2ⁿᵈᵉ · Chapitre 09 · Statistiques et probabilités

Information chiffrée : proportions et évolutions

Pourcentages de pourcentages, taux d'évolution, évolutions successives et réciproques.

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. « 58% des Français favorables », « le chômage en baisse de 3% », « 40% 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 350 internes ne renseigne pas beaucoup tant qu'on ignore la taille du lycée : 350 internes sur 700 élèves ou sur 3500 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 E une population d'effectif total nE, et A une sous-population de E d'effectif nA. La proportion (ou fréquence) de A dans E est le nombre

p=nAnE.

Comme A est contenue dans E, on a 0nAnE, donc 0p1 : une proportion est toujours comprise entre 0 et 1.

Remarque

Une même proportion peut s'écrire de trois façons équivalentes : en fraction, en écriture décimale, en pourcentage. Par exemple

p=720=0,35=35%.

Écrire 35%, c'est simplement écrire 35100 : le pourcentage n'est qu'une écriture commode « pour 100 ». Les bornes se traduisent alors ainsi : p=0 signifie que A est vide, p=1 (soit 100%) que A est la population tout entière. Une proportion de 130% n'a aucun sens — retenez ce test de vraisemblance.

En multipliant les deux membres de la définition par nE, 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 A représente une proportion p de la population E, alors

nA=p×nE.

Autrement dit : « prendre x% de quelque chose », c'est multiplier par x100.

Méthode

Les trois questions types sur les proportions. La relation nA=p×nE relie trois nombres ; selon celui qui manque, on l'utilise dans l'un de ses trois sens.

  1. Trouver l'effectif de la partie (on connaît p et nE) : on calcule nA=p×nE.
  2. Trouver la proportion (on connaît nA et nE) : on calcule p=nAnE, puis on convertit en pourcentage si l'énoncé le demande.
  3. Trouver l'effectif total (on connaît nA et p) : on divise, nE=nAp.

Dans tous les cas, la première chose à faire est d'identifier clairement qui est la population de référence E : c'est elle qui fournit le dénominateur.

Exemple

Trois situations, une par question type.

  • Effectif de la partie. Un lycée compte 1250 élèves, dont 44% de filles. Le nombre de filles est 0,44×1250=550.
  • Proportion. Dans ce même lycée, 350 élèves sont internes. La proportion d'internes est p=3501250=0,28, soit 28%.
  • Effectif total. Dans un autre établissement, 156 élèves suivent l'option musique, ce qui représente 12% de l'effectif total. Cet effectif total est donc 1560,12=1300 élèves.

Remarque

Une proportion n'a aucune raison de « tomber juste ». Si 523 des 1872 licenciés d'un club sont des femmes, la proportion de femmes vaut

p=52318720,279,

soit environ 27,9%. 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 « 58,3 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 320 filles sur 800 élèves, le lycée B compte 270 filles sur 500 élèves. Le lycée A a plus de filles en effectif (320>270)… mais la proportion de filles y est plus faible :

320800=0,40=40%contre270500=0,54=54%.

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 B contenue dans une sous-population A, elle-même contenue dans la population totale E — en symboles, BAE. On connaît la proportion de A dans E et celle de B dans A ; on cherche la proportion de B dans E tout entier.

Propriété

Soient trois populations emboîtées BAE. Si A représente une proportion p1 de E, et si B représente une proportion p2 de A, alors B représente dans E la proportion

p=p1×p2.

Les proportions se multiplient lorsque les ensembles de référence s'emboîtent.

Démonstration. Notons nE, nA et nB les effectifs des trois populations. Par hypothèse, nA=p1×nE et nB=p2×nA. En remplaçant nA dans la seconde égalité :

nB=p2×(p1×nE)=(p1×p2)×nE,

ce qui signifie exactement que la proportion de B dans E vaut p1×p2.

Ensembles de référence imbriqués : B (option théâtre) inclus dans A (élèves de seconde), inclus dans E (élèves du lycée)

Exemple

Dans le lycée représenté ci-dessus, les élèves de seconde (A) représentent 40% des élèves du lycée (E), et parmi ces élèves de seconde, 15% suivent l'option théâtre (B). Quelle proportion des élèves du lycée suit l'option théâtre en seconde ?

