2ⁿᵈᵉ · Chapitre 09 · Statistiques et probabilités
Information chiffrée : proportions et évolutions
Pourcentages de pourcentages, taux d'évolution, évolutions successives et réciproques.
Sommaire
Ce qu'il faut savoir faire
- Pourcentages de pourcentages
- Taux d'évolution
- Évolutions successives et réciproques
Ouvrez un journal, écoutez un bulletin d'information, entrez dans un magasin en période de soldes : les pourcentages sont partout. « des Français favorables », « le chômage en baisse de », « sur le deuxième article »… Cette information chiffrée est massivement utilisée — et massivement mal utilisée : taux additionnés à tort, baisses censées annuler des hausses, proportions confondues avec des évolutions. Ce chapitre consolide et prolonge ce que le collège a mis en place (fréquences, proportions, coefficient multiplicateur) pour donner deux choses : des outils de calcul sûrs, et un regard critique sur les chiffres qui circulent. Le fil rouge est le suivant : le symbole recouvre deux usages bien distincts — exprimer une proportion (quelle part d'un tout ?) ou une évolution (quelle variation entre deux valeurs ?) — et toute la difficulté du chapitre consiste à ne jamais les confondre.
Proportions et pourcentages
Commençons par le premier usage : mesurer la part qu'occupe un groupe à l'intérieur d'un ensemble plus grand. Dire qu'un lycée compte internes ne renseigne pas beaucoup tant qu'on ignore la taille du lycée : internes sur élèves ou sur élèves, ce n'est pas du tout la même situation. Ce qui compte, c'est le rapport entre l'effectif du groupe et l'effectif total.
Définition
Soit une population d'effectif total , et une sous-population de d'effectif . La proportion (ou fréquence) de dans est le nombre
Comme est contenue dans , on a , donc : une proportion est toujours comprise entre et .
Remarque
Une même proportion peut s'écrire de trois façons équivalentes : en fraction, en écriture décimale, en pourcentage. Par exemple
Écrire , c'est simplement écrire : le pourcentage n'est qu'une écriture commode « pour ». Les bornes se traduisent alors ainsi : signifie que est vide, (soit ) que est la population tout entière. Une proportion de n'a aucun sens — retenez ce test de vraisemblance.
En multipliant les deux membres de la définition par , on obtient la relation dans l'autre sens, celle qui sert dès qu'on connaît la proportion et qu'on cherche un effectif.
Propriété
Si représente une proportion de la population , alors
Autrement dit : « prendre de quelque chose », c'est multiplier par .
Méthode
Les trois questions types sur les proportions. La relation relie trois nombres ; selon celui qui manque, on l'utilise dans l'un de ses trois sens.
- Trouver l'effectif de la partie (on connaît et ) : on calcule .
- Trouver la proportion (on connaît et ) : on calcule , puis on convertit en pourcentage si l'énoncé le demande.
- Trouver l'effectif total (on connaît et ) : on divise, .
Dans tous les cas, la première chose à faire est d'identifier clairement qui est la population de référence : c'est elle qui fournit le dénominateur.
Exemple
Trois situations, une par question type.
- Effectif de la partie. Un lycée compte élèves, dont de filles. Le nombre de filles est .
- Proportion. Dans ce même lycée, élèves sont internes. La proportion d'internes est , soit .
- Effectif total. Dans un autre établissement, élèves suivent l'option musique, ce qui représente de l'effectif total. Cet effectif total est donc élèves.
Remarque
Une proportion n'a aucune raison de « tomber juste ». Si des licenciés d'un club sont des femmes, la proportion de femmes vaut
soit environ . On donne alors une valeur arrondie, signalée par le symbole , avec la précision demandée par l'énoncé (souvent au dixième de pourcent près). En revanche, un effectif est toujours un nombre entier : si un calcul de proportion aboutit à « élèves », c'est qu'une donnée ou une opération est fausse.
