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Niveau Licence Maths 1e ann
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Stat: histogramme

Posté par
idm
04-04-14 à 12:21

Bonjour, je ne vois pas comment tracer les histogrammes.

Voici ce que j'ai comme définition:
Soient x_1,...,x_n une collection de n valeurs réelles et h>0 une constante. Soit \{I_j\}_{j\in\Z} une partition régulière de \R contenant des intervalles de longueurs h>0, I_j=[\kappa+(j-1)h,\happa+jh] avec j\in\Z et \kappa\in\R un nombre réel fixe. L'histogramme de x_1,...,x_n avec des intervalles de longueur h et d'origine \kappa est défini comme étant le graphe de la fonction
y\mapsto \text{hist}_{x_1,...,x_n}(y)=\frac{1}{h}\sum_{j\in\Z}\bold{1}\{y\in I_j\}\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n \bold{1}\{x_i\in I_i\},

à dire vrai, je ne vois pas comment appliquer ça. Voici donc un ensemble de donnée (charge maximale (en tonnes) supporté par les cables fabriqué dans une usine)

10,1  12,2  9,3  12,4  13,7  11,1  13,3  10,8  11,6  10,1  11,2  11,4  11,8  7,1  12,2  12,6  9,2  14,2  10,5

On doit représenter les données sous forme d'un histogramme dont la longueur des intervalles  est h=1 et l'origine est \kappa=10. L'histogramme en question est sur la pièce jointe. Je ne vois déjà pas comment on trouve le premier intervalle (à savoir [8,9]... ni comment utiliser cette fonction.

Merci,

Stat: histogramme

Posté par
veleda
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 13:08

bonjour,
est ce que I_jce n'est pas [10+(j-1).1 , 10+j.1]
pour j=-1 tu obtiens  [8,9]
pour j=0  tu obtiens [9,10]...
la formule que tu donnes pour I_j ne correspond pas à des intervalles de longueur h= 1 ,faute de frappe?

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 13:15

Série brute :


10,1  12,2  9,3  12,4  13,7  11,1  13,3  10,8  11,6  10,1  11,2  11,4  11,8  7,1  12,2  12,6  9,2  14,2  10,5


Série ordonnée :

 7,1   9,2   9,3  10,1  10,1  10,5  10,8  11,1  11,2  11,4  11,6  11,8  12,2  12,2  12,4  12,6  13,3  13,7  14,2


Série classée :

[ 7, 8[ :   7,1   
[ 8, 9[ : 
[ 9,10[ :   9,2   9,3  
[10,11[ :   10,1  10,1  10,5  10,8  
[11,12[ :   11,1  11,2  11,4  11,6  11,8  
[12,13[ :   12,2  12,2  12,4  12,6  
[13,14[ :   13,3  13,7  
[14,15[ :   14,2


Histogramme avec effectif et fréquence :

[ 7, 8[ :   *         1    5,3%
[ 8, 9[ :             0    0,0%
[ 9,10[ :   **        2   10,5%
[10,11[ :   ****      4   21,0% 
[11,12[ :   *****     5   26,3%
[12,13[ :   ****      4   21,0%
[13,14[ :   **        2   10,5%
[14,15[ :   *         1    5,3%

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 14:37

Ok, merci pour tout.

veleda: je viens de vérifier, les formules que j'ai écris sont correctes. Pourquoi tu as pris j=-1 ?

LeDino: je suppose que tu as apliqué implicitement la formule, non ? où tu l'as utilisé rigoureusement ?

merci,

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 16:32

Citation :
LeDino: je suppose que tu as apliqué implicitement la formule, non ? où tu l'as utilisé rigoureusement ?

Ta formule elle me donne la migraine, et je ne l'ai évidemment pas appliquée pour faire un histogramme aussi simple .
J'ai trié la série. J'en ai réparti les valeurs par classes de largeur h=1 comme demandé.
Et j'ai simplement compté combien j'avais de valeurs dans chaque classe.

Je ne vois vraiment pas ce qui te bloque.

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 16:37

Non, je comprend parfaitement ton procédé, il n'y a aucun problème Mais je me dis que dans des cas plus complexe, ça peut ne pas marché, c'est tout

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 16:43

Ca marche à tous les coups.
Tu choisis les tranches.
Tu dénombres l'effectif appartenant à chaque tranche.
Et tu présentes l'histogramme soit en effectif soit en fréquences.

C'est bien l'application de ta formule...

