Échantillonnage Méthode

Calculer la fréquence de succès dans un échantillon

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Méthode

Dans une expérience à deux issues (succès ou échec) répétée $n$ fois, l'ensemble des $n$ résultats forme un échantillon de taille $n$. Pour calculer la fréquence de succès dans cet échantillon :

  1. Repérer la taille de l'échantillon $n$ : c'est le nombre total de répétitions de l'expérience.
  2. Compter le nombre de succès $k$ : c'est le nombre de répétitions où l'issue observée est le succès.
  3. Calculer la fréquence en divisant le nombre de succès par la taille de l'échantillon :

    $ f = \dfrac{k}{n} $
  4. Exprimer le résultat sous forme décimale, puis en pourcentage en multipliant par $100$.

La fréquence $f$ est toujours un nombre compris entre $0$ et $1$ : on observe $0$ succès au minimum, et $n$ succès au maximum (soit $f = \dfrac{n}{n} = 1$).

Tirages à pile ou face

On lance une pièce $n = 50$ fois et on appelle « succès » l'obtention de Pile. On a obtenu Pile $k = 27$ fois.

Étape 1 : La taille de l'échantillon est $n = 50$.

Étape 2 : Le nombre de succès est $k = 27$.

Étape 3 : On calcule la fréquence de Pile dans cet échantillon :

$ f = \dfrac{27}{50} = 0{,}54 $

Étape 4 : En pourcentage : $0{,}54 \times 100 = 54$.

La fréquence de Pile dans cet échantillon est $\mathbf{0{,}54}$, soit $\mathbf{54\%}$.

Lecture dans un tableau de résultats

On a simulé le lancer d'un dé à six faces et noté, pour chaque échantillon, le nombre de fois où l'on a obtenu un $6$ (le succès). Voici les résultats :

Échantillon Taille $n$ Nombre de $6$ obtenus $k$
A 20 4
B 80 12
C 200 38

Étape 1 : Pour chaque échantillon, on lit la taille $n$ et le nombre de succès $k$ directement dans le tableau.

Étape 2 : On calcule chaque fréquence avec $f = \dfrac{k}{n}$ :
$ f_A = \dfrac{4}{20} = 0{,}2 $
$ f_B = \dfrac{12}{80} = 0{,}15 $
$ f_C = \dfrac{38}{200} = 0{,}19 $

Étape 3 : On exprime chaque fréquence en pourcentage :
$ 0{,}2 = 20\% $
$ 0{,}15 = 15\% $
$ 0{,}19 = 19\% $

La fréquence d'apparition du $6$ vaut $\mathbf{20\%}$ dans l'échantillon A, $\mathbf{15\%}$ dans l'échantillon B et $\mathbf{19\%}$ dans l'échantillon C.

Remarque

La fréquence de succès dépend de l'échantillon observé : deux échantillons de la même expérience donnent rarement la même fréquence. Lorsque la taille $n$ devient grande, ces fréquences ont toutefois tendance à se rapprocher de la probabilité du succès : c'est la loi des grands nombres.

Attention

Il ne faut pas confondre le nombre de succès $k$ (un entier qui se compte) avec la fréquence $f$ (un nombre entre $0$ et $1$ qui se calcule). Écrire « la fréquence est $27$ » est une erreur : $27$ est le nombre de succès, la fréquence est $\dfrac{27}{50} = 0{,}54$.

Attention aussi à bien diviser par la taille de l'échantillon $n$, et non par le nombre de succès : la fréquence est $\dfrac{k}{n}$ et jamais $\dfrac{n}{k}$.

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