Remarque
Comparer des effectifs n'est pas comparer des proportions. Le lycée A compte filles sur élèves, le lycée B compte filles sur élèves. Le lycée A a plus de filles en effectif ()… mais la proportion de filles y est plus faible :
Dès que deux populations n'ont pas la même taille, seules les proportions permettent une comparaison honnête. C'est exactement pour cela que la notion existe.
Pourcentages de pourcentages
Compliquons d'un cran : que se passe-t-il quand on prend « un pourcentage d'un pourcentage » ? La situation typique est celle d'ensembles de référence emboîtés : une sous-population contenue dans une sous-population , elle-même contenue dans la population totale — en symboles, . On connaît la proportion de dans et celle de dans ; on cherche la proportion de dans tout entier.
Propriété
Soient trois populations emboîtées . Si représente une proportion de , et si représente une proportion de , alors représente dans la proportion
Les proportions se multiplient lorsque les ensembles de référence s'emboîtent.
Démonstration. Notons , et les effectifs des trois populations. Par hypothèse, et . En remplaçant dans la seconde égalité :
ce qui signifie exactement que la proportion de dans vaut .
Exemple
Dans le lycée représenté ci-dessus, les élèves de seconde () représentent des élèves du lycée (), et parmi ces élèves de seconde, suivent l'option théâtre (). Quelle proportion des élèves du lycée suit l'option théâtre en seconde ?
Les références s'emboîtent bien : . On convertit chaque pourcentage en écriture décimale et on multiplie :
Les élèves de seconde suivant l'option théâtre représentent donc des élèves du lycée. Vérification sur des effectifs : si le lycée compte élèves, il y a élèves de seconde, dont au théâtre — et sur , c'est bien .
Méthode
Calculer un pourcentage de pourcentage.
- Vérifier que les ensembles de référence s'emboîtent bien : la seconde proportion doit être prise dans la première sous-population.
- Convertir chaque pourcentage en écriture décimale ( devient ).
- Multiplier les proportions : .
- Reconvertir le résultat en pourcentage, et conclure en précisant la référence : « … de la population totale ».
Exemple
La relation s'utilise aussi à l'envers, par division. Supposons qu'on sache que les élèves de seconde inscrits au théâtre représentent du lycée, et que les secondes représentent du lycée : quelle proportion des élèves de seconde fait du théâtre ? On cherche dans :
soit des élèves de seconde. On retrouve bien la donnée de départ : la relation fonctionne dans les deux sens, comme toute égalité.
Remarque
Deux pièges à désamorcer immédiatement.
- On ne multiplie que si les références s'emboîtent. La formule exige que la deuxième proportion soit calculée dans la première sous-population (). Si les deux pourcentages renvoient à des ensembles sans lien d'inclusion, le produit n'a aucun sens.
- On n'additionne jamais des pourcentages de références différentes. « des élèves du lycée sont en seconde et des secondes font du théâtre, donc … » : ce calcul est absurde, les deux pourcentages ne parlent pas du même tout. Avant toute opération sur des pourcentages, posez la question : pourcentage de quoi ?
Évolutions : variation absolue, variation relative
Changeons de point de vue. Jusqu'ici, un pourcentage décrivait une part à un instant donné. Le second usage du symbole décrit un changement dans le temps : un prix qui augmente, une population qui diminue, une audience qui explose. Une grandeur passe d'une valeur initiale à une valeur finale : comment mesurer l'ampleur de cette évolution ? Il y a deux réponses naturelles, et il faut les distinguer soigneusement.
Définition
Une grandeur passe d'une valeur initiale à une valeur finale (avec ).
- La variation absolue est la différence . Elle s'exprime dans l'unité de la grandeur (des euros, des habitants, des degrés…).
- La variation relative, ou taux d'évolution, est le quotient
C'est un nombre sans unité, le plus souvent exprimé en pourcentage : il rapporte la variation à la valeur de départ.