Posté par
veleda
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 17:52

il manquait un\kappa dans ta formule
I_j=[\kappa+(j-1)h ,\kappa+jh)

Posté par
veleda
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 17:55

maintenant c'est moi qui fait une faute de frappe
I_j=[\kappa+(j-1)h , \kappa+jh]
du reste il me semble les intervalles devraient être ouverts à droite ou à gauche

Posté par
carpediem
re : Stat: histogramme 04-04-14 à 19:49

salut

le regroupement en classe est fait en seconde ....

la seule contrainte est que l'ensemble des classes soit une partition de l'univers ...

ensuite il est "humainement plus sensible" de partitionner en classe d'amplitude égale ... sauf les extrêmes parfois ....

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 09:38

Bonjour tout le monde,
désolé de revenir la dessus, mais je ne vois pas l'utilité du \kappa.

En fait, on me demande de faire l'histogramme pour \kappa=10 et h=1 et pour \kappa=11 et h=2...

ok pour les h, mais le \kappa, je n'en comprend pas son intérêt.

Merci

Posté par
carpediem
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 09:55

LeDino t'a présenté un histogramme avec les tranches [7, 8[, [8, 9[ ...

il aurait pu prendre [7,5 ; 8,5[, [8,5 ; 9[, [9,5 ; 10[ .....

Posté par
carpediem
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 09:57

je reprends [7,5 ; 8[, [8 ; 8,5[, [8,5 ; 9[, ....

h te donne l'amplitude de tes classes ....

ton x donne une borne d'un intervalle ... les autres sont les x +- kh avec k dans Z ...

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 10:00

Citation :
ton x donne une borne d'un intervalle


Je dois être débile, mais je ne vois pas... (je suppose que ton x est ce que je note \kappa)

Posté par
carpediem
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 10:41

oui ...

ben pour tout x et h donné tu considères les classes

[x, x + h[, [x + h, x + 2h[, ....

et

... , [x - 2h, x - h[, [x - h, x[

Posté par
DOMOREA
Stat: histogramme 28-06-14 à 10:42

Bonjour,
J'ai lu ce qui précède et donc j'arrive en bout de course.

Peut-être que pour idm ,la vision de ce que je lui propose pourra l'aider à comprendre ce qui a été dit avant ...ouf

Tu imagines ta série statistique placée sur l'axe des réels, donc muni d'un repère, si deux valeurs ou plus sont identiques, tu les empiles.

Tu prends un papier calque, avec une droite tracée  et que tu as segmentée ou partitionnée avec des intervalles d'amplitude régulière h.

Tu particularises une graduation de cette segmentation, tu l'appelles comme tu veux (disons K) .

Tu fais coïncider  la droite du calque avec l'axe de ta série, ton point K se trouve quelque part à un endroit de la série ou très avant ou très après, tu peux évidement translater ton calque tout en laissant les deux lignes en coïncidence.

Tu observes que pour certaines positions de K , certaines valeurs de la série seront dans la même classe, mais en déplaçant légerement K , la classe précédente n'aura plus le même effectif.
Donc pour des positions différentes de K, tu n'obtiendras pas forcément le même histogramme.

La question est comment choisir un emplacement convenable ? cela est une autre question.

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 13:35

Citation :
En fait, on me demande de faire l'histogramme pour k=10 et h=1  et pour  k=11 et h=2



Exemple d'implémentation sous R :
 
histo <- function(x, k, h) {
    min = k + h*(floor((min(x) - k)/h))
    max = k + h*(floor((max(x) - k)/h) + 1)
    hist(x, breaks = seq(min,max,by=h), main=paste("k=",k," h=",h))
}

x = c(7.1,  9.2,  9.3,  10.1, 10.1, 10.5, 10.8, 11.1, 11.2, 11.4, 
      11.6, 11.8, 12.2, 12.2, 12.4, 12.6, 13.3, 13.7, 14.2)

histo(x, k=10, h=1)
histo(x, k=11, h=2)
histo(x, k=0.5, h=3)


Stat: histogramme

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 14:06

merci infiniment LeDino,
mais je ne vois toujours pas la logique de ce \kappa

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 14:26

Ta variable X suit une certaine distribution.

Selon le découpage en classes que tu choisis, ton histogramme aura une forme différente.
En effet, l'effectif de valeurs de X entrant dans chaque classe dépend de l'amplitude et de la position de ces classes.

