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Exercices – Chapitre 1

Statistiques à deux variables  |  Terminale Bac Pro  |  ERA · TMA · ICCER (Grpt 1)

Dernière mise à jour : 8 mars 2026

Compétences travaillées :
Exercice 1 Identifier les deux variables Socle

Pour chaque situation, indiquer la variable \(x\) (en abscisse) et la variable \(y\) (en ordonnée) :

a) Un technicien chauffagiste mesure la consommation électrique mensuelle (kWh) de plusieurs appareils de chauffage selon leur puissance nominale (W).
Variable \(x\) = ………………………………  |  Variable \(y\) = ………………………………
b) Un menuisier agenceur note la surface de panneaux posés (m²) et le coût total en matériaux (€) pour différents chantiers.
Variable \(x\) = ………………………………  |  Variable \(y\) = ………………………………
c) Un installateur relève le débit (m³/h) dans une conduite et la perte de charge (bar) mesurée en aval.
Variable \(x\) = ………………………………  |  Variable \(y\) = ………………………………

a) \(x\) = puissance nominale (W) \(y\) = consommation mensuelle (kWh)
La puissance choisie explique la consommation observée.

b) \(x\) = surface posée (m²) \(y\) = coût en matériaux (€)
Plus la surface est grande, plus le coût augmente.

c) \(x\) = débit (m³/h) \(y\) = perte de charge (bar)
Le débit imposé détermine la perte de charge résultante.

Exercice 2 Lire un tableau de données Socle

Un technicien a relevé la consommation de chauffage d'une école selon la température extérieure :

Température \(T\) (°C)246810121416
Consommation \(C\) (kWh)8578706255484032
1. Quelles sont les deux variables étudiées ?
2. Quelle est la consommation pour \(T = 12\) °C ?
3. Décrivez en une phrase la tendance observée.
Réponses : ………………………………………………………………

1. Variables : température extérieure \(T\) (°C) et consommation de chauffage \(C\) (kWh).

2. Pour \(T = 12\) °C : \(C = 48\) kWh (lecture directe dans le tableau).

3. Tendance : quand la température extérieure augmente, la consommation de chauffage diminue — tendance décroissante : plus il fait chaud dehors, moins on chauffe.

Exercice 3 Reconnaître une tendance dans un nuage de points Socle

Pour chaque nuage de points, indiquer si la tendance est croissante, décroissante ou s'il n'y a pas de tendance :

Nuage A — Débit / Perte de charge

Nuage B — Puissance / Consommation

Nuage C — Couleur pièce / Masse

Nuage A : tendance = …………………
Nuage B : tendance = …………………
Nuage C : tendance = …………………

Nuage A : tendance décroissante — quand le débit augmente, la pression résiduelle diminue.

Nuage B : tendance croissante — plus la puissance est élevée, plus la consommation augmente.

Nuage C : pas de tendance — la couleur d'une pièce n'a aucun lien avec sa masse.

Exercice 4 Identifier les deux variables — méthode guidée Socle
Méthode : Dans une étude à deux variables :
– la variable \(x\) est celle qui explique ou qui est choisie (la cause)
– la variable \(y\) est celle qu'on mesure ou qu'on observe (l'effet)

Pour chaque situation, cocher la bonne réponse :

a) Un technicien chauffagiste mesure la consommation électrique mensuelle \(C\) (kWh) de radiateurs selon leur puissance nominale \(P\) (W).

Puissance \(P\)Consommation \(C\)
\(x\) (cause)
\(y\) (effet)

b) Un menuisier agenceur note la surface de panneaux posée \(S\) (m²) et le coût total en matériaux \(C\) (€) pour ses chantiers.

Surface \(S\)Coût \(C\)
\(x\) (cause)
\(y\) (effet)

a) \(x\) = puissance \(P\) (W) — on choisit la puissance (cause).
\(y\) = consommation \(C\) (kWh) — on observe la consommation (effet).

b) \(x\) = surface \(S\) (m²) — la surface choisie détermine le coût.
\(y\) = coût \(C\) (€) — le coût est la conséquence de la surface.

Astuce : \(x\) est souvent la variable que l'on peut choisir ou contrôler. \(y\) en résulte.
Exercice 5 Lire un tableau et identifier la tendance Socle

Relevés de la consommation de chauffage d'une école selon la température extérieure :

Température \(T\) (°C)246810121416
Consommation \(C\) (kWh)8578706255484032
1. Lire dans le tableau : quelle est la consommation pour \(T = 8\) °C ?
\(C = \) ……… kWh
2. Entre \(T = 2\) °C et \(T = 16\) °C, la consommation :

☐ augmente    ☐ diminue    ☐ reste constante

3. La tendance est donc :

☐ croissante    ☐ décroissante    ☐ pas de tendance

4. Compléter : quand la température augmente d'1 °C, la consommation diminue d'environ ……… kWh.
(Calculer : (85 − 32) ÷ (16 − 2) ≈ ………)

1. Pour \(T = 8\) °C : \(C = 62\) kWh (lecture directe dans le tableau).

2. La consommation diminue : 85 → 78 → 70 → … → 32.

3. Tendance : décroissante — plus il fait chaud, moins on chauffe.

4. \((85 - 32) \div (16 - 2) = 53 \div 14 \approx \)\(3{,}8\) kWh par °C

Exercice 6 Calculer avec une droite d'ajustement — pas à pas Socle

La droite d'ajustement de la consommation est : \(C = -3{,}8 \times T + 92{,}7\)

