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Aide-mémoire calculatrice

BTS SIO SISR 2e année – Option mathématiques approfondies

Note

Comment s'en servir. Les trois grandes familles de calculatrices (NumWorks, Casio Graph, TI-83/84) font les mêmes calculs sous des noms différents. Cette fiche donne, pour chaque calcul du parcours, le nom de la fonction et l'ordre des paramètres. Les chemins de menu varient selon le modèle et la version du système : repère le nom de la fonction, puis cherche-le dans les menus de ta calculatrice. Une colonne Python est aussi donnée : elle fonctionne partout et sert de contrôle.

1. Statistique descriptive (M3)

Calcul NumWorks Casio Graph TI-83/84
Saisir la série application Statistiques, colonne de valeurs menu STAT, liste (List 1) touche stats, Modifier, liste L1
Moyenne, écart type, médiane, quartiles onglet des statistiques de la série CALC, 1VAR stats, CALC, Stats 1 Var
Droite de régression \(y = ax + b\) et \(r\) onglet de régression, modèle linéaire CALC, REG, X, \(ax+b\) stats, CALC, RégLin(ax+b)

Warning

Écart type : lequel ? Les calculatrices affichent deux écarts types : celui de la population (noté \(\sigma_x\), division par \(n\)) et celui de l'échantillon (\(s_x\), division par \(n - 1\)). Le parcours utilise \(\sigma_x\) (division par \(n\)). Les quartiles peuvent aussi différer d'une calculatrice à l'autre selon la convention ; on garde celle de l'énoncé.

Tip

Coefficient de corrélation. Sur TI, le \(r\) n'apparaît que si l'option de diagnostic est activée (réglages de la calculatrice, « Diagnostic activé »). Sur les autres, il s'affiche avec la régression.

2. Lois de probabilité (M4 et M5)

Chaque fonction existe en deux versions : densité ou valeur ponctuelle \(P(X = k)\) et répartition cumulée \(P(X \le k)\).

Calcul NumWorks Casio Graph (STAT, DIST) TI-83/84 (2nde puis distrib)
Binomiale \(P(X = k)\) loi Binomiale, paramètres \(n\) et \(p\) BINM, Bpd : \(k\), \(n\), \(p\) binomFdp : \(n\), \(p\), \(k\)
Binomiale \(P(X \le k)\) idem, borne \(\le k\) BINM, Bcd : \(k\), \(n\), \(p\) binomFRép : \(n\), \(p\), \(k\)
Poisson \(P(X = k)\) loi Poisson, paramètre \(\lambda\) POISSON, Ppd : \(k\), \(\lambda\) poissonFdp : \(\lambda\), \(k\)
Poisson \(P(X \le k)\) idem, borne \(\le k\) POISSON, Pcd : \(k\), \(\lambda\) poissonFRép : \(\lambda\), \(k\)
Normale \(P(a \le X \le b)\) loi Normale, paramètres \(m\) et \(\sigma\), bornes \(a\) et \(b\) NORM, Ncd : \(a\), \(b\), \(\sigma\), \(m\) normalFRép : \(a\), \(b\), \(m\), \(\sigma\)
Normale inverse : \(t\) avec \(P(X \le t) = p\) choisir la borne et saisir la probabilité NORM, InvN : aire, \(\sigma\), \(m\) FracNormale : \(p\), \(m\), \(\sigma\)
Exponentielle à calculer avec la formule \(1 - e^{-\lambda t}\) formule \(1 - e^{-\lambda t}\) formule \(1 - e^{-\lambda t}\)

Warning

Pièges de saisie.

  • L'ordre des paramètres change d'une marque à l'autre. Sur Casio, la normale demande \(\sigma\) avant \(m\) ; sur TI, c'est \(m\) puis \(\sigma\).
  • Pour une borne « infinie », saisis une grande valeur (par exemple \(m + 10\sigma\), ou \(-10^{99}\) et \(10^{99}\) sur TI).
  • Pour \(P(X \ge k)\), calcule \(1 - P(X \le k - 1)\) : l'erreur d'un cran est la plus fréquente.