Dans ton exercice,  h  détermine  l'amplitude  commune à toutes les classes.
Et  k  détermine la  position  de ces classes.

Exemple :

k=0    et  h=1 :  classes :  ...  [0:1[  [1:2[  [2:3[  ...
k=0.5  et  h=1 :  classes :  ...  [0.5:1.5[  [1.5:2.5[  [2.5:3.5[  ...
k=0.5  et  h=2 :  classes :  ...  [0.5:2.5[  [2.5:4.5[  [4.5:6.5[  ...

Remarque :
Les  ...  à gauche et à droite indiquent que tu peux définir tes classes sur toute la droite réelle.
Mais en pratique pour ta représentation en histogramme, tu ne retiens que la plage de classes qui ont des effectifs.
D'où la recherche d'une position min et d'une position max.
Avec les formules que j'ai données plus haut, tu obtiens les positions min et max qui permettent d'avoir des classes d'amplitude  h  et dont au moins une des classes est effectivement positionnée en  k.
Ce qui répond à ta demande.

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 14:46

Pourtant dans tout les graphique que tu a inséré en image, ils commence tous par l'intervalle [7,...[ donc lorsque tu as changé les \kappa ça n'a pas changé la position de l'intervalle de départ... c'est pour ça que je ne vois pas ce qu'il nous apporte.... (désolé d'insister)

Posté par
lafol Moderateur
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 14:50

bonjour
c'est parce que 10 - 3 fois 1 = 7, 11 - 2 fois 2 = 7 et 3 + 8 fois 0.5 = 7 ....

Posté par
lafol Moderateur
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 14:51

l'intervalle de départ n'est pas celui qui contient les plus petites valeurs
c'est [10;11[ dans le premier cas, [11, 13[ dans le deuxième et [3; 3.5[ dans le dernier ....

Posté par
lafol Moderateur
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 14:53

je me rends compte que dans le dernier cas j'ai échangé h et k ... LeDino avait choisi k = 0.5 et h = 3, donc ses intervalles sont [0.5; 3.5[, [3.5; 6.5[, [6.5; 9.5[ etc : ceux là ne passent pas par 7 ....

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 15:24

Citation :
Pourtant dans tout les graphique que tu a inséré en image, ils commencent tous par l'intervalle [7,...[ donc lorsque tu as changé les k ça n'a pas changé la position de l'intervalle de départ...

C'est parce que tu as mal regardé.

Les intervalles ne commencent pas tous par 7.
Le premier commence par 7, ce qui est normal puisque 7 = 10 modulo 1
Le deuxième commence par 7, ce qui est normal puisque 7 = 11 modulo 2
Le troisième commence par 6.5, ce qui est normal puisque 6.5 = 0.5 modulo 3

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 16:44

Donc en gros, que l'on prenne h=1,\kappa=10h=1,\kappa=20 ne change pas grand chose à l'affaire... non ? les deux commencerons par l'intervalle 7, c'est ça ?

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 16:47

Oui.
Pour un h donné, la référence unique pour la position devrait plutôt être k0 = k modulo h.

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 16:59

Bon, et bien c'est stupide de prendre \kappa=10 et \kappa=11, on aurait directement pu prendre \kappa=0 pour le premier (ou plus simplement \kappa=7) et pour l'autre, \kappa=1 (ou plus simplement \kappa=7 également...) non ??

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 17:11

Je ne vois pas trop l'intérêt non plus.
Si ce n'est celui de te faire éventuellement réfléchir et tirer ces déduction par toi même.

Personnellement, je trouve que tu n'as pas fait beaucoup d'efforts pour comprendre un truc qui est pourtant évident.

Posté par
carpediem
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 17:12

on prend 10 parce que 10 est pas loin d'être à côté de tout proche de la médiane de la série ....

mais si tu veux prendre -23654 pourquoi pas .....

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 17:15

L'intérêt de fixer k, si intérêt il y a, c'est tout simplement de forcer l'histogramme a avoir une de ses classes qui commence en k.

Bonjour carpediem .

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 17:17

Ok, je crois que c'est compris Merci à tous

Citation :
Personnellement, je trouve que tu n'as pas fait beaucoup d'efforts pour comprendre un truc qui est pourtant évident.


Je ne suis pas entièrement d'accord avec toi... quand on le sait c'est certes evident, mais ça m'a pris un sacré moment avant d'en voir l'intérêt...