Méthode : Pour calculer \(C\) pour \(T = 5\) °C, on remplace \(T\) par \(5\) :
\(C = -3{,}8 \times \mathbf{5} + 92{,}7 = -19 + 92{,}7 = \mathbf{73{,}7}\) kWh ✓
1. Calculer \(C\) pour \(T = 10\) °C. Compléter les cases :

\(C = -3{,}8 \times \boxed{\phantom{10}} + 92{,}7 = \boxed{\phantom{-38}} + 92{,}7 = \boxed{\phantom{54,7}}\) kWh

2. \(T = 10\) est-il entre 2 et 16 (les valeurs du tableau) ?

☐ Oui → c'est une interpolation (estimation fiable)
☐ Non → c'est une extrapolation (moins sûre, hors données)

3. Calculer \(C\) pour \(T = 25\) °C (hors tableau). Indiquer le type d'estimation :

\(C = -3{,}8 \times \boxed{\phantom{25}} + 92{,}7 = \) ……… kWh

Type d'estimation : ………  — La valeur obtenue est-elle réaliste ? ………

1. \(C = -3{,}8 \times 10 + 92{,}7 = -38 + 92{,}7 = \)\(54{,}7\) kWh

2. \(T = 10\) est entre 2 et 16 → interpolation ✓ (estimation fiable)

3. \(C = -3{,}8 \times 25 + 92{,}7 = -95 + 92{,}7 = \)\(-2{,}3\) kWhextrapolation ⚠️
Valeur négative : pas réaliste — une consommation ne peut pas être négative. Le modèle n'est plus valable à 25 °C.

Exercice 16 Calculer le point moyen — pas à pas Socle
Méthode : Le point moyen \(G(\bar{x}\,;\,\bar{y})\) a pour coordonnées les moyennes des deux séries :
\(\bar{x} = \dfrac{x_1 + x_2 + \cdots + x_n}{n}\) et \(\bar{y} = \dfrac{y_1 + y_2 + \cdots + y_n}{n}\)

Un plombier mesure le diamètre \(x\) (mm) et la pression de test \(y\) (bar) de 5 tuyaux :

\(x\) (mm)1015202530
\(y\) (bar)87654
1. Calculer la somme des \(x_i\) : \(10 + 15 + 20 + 25 + 30 = \) ………
Puis \(\bar{x} = \dfrac{\boxed{\phantom{100}}}{5} = \boxed{\phantom{20}}\)
2. Calculer la somme des \(y_i\) : \(8 + 7 + 6 + 5 + 4 = \) ………
Puis \(\bar{y} = \dfrac{\boxed{\phantom{30}}}{5} = \boxed{\phantom{6}}\)
3. Écrire les coordonnées du point moyen \(G\) :
\(G(\phantom{20}\,;\,\phantom{6})\)

1. Somme des \(x_i\) : \(10 + 15 + 20 + 25 + 30 = 100\). \(\bar{x} = 100 / 5 = 20\) mm

2. Somme des \(y_i\) : \(8 + 7 + 6 + 5 + 4 = 30\). \(\bar{y} = 30 / 5 = 6\) bar

3. Point moyen : \(G(20\,;\,6)\). Tout ajustement affine de cette série passe par ce point.

Exercice 17 Vérifier que la droite passe par le point moyen Socle

La droite d'ajustement d'une série est \(y = 2{,}5 \times x + 1{,}5\). Le point moyen vaut \(G(4\,;\,11{,}5)\).

1. Remplacer \(x\) par \(4\) dans la droite :

\(y = 2{,}5 \times \boxed{\phantom{4}} + 1{,}5 = \boxed{\phantom{10}} + 1{,}5 = \boxed{\phantom{11,5}}\)

2. Le résultat obtenu est-il égal à \(\bar{y} = 11{,}5\) ?

☐ Oui → la droite passe bien par le point moyen ✓
☐ Non → erreur de calcul

3. Pourquoi est-ce important que la droite d'ajustement passe par \(G\) ?
Réponse : ………………………………………………

1. \(y = 2{,}5 \times 4 + 1{,}5 = 10 + 1{,}5 = \)\(11{,}5\)

2. Oui — \(11{,}5 = \bar{y}\) ✓ La droite passe bien par le point moyen.

3. C'est une propriété fondamentale : la droite d'ajustement affine passe toujours par le point moyen \(G(\bar{x}\,;\,\bar{y})\). On peut utiliser cela pour vérifier un calcul.

Exercice 18 Identifier interpolation et extrapolation dans un tableau Socle
Rappel :
Interpolation : valeur estimée à l'intérieur de l'intervalle des données.
Extrapolation : valeur estimée en dehors de l'intervalle des données (moins fiable).

Une série de données couvre les valeurs de \(x\) entre 3 et 18.

