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Formule · Terminale spé maths

Formule : Écart-type d'une transformation aX + b

La constante b disparaît ; le coefficient a intervient en valeur absolue.

σ(aX + b) = |a| σ(X)

Ce que dit la formule

Ajouter une constante b décale les valeurs sans changer leur dispersion : l'écart-type est inchangé. Multiplier par a dilate les écarts, donc multiplie l'écart-type par |a|.

On prend la valeur absolue de a car un écart-type est toujours positif (cela correspond à √(a²) = |a| dans V(aX+b) = a² V(X)).

Le contraste avec l'espérance est instructif : E(aX+b) = a E(X) + b conserve le b, alors que σ(aX+b) = |a| σ(X) l'oublie complètement. L'un décrit une position, l'autre une dispersion.

Ajouter une constante translate toute la distribution sans l'étirer : les écarts entre les valeurs sont inchangés, donc la dispersion aussi.

Exemple

Si σ(X)=0,7 et Y = 2X + 3, alors σ(Y) = |2|× 0,7 = 1,4.

Deuxième exemple

Des notes sur 20 d'écart-type 2,5 sont converties sur 100 en multipliant par 5 : le nouvel écart-type vaut 5 × 2,5 = 12,5. Ajouter un point à tout le monde, en revanche, ne changerait rien.

Piège à éviter

Ne pas oublier la valeur absolue : pour Y = -2X + 3, σ(Y) = 2 σ(X), pas -2 σ(X).

Les autres formules de l'écart-type

Questions fréquentes

Pourquoi la constante disparaît-elle ?
Parce qu'ajouter la même quantité à toutes les valeurs les décale sans modifier leurs écarts. La dispersion reste identique.
Pourquoi une valeur absolue sur le coefficient ?
Parce qu'un écart-type est toujours positif. Multiplier par -2 étire les écarts d'un facteur 2 et retourne les valeurs, mais la dispersion reste positive.
Comment se transforme la variance ?
V(aX+b) = a² V(X) : le coefficient passe au carré, ce qui redonne bien |a| après la racine carrée.

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L'écart-type