Le signe de se lit directement : si , la grandeur a augmenté (hausse) ; si , elle a diminué (baisse) ; si , elle n'a pas changé. Un taux de se lit ainsi « une baisse de ».
Exemple
- La population d'une commune passe de à habitants. Variation absolue : habitants. Taux d'évolution :
soit une hausse de .
- Un article passe de € à €. Variation absolue : € (le signe traduit la baisse). Taux d'évolution : , soit une baisse de .
Remarque
Deux variations absolues égales peuvent cacher des variations relatives très différentes. Une hausse de € sur un article à € représente , soit : c'est considérable. La même hausse de € sur un abonnement annuel à € ne représente que , soit : c'est marginal. La variation relative répond à la vraie question — « est-ce beaucoup, par rapport à ce que c'était ? » — et c'est pourquoi les évolutions s'expriment presque toujours en pourcentage plutôt qu'en valeur brute.
Remarque
Dans la définition de , le dénominateur est toujours la valeur initiale — jamais la valeur finale, jamais « la plus grande des deux ». C'est un choix de référence : on mesure le changement par rapport au point de départ. Comme pour les proportions, le résultat tombe rarement juste : si la fréquentation d'un site passe de à visites, alors
soit une hausse d'environ — valeur arrondie, à signaler par le symbole .
Le coefficient multiplicateur
Le taux d'évolution mesure le changement, mais pour calculer, un autre nombre est bien plus maniable : celui par lequel il faut multiplier pour obtenir .
Définition
Le coefficient multiplicateur associé à l'évolution de vers est le quotient
Il vérifie ainsi , ce que l'on résume par le schéma :
Propriété
Le coefficient multiplicateur et le taux d'évolution sont liés par la relation
En particulier :
- augmenter de , c'est multiplier par ;
- diminuer de , c'est multiplier par .
Une hausse correspond à , une baisse à , une stabilité à .
Démonstration. Il suffit de séparer la fraction qui définit :
d'où . Si l'évolution est une hausse de , alors et ; si c'est une baisse de , alors et .
Voici la table de conversion à savoir reconstituer instantanément, dans les trois sens :
| Évolution en français | Taux d'évolution | Coefficient multiplicateur |
|---|---|---|
| hausse de | ||
| hausse de | ||
| hausse de (doublement) | ||
| baisse de | ||
| baisse de (division par ) | ||
| aucune évolution |
Méthode
Les trois questions types sur les évolutions. La relation relie trois nombres ; comme pour les proportions, tout dépend de celui qui manque.
- Trouver la valeur finale (on connaît et l'évolution) : on traduit l'évolution en coefficient , puis .
- Trouver la valeur initiale (on connaît et l'évolution) : on divise par le coefficient, . Attention, c'est l'erreur classique du chapitre : pour « remonter » avant une hausse de , on ne retranche pas de la valeur finale — on divise par . Soustraire le pourcentage reviendrait à appliquer la baisse à la mauvaise valeur de référence.
- Trouver le taux d'évolution (on connaît et ) : on calcule , puis .
Exemple
- Valeur finale. Un jeu vidéo coûte € et son prix augmente de . Coefficient : . Nouveau prix : €.
- Valeur initiale. Après une remise de , un manteau coûte €. Coefficient : . Prix initial : €. (Le calcul faux « € plus de € » donnerait € : ce n'est pas le bon prix initial, car les de remise portaient sur €, pas sur €.)
- Taux d'évolution. Un loyer passe de € à €. Coefficient : , donc : le loyer a augmenté de .
Exemple
La lecture inverse — du coefficient vers l'évolution — doit être tout aussi automatique.
- Une grandeur multipliée par : , soit une hausse de . (Oui, un taux d'évolution peut dépasser — contrairement à une proportion.)
- Une grandeur multipliée par : , soit une baisse de .