Pour chaque valeur de \(x\), cocher le bon type d'estimation :

Valeur de \(x\)Interpolation ?Extrapolation ?
\(x = 10\)
\(x = 1\)
\(x = 15\)
\(x = 25\)
ValeurDans [3 ; 18] ?Type
\(x = 10\)✅ OuiInterpolation
\(x = 1\)❌ Non (trop petit)Extrapolation ⚠️
\(x = 15\)✅ OuiInterpolation
\(x = 25\)❌ Non (trop grand)Extrapolation ⚠️
Exercice 19 Utiliser une droite d'ajustement — contexte menuiserie Socle

Un artisan menuisier a établi que la durée de fabrication \(D\) (en heures) d'un meuble dépend du nombre de pièces \(P\). La droite d'ajustement est :

\(D = 0{,}5 \times P + 2\)

1. Calculer la durée pour un meuble de 6 pièces :

\(D = 0{,}5 \times \boxed{\phantom{6}} + 2 = \boxed{\phantom{3}} + 2 = \boxed{\phantom{5}}\) heures

2. Calculer la durée pour un meuble de 10 pièces :
\(D = 0{,}5 \times 10 + 2 = \) ……… heures
3. Les données couvrent \(P\) entre 4 et 12. Les estimations des questions 1 et 2 sont-elles des interpolations ou des extrapolations ?
Question 1 : …………………   Question 2 : …………………

1. \(D = 0{,}5 \times 6 + 2 = 3 + 2 = \)\(5\) heures

2. \(D = 0{,}5 \times 10 + 2 = 5 + 2 = \)\(7\) heures

3. \(P = 6\) est entre 4 et 12 → interpolation
\(P = 10\) est entre 4 et 12 → interpolation
Les deux estimations sont fiables car elles sont dans l'intervalle des données.

Exercice 7 Placer des points dans un repère Standard

Données relevées sur une installation hydraulique :

Débit \(D\) (m³/h)1234567
Perte de charge \(P\) (bar)3,22,82,31,91,41,00,6
1. Sur la grille ci-dessous, placer les 7 points du nuage.
2. Décrire la tendance observée.

Repère à compléter — \(x\) : Débit (m³/h)  |  \(y\) : Perte de charge (bar)

Tendance : ……………………………………………………………

Tendance : décroissante — quand le débit augmente, la perte de charge diminue. La pression résiduelle en aval baisse quand on fait passer plus de fluide.

Exercice 8 Lire un nuage de points Standard

Nuage de points représentant la consommation mensuelle \(C\) (kWh) de 7 modèles de radiateurs électriques selon leur puissance \(P\) (W) :

Puissance nominale (W) / Consommation mensuelle (kWh)

1. Combien de radiateurs sont représentés ?
2. Quelle est la consommation aproximative du radiateur de 1 500 W ?
3. Un radiateur consomme 60 kWh/mois. Quelle est sa puissance approximative ?
4. La tendance est-elle croissante ou décroissante ? Est-ce logique ?
Réponses : ……………………………………

1. 7 radiateurs (7 points sur le nuage).

2. Pour \(P = 1\,500\) W : \(C \approx 45\) kWh/mois.

3. Pour \(C = 60\) kWh/mois : \(P \approx 2\,000\) W.

4. Tendance croissante : plus la puissance est élevée, plus la consommation est grande. C'est logique — puissance et énergie sont directement liées.

Exercice 9 Estimer une valeur à partir d'une droite d'ajustement Standard

Droite d'ajustement reliant la surface de panneaux \(S\) (m²) au coût en matériaux \(C\) (€) :

\(C = 20{,}2 \times S + 18{,}7\)

Surface S (m²) / Coût C (€) avec droite d'ajustement

1. Estimer le coût pour \(S = 9\) m². Interpolation ou extrapolation ?
2. Estimer le coût pour \(S = 25\) m². Interpolation ou extrapolation ?
3. Interpréter le coefficient 20,2 dans le contexte professionnel.
Réponses : ………………………………

1. \(S = 9\) m² (entre 8 et 10, dans les données) :
\(C = 20{,}2 \times 9 + 18{,}7 = 181{,}8 + 18{,}7 = \mathbf{200{,}5}\) € → interpolation

2. \(S = 25\) m² (hors des données, au-delà de 20) :
\(C = 20{,}2 \times 25 + 18{,}7 = 505 + 18{,}7 = \mathbf{523{,}7}\) € → extrapolation ⚠️ valeur moins fiable

3. Le coefficient 20,2 signifie : chaque m² supplémentaire coûte environ 20,20 € de matériaux. C'est le coût unitaire moyen au m².

Exercice 20 Calculer le point moyen d'une série Standard
Contexte : Un technicien chauffagiste relève la puissance absorbée \(P\) (W) et le rendement \(R\) (%) de 6 pompes à chaleur d'un même modèle installées dans différents bâtiments.
Puissance \(P\) (W)1 2001 5001 8002 1002 4002 700
Rendement \(R\) (%)280295305318330340
1. Calculer les moyennes \(\bar{P}\) et \(\bar{R}\).
2. Décrire en une phrase la tendance du nuage de points.
3. La droite d'ajustement est \(R = 0{,}04 \times P + 232\). Vérifier qu'elle passe par le point moyen.
Réponses : ………………………………

1. \(\bar{P} = (1200 + 1500 + 1800 + 2100 + 2400 + 2700) / 6 = 11700 / 6 = \)\(1\,950\) W
\(\bar{R} = (280 + 295 + 305 + 318 + 330 + 340) / 6 = 1868 / 6 \approx \)\(311{,}3\) %

2. Tendance croissante : plus la puissance absorbée est élevée, plus le rendement de la pompe à chaleur est grand.

3. \(R = 0{,}04 \times 1\,950 + 232 = 78 + 232 = 310 \approx 311\) ✓ La droite passe bien par le point moyen (arrondi au dixième).