Les références s'emboîtent bien : BAE. On convertit chaque pourcentage en écriture décimale et on multiplie :

p=0,40×0,15=0,06.

Les élèves de seconde suivant l'option théâtre représentent donc 6% des élèves du lycée. Vérification sur des effectifs : si le lycée compte 1000 élèves, il y a 400 élèves de seconde, dont 0,15×400=60 au théâtre — et 60 sur 1000, c'est bien 6%.

Méthode

Calculer un pourcentage de pourcentage.

  1. Vérifier que les ensembles de référence s'emboîtent bien : la seconde proportion doit être prise dans la première sous-population.
  2. Convertir chaque pourcentage en écriture décimale (40% devient 0,40).
  3. Multiplier les proportions : p=p1×p2.
  4. Reconvertir le résultat en pourcentage, et conclure en précisant la référence : « … de la population totale E ».

Exemple

La relation p=p1×p2 s'utilise aussi à l'envers, par division. Supposons qu'on sache que les élèves de seconde inscrits au théâtre représentent 6% du lycée, et que les secondes représentent 40% du lycée : quelle proportion des élèves de seconde fait du théâtre ? On cherche p2 dans p=p1×p2 :

p2=pp1=0,060,40=0,15,

soit 15% 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 p1×p2 exige que la deuxième proportion soit calculée dans la première sous-population (BA). 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. « 40% des élèves du lycée sont en seconde et 15% des secondes font du théâtre, donc 55%… » : 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 V1 à une valeur finale V2 : 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 V1 à une valeur finale V2 (avec V10).

  • La variation absolue est la différence V2V1. 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
t=V2V1V1.

C'est un nombre sans unité, le plus souvent exprimé en pourcentage : il rapporte la variation à la valeur de départ.

Le signe de t se lit directement : si t>0, la grandeur a augmenté (hausse) ; si t<0, elle a diminué (baisse) ; si t=0, elle n'a pas changé. Un taux de 0,15 se lit ainsi « une baisse de 15% ».

Exemple

  • La population d'une commune passe de 12500 à 13250 habitants. Variation absolue : 1325012500=750 habitants. Taux d'évolution :
t=132501250012500=75012500=0,06,

soit une hausse de 6%.

  • Un article passe de 80 € à 68 €. Variation absolue : 6880=12 € (le signe traduit la baisse). Taux d'évolution : t=1280=0,15, soit une baisse de 15%.

Remarque

Deux variations absolues égales peuvent cacher des variations relatives très différentes. Une hausse de +10 € sur un article à 50 € représente t=1050=0,20, soit +20% : c'est considérable. La même hausse de +10 € sur un abonnement annuel à 1000 € ne représente que t=101000=0,01, soit +1% : 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 t, le dénominateur est toujours la valeur initiale V1 — 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 5432 à 5731 visites, alors

t=573154325432=29954320,055,

soit une hausse d'environ 5,5% — 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 V1 pour obtenir V2.

Définition

Le coefficient multiplicateur associé à l'évolution de V1 vers V2 est le quotient

c=V2V1.

Il vérifie ainsi V2=c×V1, ce que l'on résume par le schéma :

V1 ×c V2.

Propriété

Le coefficient multiplicateur et le taux d'évolution sont liés par la relation

c=1+t.

En particulier :

  • augmenter de p%, c'est multiplier par 1+p100 ;
  • diminuer de p%, c'est multiplier par 1p100.

Une hausse correspond à c>1, une baisse à 0<c<1, une stabilité à c=1.

Démonstration. Il suffit de séparer la fraction qui définit t :

t=V2V1V1=V2V1V1V1=c1,

d'où c=1+t. Si l'évolution est une hausse de p%, alors t=p100 et c=1+p100 ; si c'est une baisse de p%, alors t=p100 et c=1p100.