3. Fonctions, dérivées, intégrales (M1 et M2)

Calcul NumWorks Casio Graph TI-83/84
Tableau de valeurs application Fonctions, tableau menu TABLE tableau (table)
Courbe, maximum, minimum application Fonctions, graphique, recherche d'extremum menu GRAPH, G-Solve, MAX ou MIN calculs (touche 2nde puis trace), maximum ou minimum
Résoudre \(f(x) = k\) recherche d'intersection dans le graphique G-Solve, ISCT calculs, intersection
Dérivée en un point application Calculs, fonction de dérivation menu RUN-MAT, dérivée numérique math, nbreDérivé
Intégrale \(\displaystyle\int_a^b f(x)\,dx\) application Calculs, fonction d'intégration menu RUN-MAT, intégrale numérique math, fonctionIntégrale (ou calculs, \(\int f(x)dx\) sur le graphique)

La calculatrice formelle (NumWorks, Casio ClassPad, TI-Nspire CX CAS) donne aussi dérivées et primitives exactes ; le référentiel demande de justifier une primitive par dérivation, pas de la lire.

4. Valeurs de contrôle

Avant un exercice, vérifie ta saisie sur une valeur connue. Ces résultats viennent des exercices du parcours.

Calcul Résultat attendu
\(P(X = 0)\), \(X \sim \mathcal{B}(20\,;\,0{,}03)\) \(0{,}5438\)
\(P(X \ge 2)\), même loi \(0{,}1198\)
\(P(X = 3)\), \(X \sim \mathcal{P}(2)\) \(0{,}1804\)
\(P(X \ge 5)\), même loi \(0{,}0527\)
\(P(X \le 105)\), \(X \sim \mathcal{N}(100\,;\,8)\) \(0{,}7340\)
\(P(90 \le X \le 110)\), même loi \(0{,}7887\)
\(t\) tel que \(P(X \le t) = 0{,}95\), même loi \(113{,}16\)
\(e^{-0{,}5}\) (fiabilité à 1 000 h, MTBF 2 000 h) \(0{,}6065\)
Régression des 6 points de l'exercice 3 de M3 \(a \approx 9{,}46\), \(b \approx 1{,}73\), \(r \approx 0{,}994\)

5. Le même travail en Python

Ce petit module n'utilise que la bibliothèque standard (math et statistics, Python 3.10 ou plus). Il redonne toutes les valeurs de contrôle ci-dessus et sert à vérifier une calculatrice.

from math import comb, exp, factorial, erf, sqrt
from statistics import mean, median, pstdev, linear_regression, correlation

def binom_pmf(n, p, k):
    return comb(n, k) * p**k * (1 - p)**(n - k)

def binom_cdf(n, p, k):
    return sum(binom_pmf(n, p, i) for i in range(k + 1))

def poisson_pmf(lam, k):
    return exp(-lam) * lam**k / factorial(k)

def poisson_cdf(lam, k):
    return sum(poisson_pmf(lam, i) for i in range(k + 1))

def normale_cdf(x, m, sigma):
    return 0.5 * (1 + erf((x - m) / (sigma * sqrt(2))))

def exp_fiabilite(lam, t):
    return exp(-lam * t)

def quantile_normale(p, m, sigma):
    bas, haut = m - 10 * sigma, m + 10 * sigma
    for _ in range(100):
        milieu = (bas + haut) / 2
        if normale_cdf(milieu, m, sigma) < p:
            bas = milieu
        else:
            haut = milieu
    return (bas + haut) / 2

def quartiles(valeurs):
    v = sorted(valeurs); n = len(v)
    return median(v[:n // 2]), median(v), median(v[(n + 1) // 2:])

Exemples d'utilisation :

print(binom_pmf(20, 0.03, 0))            # 0.5437...
print(1 - binom_cdf(20, 0.03, 1))        # 0.1198...
print(poisson_pmf(2, 3))                 # 0.1804...
print(1 - poisson_cdf(2, 4))             # 0.0527...
print(normale_cdf(105, 100, 8))          # 0.7340...
print(quantile_normale(0.95, 100, 8))    # 113.16...
print(exp_fiabilite(1 / 2000, 1000))     # 0.6065...

x = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
y = [12, 19, 31, 38, 52, 57]
r = linear_regression(x, y)
print(r.slope, r.intercept, correlation(x, y))   # 9.46  1.73  0.994

Tip

À l'examen. Entraîne-toi sur ta calculatrice, celle que tu auras le jour de l'épreuve, jusqu'à retrouver les valeurs de contrôle sans hésiter. Ne découvre jamais un menu le jour de l'épreuve.