Exercice 21 Choisir et décrire une tendance Standard
Contexte : Un menuisier agenceur mesure l'épaisseur \(e\) (mm) de panneaux MDF et la résistance à la flexion \(F\) (N/mm²) mesurée en laboratoire.
Épaisseur \(e\) (mm)61016192225
Résistance \(F\) (N/mm²)182226283134
1. En observant le tableau, la tendance est-elle croissante ou décroissante ? Justifier.
2. Calculer les moyennes \(\bar{e}\) et \(\bar{F}\).
3. La droite d'ajustement est \(F = 0{,}84 \times e + 13{,}2\). Estimer la résistance pour \(e = 18\) mm. Interpolation ou extrapolation ?
Réponses : ………………………………

1. Tendance croissante : quand l'épaisseur augmente, la résistance à la flexion augmente aussi. Un panneau plus épais est plus solide.

2. \(\bar{e} = (6+10+16+19+22+25)/6 = 98/6 \approx \)\(16{,}3\) mm
\(\bar{F} = (18+22+26+28+31+34)/6 = 159/6 = \)\(26{,}5\) N/mm²

3. \(F = 0{,}84 \times 18 + 13{,}2 = 15{,}12 + 13{,}2 = \)\(28{,}3\) N/mm².
\(e = 18\) est entre 6 et 25 (données) → interpolation — estimation fiable.

Exercice 22 Interpréter les coefficients d'une droite d'ajustement Standard
Contexte : Un installateur de systèmes solaires modélise la production électrique \(E\) (kWh/jour) d'un panneau photovoltaïque en fonction de l'ensoleillement \(I\) (h/jour).

La droite d'ajustement obtenue est : \(E = 1{,}8 \times I - 0{,}5\)

1. Que représente le coefficient \(1{,}8\) dans le contexte de cet exercice ?
2. Que représente le terme \(-0{,}5\) ? Ce résultat est-il physiquement réaliste pour \(I = 0\) ?
3. Estimer la production pour \(I = 5\) h/jour et pour \(I = 9\) h/jour.
4. Les données couvrent \(I\) entre 2 et 8 h/jour. Préciser le type d'estimation pour chaque calcul de la question 3.
Réponses : ………………………………

1. \(1{,}8\) est la pente : chaque heure d'ensoleillement supplémentaire produit 1,8 kWh/jour de plus.

2. Pour \(I = 0\) : \(E = -0{,}5\) kWh → négatif, donc pas réaliste physiquement. Cela montre les limites du modèle en dehors des données.

3. \(I = 5\) : \(E = 1{,}8 \times 5 - 0{,}5 = 9 - 0{,}5 = \)\(8{,}5\) kWh/jour
\(I = 9\) : \(E = 1{,}8 \times 9 - 0{,}5 = 16{,}2 - 0{,}5 = \)\(15{,}7\) kWh/jour

4. \(I = 5\) (dans [2;8]) → interpolation ✓   \(I = 9\) (hors [2;8]) → extrapolation ⚠️

Exercice 23 Construire et utiliser une droite d'ajustement Standard
Contexte professionnel : Un technicien CVC mesure la vitesse de l'air \(v\) (m/s) dans une gaine et le niveau sonore \(L\) (dB) à l'entrée d'une bouche de soufflage.
Vitesse \(v\) (m/s)234567
Niveau \(L\) (dB)283338434853
1. Calculer le point moyen \(G(\bar{v}\,;\,\bar{L})\).
2. La droite d'ajustement est \(L = 5 \times v + 18\). Vérifier qu'elle passe par \(G\).
3. La réglementation acoustique impose \(L \leq 45\) dB. Quelle est la vitesse maximale acceptable selon le modèle ?
Réponses : ………………………………

1. \(\bar{v} = (2+3+4+5+6+7)/6 = 27/6 = 4{,}5\) m/s
\(\bar{L} = (28+33+38+43+48+53)/6 = 243/6 = 40{,}5\) dB
\(G(4{,}5\,;\,40{,}5)\)

2. \(L = 5 \times 4{,}5 + 18 = 22{,}5 + 18 = 40{,}5\) ✓ La droite passe par \(G\).

3. \(L = 45\) : \(45 = 5v + 18\) → \(v = (45 - 18)/5 = 27/5 = \)\(5{,}4\) m/s.
La vitesse ne doit pas dépasser 5,4 m/s pour rester sous 45 dB.

Exercice 24 Estimer un budget à partir d'un modèle Standard
Contexte professionnel : Un poseur de cuisines équipées analyse la relation entre le nombre de modules \(N\) installés et la durée de pose \(D\) (en heures).
Nombre de modules \(N\)468101214
Durée \(D\) (h)6811141720
1. La droite d'ajustement est \(D = 1{,}4 \times N - 0{,}2\). Calculer la durée prévue pour \(N = 9\) modules.
2. Le tarif de pose est 35 €/h. Estimer le coût de pose pour 9 modules.
3. Un client veut poser 18 modules. Estimer la durée. Préciser le type d'estimation.
Réponses : ………………………………

1. \(D = 1{,}4 \times 9 - 0{,}2 = 12{,}6 - 0{,}2 = \)\(12{,}4\) heures (\(N = 9\) est dans [4;14] → interpolation)

2. Coût = \(12{,}4 \times 35 = \)\(434\) €

3. \(D = 1{,}4 \times 18 - 0{,}2 = 25{,}2 - 0{,}2 = \)\(25\) heures.
\(N = 18\) est hors de [4;14] → extrapolation ⚠️ — valeur indicative, à confirmer.