Voici la table de conversion à savoir reconstituer instantanément, dans les trois sens :

Évolution en français Taux d'évolution t Coefficient multiplicateur c
hausse de 25% t=0,25 c=1,25
hausse de 4% t=0,04 c=1,04
hausse de 100% (doublement) t=1 c=2
baisse de 8% t=0,08 c=0,92
baisse de 50% (division par 2) t=0,5 c=0,5
aucune évolution t=0 c=1

Méthode

Les trois questions types sur les évolutions. La relation V2=c×V1 relie trois nombres ; comme pour les proportions, tout dépend de celui qui manque.

  1. Trouver la valeur finale (on connaît V1 et l'évolution) : on traduit l'évolution en coefficient c, puis V2=c×V1.
  2. Trouver la valeur initiale (on connaît V2 et l'évolution) : on divise par le coefficient, V1=V2c. Attention, c'est l'erreur classique du chapitre : pour « remonter » avant une hausse de 20%, on ne retranche pas 20% de la valeur finale — on divise par 1,20. Soustraire le pourcentage reviendrait à appliquer la baisse à la mauvaise valeur de référence.
  3. Trouver le taux d'évolution (on connaît V1 et V2) : on calcule c=V2V1, puis t=c1.

Exemple

  • Valeur finale. Un jeu vidéo coûte 60 € et son prix augmente de 15%. Coefficient : c=1,15. Nouveau prix : 1,15×60=69 €.
  • Valeur initiale. Après une remise de 30%, un manteau coûte 84 €. Coefficient : c=0,70. Prix initial : 840,70=120 €. (Le calcul faux « 84 € plus 30% de 84 € » donnerait 109,20 € : ce n'est pas le bon prix initial, car les 30% de remise portaient sur 120 €, pas sur 84 €.)
  • Taux d'évolution. Un loyer passe de 640 € à 672 €. Coefficient : c=672640=1,05, donc t=1,051=0,05 : le loyer a augmenté de 5%.

Exemple

La lecture inverse — du coefficient vers l'évolution — doit être tout aussi automatique.

  • Une grandeur multipliée par 2,5 : t=2,51=1,5, soit une hausse de 150%. (Oui, un taux d'évolution peut dépasser 100% — contrairement à une proportion.)
  • Une grandeur multipliée par 0,65 : t=0,651=0,35, soit une baisse de 35%.

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 10%, puis de 20% : a-t-il augmenté de 30% ? 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 c1, puis une seconde de coefficient c2 :

V1 ×c1 V2 ×c2 V3.

Alors l'évolution globale, de V1 à V3, a pour coefficient multiplicateur

cglobal=c1×c2,

et le taux d'évolution global s'en déduit : tglobal=cglobal1.

Les coefficients multiplicateurs se multiplient ; les taux d'évolution ne s'additionnent pas.

Démonstration. Par définition des coefficients, V2=c1×V1 et V3=c2×V2. En remplaçant :

V3=c2×(c1×V1)=(c1×c2)×V1,

donc le coefficient qui fait passer de V1 à V3 est bien c1×c2.

Exemple

Un abonnement augmente de 10%, puis de 20%. Coefficients : c1=1,10 et c2=1,20. Coefficient global :

cglobal=1,10×1,20=1,32,

donc tglobal=0,32 : la hausse globale est de 32%, et pas de 30%. Les deux points d'écart viennent de ce que la seconde hausse s'applique à une valeur déjà augmentée. Sur un abonnement à 50 € : 50 € puis 55 € puis 66 €, et l'on vérifie que 6650=1,32.

Exemple

Une action gagne 20% une année, puis perd 20% l'année suivante. Retour au point de départ ? Coefficients : c1=1,20 et c2=0,80, donc

cglobal=1,20×0,80=0,96,

soit tglobal=0,04 : une baisse globale de 4%. Une action valant 50 € monte à 60 €, puis redescend à 0,80×60=48 € — 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 (+10% puis +20% ne font pas +30%), ni pour une hausse et une baisse (+20% puis 20% ne font pas 0%). Le seul chemin sûr : traduire chaque évolution en coefficient, multiplier les coefficients, puis retraduire le résultat en taux avec t=c1.

