ; [175 – 180[ 2. Calculez les effectifs corrigés et tracez l'histogramme.

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Taille (cm)nᵢaᵢn'ᵢ (référence 5)
[150 – 160[16108
[160 – 165[656
[165 – 170[12512
[170 – 175[14514
[175 – 180[252
0 2 4 6 8 10 12 14 16 Effectif corrigé Taille (cm) 150 155 160 165 170 175 180
Histogramme des tailles
Exercice 4 : courbes cumulatives

Ventes journalières de l'exercice 3 du chapitre 4 : [0 – 10[ 8 jours ; [10 – 20[ 20 ; [20 – 30[ 28 ; [30 – 40[ 16 ; [40 – 50[ 8. Indiquez les points des deux courbes cumulatives et lisez graphiquement la valeur qui partage les jours en deux.

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Courbe croissante : (0 ; 0), (10 ; 8), (20 ; 28), (30 ; 56), (40 ; 72), (50 ; 80). Courbe décroissante : (0 ; 80), (10 ; 72), (20 ; 52), (30 ; 24), (40 ; 8), (50 ; 0).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 Jours cumulés Ventes (milliers DH) 0 10 20 30 40 50
Courbes cumulatives des ventes

Les courbes se coupent à l'ordonnée 40 (N ÷ 2), vers 24 300 DH : la moitié des jours, les ventes sont inférieures à cette valeur (calcul exact au chapitre 6 : 20 + 10 × (40 − 28) ÷ 28 = 24,29).

Vidéos

Les vidéos de ce chapitre seront bientôt disponibles.

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