Exercice 25 Étude d'une liaison entre deux grandeurs physiques Standard
Contexte professionnel : Un technicien en maintenance énergétique mesure la résistance thermique \(R_{th}\) (m²·K/W) de parois en béton cellulaire selon leur épaisseur \(e\) (cm).
Épaisseur \(e\) (cm)1015202530
\(R_{th}\) (m²·K/W)1,251,882,503,133,75
1. La relation entre \(e\) et \(R_{th}\) est-elle croissante ou décroissante ? Justifier physiquement.
2. La droite d'ajustement est \(R_{th} = 0{,}125 \times e\). Calculer \(R_{th}\) pour \(e = 17\) cm.
3. Un bureau d'études exige \(R_{th} \geq 2{,}9\) m²·K/W. Quelle épaisseur minimale faut-il prévoir ?
Réponses : ………………………………

1. Tendance croissante : plus la paroi est épaisse, plus elle isole bien (résistance thermique plus grande).

2. \(R_{th} = 0{,}125 \times 17 = \)\(2{,}125\) m²·K/W (interpolation, \(e = 17\) est dans [10;30])

3. \(R_{th} = 2{,}9\) : \(2{,}9 = 0{,}125 \times e\) → \(e = 2{,}9 / 0{,}125 = \)\(23{,}2\) cm.
Il faut prévoir au moins 23,2 cm d'épaisseur (on arrondit à 24 cm pour rester conforme).

Exercice 26 Modéliser la consommation de gaz d'un four industriel Standard
Contexte professionnel : Un technicien chauffagiste mesure la consommation de gaz naturel \(C\) (m³/h) d'un four industriel selon sa température de fonctionnement \(T\) (°C).
Température \(T\) (°C)150200250300350400
Consommation \(C\) (m³/h)4,25,87,38,910,412,0
1. Calculer le point moyen \(G\) de cette série.
2. La droite d'ajustement est \(C = 0{,}031 \times T - 0{,}45\). Vérifier pour le point moyen.
3. Estimer la consommation pour \(T = 275\) °C. Interpolation ou extrapolation ?
4. Le réseau de gaz impose un débit maximum de 15 m³/h. Quelle température maximale peut atteindre le four ?
Réponses : ………………………………

1. \(\bar{T} = (150+200+250+300+350+400)/6 = 1650/6 = 275\) °C
\(\bar{C} = (4{,}2+5{,}8+7{,}3+8{,}9+10{,}4+12{,}0)/6 = 48{,}6/6 = 8{,}1\) m³/h
\(G(275\,;\,8{,}1)\)

2. \(C = 0{,}031 \times 275 - 0{,}45 = 8{,}525 - 0{,}45 = 8{,}075 \approx 8{,}1\) ✓

3. \(C = 0{,}031 \times 275 - 0{,}45 \approx \)\(8{,}1\) m³/hinterpolation (275 dans [150;400])

4. \(C = 15\) : \(15 = 0{,}031T - 0{,}45\) → \(T = 15{,}45 / 0{,}031 \approx \)\(498\) °C.
Le four peut fonctionner jusqu'à environ 498 °C sans dépasser le débit imposé. (Extrapolation : valeur indicative.)

Exercice 10 Interpréter une droite d'ajustement Approfondissement

Droite d'ajustement de la consommation de chauffage \(C\) (kWh) en fonction de la température \(T\) (°C) :

\(C = -3{,}8 \times T + 92{,}7\)

1. Que représente le coefficient \(-3{,}8\) ?
2. Que représente \(+92{,}7\) ?
3. Calculer \(C\) pour \(T = 5\) °C et pour \(T = 15\) °C.
4. Pour quelle température la consommation théorique serait-elle nulle ? Ce résultat est-il réaliste ?
Réponses : ……………………

1. Le coefficient \(-3{,}8\) est la pente : chaque degré supplémentaire entraîne une baisse de 3,8 kWh. Le signe négatif traduit la tendance décroissante.

2. Le terme \(+92{,}7\) est l'ordonnée à l'origine : consommation théorique pour \(T = 0\) °C, soit ≈ 92,7 kWh/jour.

3. \(T = 5\) : \(C = -3{,}8 \times 5 + 92{,}7 = \mathbf{73{,}7}\) kWh  |  \(T = 15\) : \(C = -3{,}8 \times 15 + 92{,}7 = \mathbf{35{,}7}\) kWh

4. \(C = 0\) : \(T = 92{,}7 / 3{,}8 \approx \mathbf{24{,}4}\) °C.
Pas réaliste : à 24 °C, un bâtiment consomme encore de l'énergie. Le modèle linéaire a ses limites hors des données observées.