Remarque

Conséquence agréable de la multiplication : l'ordre des évolutions n'a aucune importance. Une hausse de 10% suivie d'une baisse de 25% donne 1,10×0,75=0,825, et la baisse suivie de la hausse donne 0,75×1,10=0,825 aussi : dans les deux cas, une baisse globale de 17,5%. 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 V1 à V2. L'évolution réciproque est l'évolution qui ramène V2 à V1.

Propriété

Si l'évolution de V1 à V2 a pour coefficient multiplicateur c, alors l'évolution réciproque a pour coefficient multiplicateur

creˊciproque=1c.

Démonstration. Enchaîner l'évolution puis sa réciproque ramène à la valeur de départ : le coefficient global de cet aller-retour vaut 1. D'après la section précédente, ce coefficient global est le produit c×creˊciproque. On a donc c×creˊciproque=1, c'est-à-dire creˊciproque=1c.

Exemple

Le prix d'un article a augmenté de 25%. Quelle baisse en pourcentage faut-il lui appliquer pour retrouver le prix initial ?

Le coefficient de la hausse est c=1,25. Le coefficient de l'évolution réciproque est donc

creˊciproque=11,25=0,8,

ce qui correspond à un taux t=0,81=0,2 : il faut une baisse de 20%, et non de 25%. Vérification sur un prix : 80 € augmenté de 25% donne 100 € ; et 100 € diminué de 20% redonne bien 80 €. La baisse porte sur 100 €, valeur plus grande que les 80 € de départ : il faut donc un pourcentage plus petit pour retirer le même montant.

Exemple

Dans l'autre sens : après une baisse de 20%, quelle hausse ramène au prix initial ? Le coefficient de la baisse est c=0,80, donc

creˊciproque=10,80=1,25,

soit une hausse de 25%. On retrouve, en miroir, l'exemple précédent — et le taux réciproque n'est pas toujours aussi « propre » : pour annuler une baisse de 30%, il faut multiplier par 10,701,4286, soit une hausse d'environ 42,9%.

Remarque

Deux cas particuliers utiles pour ancrer l'intuition : la réciproque d'un doublement (c=2, hausse de 100%) est une division par 2 (c=0,5, baisse de 50%) ; et plus la hausse est forte, plus la baisse qui l'annule est proche de 100% sans jamais l'atteindre — car une baisse de 100% ramène à zéro, d'où aucune hausse ne peut faire remonter.

Méthode

Trouver l'évolution réciproque d'une évolution donnée.

  1. Traduire l'évolution donnée en coefficient multiplicateur c=1+t.
  2. Calculer l'inverse : creˊciproque=1c.
  3. Retraduire en taux : treˊciproque=1c1, 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 25% est une baisse de 20%, pas de 25%.

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 0% et 100%, et le nombre associé sert à multiplier un effectif (nA=p×nE).
  • « Quelle variation ? » — c'est une évolution : elle compare une valeur finale à une valeur initiale, entre deux instants. Elle peut être négative, ou dépasser 100%, et le nombre utile pour calculer est le coefficient c=1+t.

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

« 52% des inscrits ont voté » : proportion (une part des inscrits, à un instant donné). « La fréquentation du cinéma a bondi de 52% » : 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 8% à 10% augmente de 2 points.

Exemple

Le taux d'équipement d'un pays passe de 8% à 10%. Deux descriptions correctes, aux effets très différents :

  • En points (variation absolue des pourcentages) : 108=2, soit une hausse de 2 points.
  • En évolution relative : on applique la définition du taux d'évolution aux valeurs V1=8 et V2=10 :
t=1088=28=0,25,

soit une hausse de 25% !

Les deux phrases « le taux a gagné 2 points » et « le taux a augmenté de 25% » décrivent exactement la même réalité. Mais un titre annonçant « +25% » frappe évidemment plus fort qu'un titre annonçant « +2 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 2 cas à 3 cas, c'est déjà +50%. Les outils de ce chapitre servent précisément à démonter ces effets d'annonce.

Ce qu'on retiendra : une proportion p=nAnE mesure une part d'un tout, et les proportions se multiplient quand les références s'emboîtent ; une évolution se code par son coefficient multiplicateur c=1+t, 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.