Enseignement scientifique Terminale - 2024

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Intervalles de confiance et fluctuation d'échantillonnage

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Point de cours

Objectif
Je veux comprendre ce qu'est un intervalle de confiance

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Propriété

Dans une expérience, on note p la probabilité d'un évènement. Plus on répète cette expérience, plus la fréquence de réalisation de l'évènement se rapproche de p.
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Exemple

Une urne contient 20 boules, dont 8 rouges. Plus on tire (avec remise) des boules dans l'urne, plus la fréquence de boules rouges tirées semble se rapprocher de \frac{8}{20}=0,4. La probabilité de tirer une boule rouge vaut 0,4.
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Définition

Un intervalle de confiance est un intervalle permettant d'estimer un paramètre inconnu au sein d'une population. Cet intervalle est construit à partir d'un ensemble de données provenant d'un échantillon de la population et il est donné à un niveau de confiance, souvent 95 %. Dans ce cas, cela signifie qu'on a 95 % de chances d'avoir construit un intervalle contenant effectivement le paramètre inconnu.
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Remarque 1

Plus la taille de l'échantillon est importante, plus l'amplitude de l'intervalle étudié se trouve réduite. On dit qu'on limite alors la fluctuation d'échantillonnage.
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Propriété

Il existe différentes formules permettant de construire un intervalle de confiance à un niveau de confiance donné. Généralement, on considère une population d'individus dans laquelle on cherche à estimer la proportion p d'un caractère. Pour cela, on prélève un échantillon de taille n de la population (n suffisamment grand) et on calcule la fréquence f du caractère obtenu dans cette population.
Sauf indication contraire de l'énoncé, un intervalle de confiance de p utilisé au seuil de confiance 95 % est :

\mathrm{I}=\left[f-\frac{1}{\sqrt{n}} ; f+\frac{1}{\sqrt{n}}\right].

Il y a donc 95 % de chance que p soit dans cet intervalle I.
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Remarque 2

L'amplitude de cet intervalle est \frac{2}{\sqrt{n}} et plus n est grand, plus cette amplitude est petite.
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Remarque 3

En pratique, on peut utiliser cette formule lorsque n \geqslant 30, n f \geqslant 5 et n(1-f) \geqslant 5.
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Questions

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1
Une étude portant sur le sang de 1 000 individus de la population française a montré que, parmi eux, 371 étaient du groupe sanguin O.

Déterminer un intervalle de confiance de la proportion de Français de groupe sanguin O au seuil de confiance 95 %.
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2
Une étude portant sur le sang de 500 Péruviens a montré que, parmi eux, 355 étaient du groupe sanguin O.

Déterminer un intervalle de confiance de la proportion de Péruviens de groupe sanguin O au seuil de confiance 95 %.
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3
Pour estimer l'abondance d'une population d'animaux dans un milieu, on utilise la méthode de capture-marquage-recapture décrite . Pour cela, on procède à une première capture, qui permet de marquer 1 800 animaux qu'on relâche ensuite. Lors d'une seconde capture, on dénombre 800 animaux marqués parmi les 3 200 animaux capturés.

a. Quelle est la fréquence d'animaux marqués lors de la seconde capture ?
b. Déterminer un intervalle de confiance au seuil de confiance 95 % permettant d'estimer la proportion d'animaux marqués parmi tous les animaux du milieu.
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