Exercice 11 Interpolation ou extrapolation ? Approfondissement

Données pour des débits entre 1 et 7 m³/h. Droite d'ajustement : \(P = -0{,}44 \times D + 3{,}65\)

Pour chaque débit, indiquer le type d'estimation et calculer la perte de charge :
Débit (m³/h)Dans [1 ; 7] ?Type d'estimationRésultat (bar)
3,5
0,5
5,5
10
⚠️ Une extrapolation utilise le modèle hors de l'intervalle des données : elle est moins fiable et doit être signalée.
DébitDans [1;7] ?TypeCalculRésultat
3,5✅ OuiInterpolation\(-0{,}44 \times 3{,}5 + 3{,}65\)2,11 bar
0,5❌ NonExtrapolation ⚠️\(-0{,}44 \times 0{,}5 + 3{,}65\)3,43 bar
5,5✅ OuiInterpolation\(-0{,}44 \times 5{,}5 + 3{,}65\)1,23 bar
10❌ NonExtrapolation ⚠️\(-0{,}44 \times 10 + 3{,}65\)−0,75 bar (irréaliste)

Pour \(D = 10\) m³/h, la valeur négative est physiquement impossible. Cela confirme que l'extrapolation loin des données est dangereuse.

Exercice 12 Analyser la pertinence d'un modèle Approfondissement

Deux nuages de points et leurs droites d'ajustement :

Modèle A — points très groupés

Modèle B — points très dispersés

1. Pour quel modèle la droite représente-t-elle bien les données ?
2. Pour quel modèle l'utilisation de la droite serait-elle risquée ?
3. Donnez deux exemples professionnels où un mauvais modèle peut avoir des conséquences.
Réponses : ………………………………

1. Modèle A : points proches de la droite, ajustement pertinent.

2. Modèle B : points dispersés, les estimations seraient peu précises.

3.

  • ICCER Un mauvais modèle Température/Consommation peut conduire à un surdimensionnement ou sous-dimensionnement de la chaudière → surcoût ou inconfort.
  • ERA-MA Un mauvais modèle Surface/Coût peut générer une sous-estimation du budget matériaux et une perte financière sur le chantier.

Exercice 13 Consommation de chauffage et température extérieure Approfondissement
Contexte : Un technicien chauffagiste supervise une chaudière à condensation dans une école. Il veut modéliser la relation entre température extérieure et consommation journalière de gaz pour anticiper les coûts et régler la chaudière.
Température \(T\) (°C)246810121416
Consommation \(C\) (kWh)8578706255484032
1. Tracer le nuage de points et décrire la tendance.
2. La droite d'ajustement est \(C = -3{,}8 \times T + 92{,}7\). Vérifier pour \(T = 8\) °C.
3. Estimer la consommation pour \(T = 7\) °C. Interpolation ou extrapolation ?
4. Estimer la consommation pour \(T = 20\) °C. Ce résultat est-il réaliste ?
5. Le chauffage se déclenche si la consommation prévisionnelle dépasse 60 kWh. En dessous de quelle température ?

Nuage de points et droite d'ajustement — Température (°C) / Consommation (kWh)

Réponses : ……………………………

1. Tendance décroissante : quand \(T\) augmente, \(C\) diminue. Plus il fait chaud, moins on chauffe.

2. \(T = 8\) : \(C = -3{,}8 \times 8 + 92{,}7 = -30{,}4 + 92{,}7 = \mathbf{62{,}3}\) kWh ≈ 62 kWh ✓

3. \(T = 7\) (entre 6 et 8, dans les données) : \(C = -3{,}8 \times 7 + 92{,}7 = \mathbf{66{,}1}\) kWh → interpolation

4. \(T = 20\) (hors données) : \(C = -3{,}8 \times 20 + 92{,}7 = \mathbf{16{,}7}\) kWh → extrapolation. À 20 °C, l'école n'a probablement plus besoin de chauffage : le modèle n'est plus valable.

5. \(C = 60\) : \(60 = -3{,}8T + 92{,}7\) → \(T = 32{,}7 / 3{,}8 \approx \mathbf{8{,}6}\) °C.
Le chauffage doit se déclencher dès que \(T\) descend en dessous de 8,6 °C.

Exercice 14 Coût des matériaux selon la surface posée Approfondissement
Contexte : Un menuisier agenceur veut établir une relation entre la surface de panneaux posée et le coût en matériaux, pour établir des devis rapidement sans calcul complexe.
Surface \(S\) (m²)581012151820
Coût \(C\) (€)120180220260320385420
1. Décrire la tendance du nuage de points.
2. La droite est \(C = 20{,}2 \times S + 18{,}7\). Vérifier pour \(S = 10\) m².
3. Estimer le coût pour un chantier de 13 m².
4. Un client a un budget de 300 €. Quelle surface maximum peut-il faire poser ?
5. Que représente le nombre 20,2 ?

Surface S (m²) / Coût C (€)

Réponses : ……………………………

1. Tendance croissante : plus la surface est grande, plus le coût est élevé.

2. \(S = 10\) : \(C = 20{,}2 \times 10 + 18{,}7 = \mathbf{220{,}7}\) € ≈ 220 € ✓

3. \(S = 13\) (interpolation, entre 12 et 15) : \(C = 20{,}2 \times 13 + 18{,}7 = \mathbf{281{,}3}\) € ≈ 281 €

4. \(C = 300\) : \(300 = 20{,}2S + 18{,}7\) → \(S = 281{,}3 / 20{,}2 \approx \mathbf{13{,}9}\) m²
Avec 300 €, le client peut faire poser environ 13,9 m² de panneaux.

