Chapitre 3

Les caractéristiques de dispersion

Cours

Deux séries peuvent avoir la même moyenne mais être très différentes : dans l'une, toutes les valeurs sont proches de la moyenne ; dans l'autre, elles sont très éparpillées. Les caractéristiques de dispersion mesurent cet éparpillement.

On reprend la série du retard des 88 ouvriers (x̄ = 11,14 min ; Q₁ = 6 ; Q₃ = 15 ; D₁ = 2,44 ; D₉ = 20,6).

I. Les intervalles de variation

IndicateurFormuleRetard des ouvriersSignification
Étendue (intervalle de variation) EValeur max − valeur min25 − 0 = 25 minÉcart entre la plus grande et la plus petite valeur
Intervalle interquartile IQQ₃ − Q₁15 − 6 = 9 minPour les 50 % des ouvriers du « centre », l'écart maximal de retard est de 9 minutes
Intervalle interdécileD₉ − D₁20,6 − 2,44 = 18,16 minÉcart qui contient les 80 % des observations du centre
Limite de l'étendue

L'étendue est facile à calculer mais elle ne dépend que de deux valeurs extrêmes : une seule valeur exceptionnelle la fausse. L'intervalle interquartile élimine les 25 % plus petites et les 25 % plus grandes valeurs.

II. L'écart absolu moyen (EAM)

L'écart absolu moyen

C'est la moyenne des écarts (en valeur absolue) entre chaque valeur et la moyenne arithmétique.

EAM = Σ nᵢ × |cᵢ − x̄|N

On en déduit l'indice de dispersion (dispersion relative) :

ID = EAMx̄ × 100

EAM du retard des ouvriers
Retardnᵢcᵢnᵢ × cᵢ|cᵢ − x̄|nᵢ × |cᵢ − x̄|
[0 – 5[182,5458,64155,52
[5 – 10[207,51503,6472,80
[10 – 15[2812,53501,3638,08
[15 – 20[1217,52106,3676,32
[20 – 25[1022,522511,36113,60
Total88—980—456,32

EAM = 456,3288 = 5,19 minutes
ID = 5,1911,14 × 100 = 46,59 %

Interprétation : en moyenne, le retard de chaque ouvrier s'éloigne du retard moyen (11,14 min) de 5,19 minutes.

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III. La variance et l'écart-type

Variance et écart-type

La variance V est la moyenne des carrés des écarts à la moyenne. L'écart-type σ est la racine carrée de la variance : c'est l'indicateur de dispersion le plus utilisé, il s'exprime dans la même unité que le caractère.

V = Σ nᵢ × (cᵢ − x̄)²N
ou
V = Σ nᵢ × cᵢ²N − x̄²
σ = √V

Variance et écart-type du retard des ouvriers
Retardnᵢcᵢ(cᵢ − x̄)²nᵢ × (cᵢ − x̄)²
[0 – 5[182,574,651 343,69
[5 – 10[207,513,25264,99
[10 – 15[2812,51,8551,79
[15 – 20[1217,540,45485,40
[20 – 25[1022,5129,051 290,50
Total88——3 436,37

V = 3 436,3788 = 39,05
σ = √39,05 = 6,25 minutes

Vérification avec la 2e formule : V = 14 350 ÷ 88 − 11,14² = 163,07 − 124,10 ≈ 39 (l'écart vient de l'arrondi de x̄).

Interprétation : en moyenne, le retard de chaque ouvrier s'écarte du retard moyen de 11,14 minutes de 6,25 minutes.

IV. Le coefficient de variation (CV)

L'écart-type dépend de l'unité et de la taille des valeurs : on ne peut pas comparer l'écart-type d'une série en DH avec celui d'une série en kg. Le coefficient de variation donne une dispersion relative, sans unité :

CV = σx̄ × 100

CV du retard des ouvriers

CV = 6,25 ÷ 11,14 × 100 = 56,10 % : les retards sont très dispersés autour de la moyenne.

Valeur du CVLecture habituelle
Moins de 15 %Dispersion faible : série homogène, la moyenne est représentative
De 15 % à 30 %Dispersion moyenne
Plus de 30 %Dispersion forte : série hétérogène
Une règle à adapter

Ces seuils sont des repères. Certains corrigés d'examen qualifient de « faible » une dispersion de 19 % : on interprète surtout en comparant les CV de plusieurs séries (le plus petit CV = la série la plus homogène).

Les indicateurs de dispersion
  • Étendue = max − min ; IQ = Q₃ − Q₁ ; interdécile = D₉ − D₁.
  • EAM = Σnᵢ|cᵢ − x̄| ÷ N ; ID = EAM ÷ x̄ × 100.
  • V = Σnᵢ(cᵢ − x̄)² ÷ N ; σ = √V ; CV = σ ÷ x̄ × 100.

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Exercices
Exercice 1 : Dispersion du poids des colis

Reprenez les 100 colis (x̄ = 5,34 kg ; Q₁ = 3,55 ; Q₃ = 7,2) :

Poids (kg)[0 – 2[[2 – 4[[4 – 6[[6 – 8[[8 – 10[
Nombre de colis822302515

Calculez l'étendue, l'intervalle interquartile, l'EAM, l'indice de dispersion, la variance, l'écart-type et le coefficient de variation. Interprétez.

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Poidsnᵢcᵢ|cᵢ − x̄|nᵢ × |cᵢ − x̄|(cᵢ − x̄)²nᵢ × (cᵢ − x̄)²
[0 – 2[814,3434,7218,84150,68
[2 – 4[2232,3451,485,48120,46
[4 – 6[3050,3410,200,123,47
[6 – 8[2571,6641,502,7668,89
[8 – 10[1593,6654,9013,40200,93
Total100——192,80—544,43
  • Étendue = 10 − 0 = 10 kg ; IQ = 7,2 − 3,55 = 3,65 kg.
  • EAM = 192,80 ÷ 100 = 1,93 kg ; ID = 1,93 ÷ 5,34 × 100 = 36,14 %.
  • V = 544,43 ÷ 100 = 5,44 ; σ = √5,44 = 2,33 kg : en moyenne, le poids d'un colis s'écarte de 2,33 kg du poids moyen.
  • CV = 2,33 ÷ 5,34 × 100 = 43,63 % : dispersion forte, les poids sont hétérogènes.
Exercice 2 : Comparer deux magasins

Le chiffre d'affaires journalier de deux magasins d'une même enseigne donne :

MagasinCA moyen (DH)Écart-type (DH)
Casablanca12 0003 000
Fès4 0001 500

Quel magasin a le chiffre d'affaires le plus régulier ? Justifiez.

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  • CV Casablanca = 3 000 ÷ 12 000 × 100 = 25 %
  • CV Fès = 1 500 ÷ 4 000 × 100 = 37,5 %

Même si son écart-type est plus grand, le magasin de Casablanca est le plus régulier : son CV est le plus faible. On compare des dispersions relatives (CV), pas des écarts-types de séries de tailles différentes.

Vidéos

Les vidéos de ce chapitre seront bientôt disponibles.

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