Remarque
Le coefficient multiplicateur transforme toute évolution — hausse ou baisse — en une multiplication. C'est ce qui fait sa force : les multiplications s'enchaînent et s'inversent facilement, ce que les deux sections suivantes vont exploiter.
Évolutions successives
Un prix augmente de , puis de : a-t-il augmenté de ? La réponse est non, et c'est probablement l'erreur la plus répandue de tout le chapitre. Pour enchaîner des évolutions, il faut raisonner avec les coefficients multiplicateurs.
Propriété
Une grandeur subit une première évolution de coefficient , puis une seconde de coefficient :
Alors l'évolution globale, de à , a pour coefficient multiplicateur
et le taux d'évolution global s'en déduit : .
Les coefficients multiplicateurs se multiplient ; les taux d'évolution ne s'additionnent pas.
Démonstration. Par définition des coefficients, et . En remplaçant :
donc le coefficient qui fait passer de à est bien .
Exemple
Un abonnement augmente de , puis de . Coefficients : et . Coefficient global :
donc : la hausse globale est de , et pas de . Les deux points d'écart viennent de ce que la seconde hausse s'applique à une valeur déjà augmentée. Sur un abonnement à € : € puis € puis €, et l'on vérifie que .
Exemple
Une action gagne une année, puis perd l'année suivante. Retour au point de départ ? Coefficients : et , donc
soit : une baisse globale de . Une action valant € monte à €, puis redescend à € — sous sa valeur initiale. La hausse et la baisse de même pourcentage ne se compensent pas, car elles ne s'appliquent pas à la même valeur de référence.
Remarque
Les taux d'évolution ne s'additionnent jamais. Ni pour deux hausses ( puis ne font pas ), ni pour une hausse et une baisse ( puis ne font pas ). Le seul chemin sûr : traduire chaque évolution en coefficient, multiplier les coefficients, puis retraduire le résultat en taux avec .
Remarque
Conséquence agréable de la multiplication : l'ordre des évolutions n'a aucune importance. Une hausse de suivie d'une baisse de donne , et la baisse suivie de la hausse donne aussi : dans les deux cas, une baisse globale de . C'est simplement la commutativité de la multiplication. Le raisonnement s'étend sans difficulté à trois évolutions successives : les trois coefficients se multiplient.
Évolution réciproque
Question naturelle après ce qui précède : quelle évolution faut-il appliquer pour revenir en arrière — pour annuler exactement une évolution donnée ?
Définition
Une grandeur passe de à . L'évolution réciproque est l'évolution qui ramène à .
Propriété
Si l'évolution de à a pour coefficient multiplicateur , alors l'évolution réciproque a pour coefficient multiplicateur
Démonstration. Enchaîner l'évolution puis sa réciproque ramène à la valeur de départ : le coefficient global de cet aller-retour vaut . D'après la section précédente, ce coefficient global est le produit . On a donc , c'est-à-dire .
Exemple
Le prix d'un article a augmenté de . Quelle baisse en pourcentage faut-il lui appliquer pour retrouver le prix initial ?
Le coefficient de la hausse est . Le coefficient de l'évolution réciproque est donc
ce qui correspond à un taux : il faut une baisse de , et non de . Vérification sur un prix : € augmenté de donne € ; et € diminué de redonne bien €. La baisse porte sur €, valeur plus grande que les € de départ : il faut donc un pourcentage plus petit pour retirer le même montant.
Exemple
Dans l'autre sens : après une baisse de , quelle hausse ramène au prix initial ? Le coefficient de la baisse est , donc
soit une hausse de . On retrouve, en miroir, l'exemple précédent — et le taux réciproque n'est pas toujours aussi « propre » : pour annuler une baisse de , il faut multiplier par , soit une hausse d'environ .
Remarque
Deux cas particuliers utiles pour ancrer l'intuition : la réciproque d'un doublement (, hausse de ) est une division par (, baisse de ) ; et plus la hausse est forte, plus la baisse qui l'annule est proche de sans jamais l'atteindre — car une baisse de ramène à zéro, d'où aucune hausse ne peut faire remonter.