5. Le 20,2 signifie : chaque m² supplémentaire coûte environ 20,20 € de matériaux — c'est le coût moyen au m².

Exercice 15 Pression dans un circuit hydraulique Approfondissement
Contexte : Un installateur thermique mesure la pression résiduelle \(P\) (bar) en aval d'une installation pour différents débits \(D\) (m³/h). Il veut vérifier la conformité de l'installation selon le cahier des charges.
Débit \(D\) (m³/h)1234567
Pression \(P\) (bar)3,22,82,31,91,41,00,6
1. Droite d'ajustement : \(P = -0{,}44 \times D + 3{,}65\). Calculer \(P\) pour \(D = 4\) m³/h et comparer au tableau.
2. Le cahier des charges impose \(P \geq 1{,}5\) bar. Quel est le débit maximal conforme ?
3. Calculer \(P\) pour \(D = 8\) m³/h. Interpolation ou extrapolation ?
4. La pression ne peut pas être négative. Quel est le débit maximal théorique selon le modèle ?

Débit D (m³/h) / Pression résiduelle P (bar)

Réponses : ……………………………

1. \(D = 4\) : \(P = -0{,}44 \times 4 + 3{,}65 = -1{,}76 + 3{,}65 = \mathbf{1{,}89}\) ≈ 1,9 bar ✓

2. \(P = 1{,}5\) : \(1{,}5 = -0{,}44D + 3{,}65\) → \(D = 2{,}15 / 0{,}44 \approx \mathbf{4{,}9}\) m³/h.
L'installation est conforme jusqu'à un débit de 4,9 m³/h.

3. \(D = 8\) (hors [1;7]) : \(P = -0{,}44 \times 8 + 3{,}65 = \mathbf{0{,}13}\) bar → extrapolation ⚠️

4. \(P = 0\) : \(D = 3{,}65 / 0{,}44 \approx \mathbf{8{,}3}\) m³/h.
Au-delà de 8,3 m³/h, la pression modélisée devient négative — physiquement impossible, l'installation est sous-dimensionnée pour ce débit.

Exercice 27 Comparaison de deux modèles d'ajustement Approfondissement
Contexte : Un responsable de chantier compare deux installations de chauffage (A et B) dans deux bâtiments similaires. Pour chacune, il dispose d'une droite d'ajustement reliant la température extérieure \(T\) (°C) et la consommation journalière de gaz \(C\) (kWh).

Installation A : \(C_A = -4{,}1 \times T + 95\)   |   Installation B : \(C_B = -3{,}2 \times T + 80\)

1. Pour \(T = 5\) °C, calculer \(C_A\) et \(C_B\). Quelle installation consomme le moins ?
2. Pour quelle valeur de \(T\) les deux installations consomment-elles la même quantité ? (Résoudre \(C_A = C_B\).)
3. Interpréter le sens physique de la pente dans chaque modèle. Quelle installation est la plus sensible aux variations de température ?
4. À \(T = 15\) °C, laquelle consomme le moins ? Commenter.
Réponses : ………………………………

1. \(C_A = -4{,}1 \times 5 + 95 = -20{,}5 + 95 = \)\(74{,}5\) kWh
\(C_B = -3{,}2 \times 5 + 80 = -16 + 80 = \)\(64\) kWh
À 5 °C, l'installation B consomme moins (64 kWh contre 74,5 kWh).

2. \(-4{,}1T + 95 = -3{,}2T + 80\) → \(-0{,}9T = -15\) → \(T = \)\(16{,}7\) °C.
Les deux installations consomment la même quantité pour \(T \approx 16{,}7\) °C.

3. Pente de A : −4,1 kWh/°C → plus forte → A est plus sensible aux variations de température. Un écart de 1 °C fait varier C_A de 4,1 kWh, contre 3,2 kWh pour B.

4. \(C_A = -4{,}1 \times 15 + 95 = 33{,}5\) kWh   \(C_B = -3{,}2 \times 15 + 80 = 32\) kWh. B consomme encore moins. Au-dessus de 16,7 °C, les deux installations consomment très peu, et les écarts deviennent faibles.

Exercice 28 Trouver l'équation d'une droite passant par deux points Approfondissement
Contexte : Un technicien de maintenance énergétique doit établir une droite d'ajustement à la main à partir de deux points du nuage. Il choisit deux points représentatifs : \(A(4\,;\,70)\) et \(B(14\,;\,32)\), issus d'une série reliant température \(T\) (°C) et consommation \(C\) (kWh/jour).
1. Calculer le coefficient directeur (pente) \(a = \dfrac{C_B - C_A}{T_B - T_A}\).
2. En déduire l'équation de la droite \(C = a \times T + b\) en utilisant le point \(A\) pour trouver \(b\).
3. Estimer la consommation pour \(T = 9\) °C (vérifier que c'est une interpolation).
4. Comparer avec le point moyen de la série complète : \(G(9\,;\,51)\). La droite passe-t-elle par \(G\) ? Conclure.
Réponses : ………………………………

1. \(a = (32 - 70) / (14 - 4) = -38 / 10 = \)\(-3{,}8\)

2. On utilise \(A(4\,;\,70)\) : \(70 = -3{,}8 \times 4 + b\) → \(b = 70 + 15{,}2 = \)\(85{,}2\).
Droite : \(C = -3{,}8 \times T + 85{,}2\)

3. \(T = 9\) (entre 4 et 14) → interpolation. \(C = -3{,}8 \times 9 + 85{,}2 = -34{,}2 + 85{,}2 = \)\(51\) kWh/jour

4. Pour \(T = 9\) : \(C = 51\) et \(G = (9\,;\,51)\) → la droite passe exactement par le point moyen. C'est cohérent : toute droite d'ajustement bien construite doit passer par \(G\).