Enfin bref,
merci infiniment

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 17:32

Citation :
Je ne suis pas entièrement d'accord avec toi

OK, je retiens donc que tu es en partie d'accord avec moi et ça me convient comme ça .

Il est vrai qu'un histogramme n'est pas un objet complètement "trivial".
Et il est encore plus vrai que la formulation que tu as donnée au départ est complexe dans sa forme.
J'en ai d'ailleurs convenu puisque c'est une des premières choses que j'ai dites ("Ta formule elle me donne la migraine" )...

En revanche, par la suite, avec les différentes explications qui t'ont été données, tu aurais du comprendre. Et j'ai vraiment le sentiment que tu as fait une sorte "d'obstruction psychologique"... un peu comme un "blocage". Qui t'a conduit à lire les réponses un peu "en diagonale".
Dans mon post de 14h26 par exemple, les classes étaient clairement explicitées.
Et même avant, les messages de carpediem à partir de 9h55 étaient très clairs.
Et ça ne t'a pas empêché d'en remettre une couche.

Donc parfois, il t'arrive de t'aveugler toi-même pour pas grand chose.

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 17:40

Citation :
Donc parfois, il t'arrive de t'aveugler toi-même pour pas grand chose.


Oui c'est vrai

Citation :
Dans mon post de 14h26 par exemple, les classes étaient clairement explicitées.


Je pense que le fond du problème est que je ne comprenais pas pourquoi tu partais [0,...[ où [0,5;...[ alors que dans mon corrigé partais de [7,...[ et surtout je ne voyais aucun rapport avec un \kappa=10 ou \kappa=11, c'est tout

Mais maintenant tout est clair, je t'en remercie (ainsi que les autres )

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 17:54

Citation :

Je pense que le fond du problème est que je ne comprenais pas pourquoi tu partais [0,...[ où [0,5;... alors que dans mon corrigé partais de [7,...[ et surtout je ne voyais aucun rapport avec un \kappa=10 ou \kappa=11, c'est tout[

Je pense que le fond du problème... est que tu n'as pas beaucoup cherché à comprendre les explications qui t'ont été données par les uns et par les autres.

A chaque fois tu te fais piéger par le même schéma :
Tu as un énoncé et un corrigé sur lesquel tu bloques.
Tu postes le problème ici.
Si on reste cantonné à l'intérieur de ton énoncé tu restes bloqué sur ce qui t'empêche de comprendre.
Et si on essaie de prendre de la hauteur en généralisant ou en déplaçant un peu le problème pour que tu le vois mieux en perspective : tu n'es pas satisfait parce que tu as l'impression que ce n'est plus ton problème. C'est le piège parfait !

Au final tu fais un blocage... qui a des furieuses allures de caprice.
Je t'ai vu vingt fois faire la même chose.
A toi de voir si tu veux encore et encore répéter le même schéma.
Mais si tu veux en sortir, la première étape c'est la prise de conscience.

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 18:00

merci pour ton analyse qui doit certainement être vraie. Je tâcherais de faire plus attention la prochaine fois. Bonne soirée,

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 18:14

Je tiens aussi à rajouter un petit argument pour ma défense (même si il est un peu bidon).

Mon examen étant dans 2 jours, je n'ai pas vraiment beaucoup de temps pour m'éterniser là dessus

Posté par
carpediem
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 18:47

moi aussi ta formule je cherche pas à la comprendre .... trop complexe pour moi ....

soit (xi) une série de cardinal n

soit r un réel et h > 0 un réel
notons Ik = [r + kh, r + (k + 1)h[ pour k dans Z

alors l'histogramme est la courbe de la fonction : x \to \sum_j 1_{\{x \in I_j\}} \times \ Card \ \{i / x_i \in I_j\}

et si on veut la fréquence il suffit de diviser par n ....

ça me semble beaucoup plus lisible que ta formule .... avec toutes ces indicatrices .....

Posté par
LeDino
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 19:00

Citation :
Mon examen étant dans 2 jours, je n'ai pas vraiment beaucoup de temps pour m'éterniser là dessus

OK, donc stress maximal, je vois ça ... Il n'y a pas de souci idm.
Je me suis permis ce commentaire parce qu'on se connait bien...
... et pour tenter de provoquer un déclic qui t'aidera peut-être plus tard.

Pour le moment : priorité à tes examens.
Bon travail, bon courage et bonne chance !

Posté par
idm
re : Stat: histogramme 28-06-14 à 19:25

merci



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