Méthode
Trouver l'évolution réciproque d'une évolution donnée.
- Traduire l'évolution donnée en coefficient multiplicateur .
- Calculer l'inverse : .
- Retraduire en taux : , puis en pourcentage, en donnant si besoin une valeur arrondie.
Ne cherchez jamais l'évolution réciproque en changeant simplement le signe du taux : la réciproque d'une hausse de est une baisse de , pas de .
Proportion ou évolution ?
Nous avons désormais les deux panoplies complètes. Reste la compétence que le programme désigne explicitement comme essentielle : devant un pourcentage rencontré dans un énoncé, un article ou une publicité, décider s'il exprime une proportion ou une évolution — car les calculs autorisés ne sont pas les mêmes.
Méthode
Trancher entre proportion et évolution. Un pourcentage répond toujours à l'une des deux questions suivantes.
- « Quelle part ? » — c'est une proportion : elle compare une sous-population à sa population de référence, à un instant donné. Elle est comprise entre et , et le nombre associé sert à multiplier un effectif ().
- « Quelle variation ? » — c'est une évolution : elle compare une valeur finale à une valeur initiale, entre deux instants. Elle peut être négative, ou dépasser , et le nombre utile pour calculer est le coefficient .
En cas de doute, cherchez la référence : un pourcentage « de quelque chose » (des élèves, des électeurs…) est une proportion ; un pourcentage « de hausse » ou « de baisse » est une évolution.
Exemple
« des inscrits ont voté » : proportion (une part des inscrits, à un instant donné). « La fréquentation du cinéma a bondi de » : évolution (comparaison entre deux années). Même nombre, deux sens — et deux traitements mathématiques différents.
Un raffinement s'impose lorsqu'on suit l'évolution d'une proportion — un taux de chômage, un taux de réussite à un examen. Deux langages coexistent alors, et les confondre change complètement le message.
Définition
Lorsqu'une grandeur exprimée en pourcentage passe d'une valeur à une autre, la différence entre les deux pourcentages se mesure en points de pourcentage : un taux qui passe de à augmente de points.
Exemple
Le taux d'équipement d'un pays passe de à . Deux descriptions correctes, aux effets très différents :
- En points (variation absolue des pourcentages) : , soit une hausse de points.
- En évolution relative : on applique la définition du taux d'évolution aux valeurs et :
soit une hausse de !
Les deux phrases « le taux a gagné points » et « le taux a augmenté de » décrivent exactement la même réalité. Mais un titre annonçant « » frappe évidemment plus fort qu'un titre annonçant « points »…
Remarque
C'est ici que le regard critique se joue. Quand un média, une publicité ou un discours annonce un pourcentage, posez systématiquement trois questions : pourcentage de quoi (quelle est la référence ?), proportion ou évolution (part d'un tout, ou variation dans le temps ?), et, s'il s'agit de l'évolution d'un taux, points ou pourcentage relatif ? Une variation relative spectaculaire peut cacher une variation minuscule en valeur absolue — passer de cas à cas, c'est déjà . Les outils de ce chapitre servent précisément à démonter ces effets d'annonce.
Ce qu'on retiendra : une proportion mesure une part d'un tout, et les proportions se multiplient quand les références s'emboîtent ; une évolution se code par son coefficient multiplicateur , les coefficients se multiplient quand les évolutions s'enchaînent et s'inversent pour revenir en arrière — tandis que les taux, eux, ne s'additionnent jamais. Ces réflexes serviront directement dans les chapitres de statistique à venir, en économie et en SES, et à chaque fois qu'un chiffre en croisera votre route — c'est-à-dire tous les jours.
Bloqué sur « Information chiffrée : proportions et évolutions » ?
On peut le travailler ensemble dès cette semaine. La première heure est offerte — on fait le point honnêtement, et vous repartez au minimum avec une méthode.