Exercice 29 Analyse critique d'un modèle — type BTS Approfondissement
Contexte : Un bureau d'études thermiques modélise la consommation annuelle de chauffage \(C\) (kWh/m²) de bâtiments selon leur année de construction \(A\) (on pose \(n = A - 1960\), donc \(n = 0\) en 1960). La droite d'ajustement obtenue sur un panel de bâtiments construits entre 1960 et 2010 est :
\(C = -2{,}8 \times n + 320\)
1. Calculer \(C\) pour \(n = 20\) (bâtiment de 1980) et pour \(n = 50\) (bâtiment de 2010).
2. Selon ce modèle, pour quelle valeur de \(n\) la consommation serait-elle nulle ? Est-ce réaliste ?
3. La RT 2020 impose \(C \leq 30\) kWh/m²/an. Quel rang \(n\) minimal faudrait-il atteindre ? À quelle année cela correspond-il ?
4. Expliquer pourquoi ce modèle ne peut pas s'appliquer indéfiniment dans le futur.
Réponses : ………………………………

1. \(n = 20\) : \(C = -2{,}8 \times 20 + 320 = -56 + 320 = \)\(264\) kWh/m²
\(n = 50\) : \(C = -2{,}8 \times 50 + 320 = -140 + 320 = \)\(180\) kWh/m²

2. \(C = 0\) : \(0 = -2{,}8n + 320\) → \(n = 320/2{,}8 \approx \)\(114\), soit l'année \(1960 + 114 = 2074\).
Pas réaliste : un bâtiment consomme toujours de l'énergie. Le modèle affine atteint ses limites.

3. \(C = 30\) : \(30 = -2{,}8n + 320\) → \(n = 290/2{,}8 \approx \)\(103{,}6\), soit l'année \(\approx 2064\).
Selon ce modèle, la RT 2020 ne serait atteinte que vers 2064 — ce qui montre que le progrès réel est plus rapide (les nouvelles normes RT 2012 et RE 2020 ont accéléré la transition).

4. Le modèle a été établi sur des données de 1960 à 2010. L'extrapolation lointaine est hasardeuse : les ruptures technologiques (bâtiments passifs, RE 2020) changent la trajectoire. Un modèle linéaire est une approximation locale, pas une loi universelle.

Exercice 30 Série à deux variables — problème complet type BTS Approfondissement
Contexte : Un chef de chantier analyse la relation entre le nombre d'ouvriers \(n\) présents sur un chantier d'agencement et la durée \(D\) (jours) pour réaliser la même commande. Il dispose des données suivantes :
Nombre d'ouvriers \(n\)2345678
Durée \(D\) (jours)28191411987
1. Calculer le point moyen \(G\).
2. Décrire la tendance. La droite est-elle un bon modèle ? Justifier qualitativement en observant les données.
3. On admet la droite d'ajustement \(D = -3{,}5 \times n + 35{,}5\). Calculer \(D\) pour \(n = 10\) ouvriers. Interpolation ou extrapolation ?
4. Le contrat impose une durée maximale de 5 jours. Combien d'ouvriers faut-il mobiliser au minimum selon le modèle ?
5. Le résultat de la question 3 est-il physiquement cohérent ? Que révèle cette analyse sur les limites de la modélisation affine ?
Réponses : ………………………………

1. \(\bar{n} = (2+3+4+5+6+7+8)/7 = 35/7 = 5\)   \(\bar{D} = (28+19+14+11+9+8+7)/7 = 96/7 \approx 13{,}7\)
\(G(5\,;\,13{,}7)\)

2. Tendance décroissante : plus on a d'ouvriers, plus le chantier est rapide. Cependant, la décroissance est rapide au début (28 → 14) et ralentit ensuite (9 → 7) : une droite est une approximation acceptable mais imparfaite. Une courbe serait plus adaptée.

3. \(D = -3{,}5 \times 10 + 35{,}5 = -35 + 35{,}5 = \)\(0{,}5\) jourextrapolation (\(n = 10\) hors de [2;8])

4. \(D = 5\) : \(5 = -3{,}5n + 35{,}5\) → \(n = 30{,}5 / 3{,}5 \approx \)\(8{,}7\), soit au minimum 9 ouvriers.

5. 0,5 jour pour 10 ouvriers → physiquement possible, mais irréaliste pour un chantier d'agencement (coordination, logistique). Le modèle linéaire surestime le gain de productivité au-delà d'un certain nombre d'ouvriers. C'est une limite fondamentale de l'ajustement affine pour ce type de phénomène.