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Question transversaleMathsSVTDiagnostic et santé

Peut-on prévoir sa fréquence cardiaque maximale avec la formule « 220 moins l'âge » ?

La formule FCmax ≈ 220 − âge est un ajustement affine de données de population : elle donne 203 battements par minute à 17 ans. Mais la dispersion autour de la droite est grande (écart type de l'ordre de 10 battements) : une moyenne ne prédit pas une valeur individuelle.

Grand oral session 2027 : exposé de 10 minutes debout, puis 10 minutes d'échange, sans calculatrice. Plan prévu pour 10 min.

Pourquoi cette question : un modèle d'introduction

Le jury attend que vous expliquiez pourquoi vous avez choisi la question. Inspirez-vous de ce modèle, mais racontez votre propre parcours.

En cours d'EPS, on nous a demandé de calculer notre fréquence cardiaque maximale avec la formule « 220 moins l'âge » pour régler l'intensité de nos efforts. Certains élèves dépassaient pourtant cette valeur pendant un sprint. Je me suis demandé d'où venait cette formule et pourquoi elle se trompait. C'est une droite d'ajustement, qui décrit une moyenne et non chaque personne.

L'enjeu et les notions du programme

Interpréter un ajustement affine (pente, ordonnée à l'origine), et distinguer prévision moyenne et dispersion individuelle.

Mathématiques

  • Statistiques à deux variables, ajustement affine (première)
  • Résidus, dispersion, écart type (seconde)
  • Intervalles de fluctuation (seconde)

Sciences de la vie et de la Terre

  • Activité physique, fréquence cardiaque, système cardiovasculaire (seconde, terminale)
  • Adaptations de l'organisme à l'effort (seconde)

Le plan de l'exposé en 10 min

  1. 1. Introduction

    1 min

    La fréquence cardiaque maximale (FCmax) est le nombre maximal de battements par minute que le cœur peut atteindre lors d'un effort intense. Problématique : la formule « 220 − âge » permet-elle de la prévoir ?

  2. 2. Mathématiques : une droite d'ajustement

    4 min

    La formule résume des mesures sur de nombreuses personnes d'âges différents : la FCmax diminue avec l'âge, et la droite d'ajustement a une pente d'environ −1 battement par minute et par an. D'où FC _ max ≈220- âge : 203 à 17 ans, 170 à 50 ans. Des études plus récentes proposent d'autres coefficients, par exemple 208-0,7× âge.

    Mais les points sont dispersés autour de la droite : l'écart type des résidus est de l'ordre de 10 battements par minute. Pour un adolescent de 17 ans, la FCmax réelle peut donc être couramment comprise entre environ 183 et 223 (à deux écarts types).

    La droite donne la valeur moyenne des personnes d'un âge donné, pas la valeur de chacun : appliquer une moyenne à un individu ignore la dispersion.

  3. 3. SVT : la fréquence cardiaque à l'effort

    3 min

    À l'effort, la fréquence cardiaque augmente pour accroître le débit sanguin et apporter plus de dioxygène aux muscles. Sa valeur maximale diminue avec l'âge, mais dépend aussi de facteurs individuels (génétique, entraînement, certains médicaments).

    Pour un sportif, il vaut mieux mesurer sa FCmax lors d'un test d'effort encadré que d'utiliser la formule. Les zones d'entraînement définies en pourcentage de la FCmax sont alors plus justes.

  4. 4. Conclusion

    2 min

    La formule « 220 − âge » est une droite d'ajustement qui décrit la moyenne d'une population ; la dispersion individuelle, de l'ordre de 10 battements par minute, empêche de l'utiliser comme une prévision précise pour une personne. J'ouvre sur la distinction entre prévision moyenne et prévision individuelle, centrale en médecine.

Ce que j'écris au tableau

Pas de calculatrice ni de support numérique : un calcul clé écrit au tableau rend l'exposé concret et montre la solidité des connaissances.

FC _ max ≈220- âge : 17 ans →203 50 ans →170
σ_ résidus ≈10 ⇒ 203±2×10=[183;223]

Conclusion : la réponse à la question

La formule « 220 − âge » résume par une droite la diminution moyenne de la fréquence cardiaque maximale avec l'âge. La dispersion des individus autour de cette droite rend la prévision individuelle imprécise : une moyenne de population n'est pas une mesure personnelle.

Les questions probables du jury

Pendant les 10 minutesd'échange, le jury vous fait préciser et approfondir, sur tout le programme de vos spécialités en lien avec la question.

Que représente la pente de −1 ?

La FCmax diminue en moyenne d'environ un battement par minute chaque année.

Qu'est-ce qu'un résidu ?

L'écart entre une valeur observée et la valeur prévue par la droite d'ajustement.

Pourquoi la fréquence cardiaque augmente-t-elle à l'effort ?

Pour augmenter le débit cardiaque et l'apport de dioxygène et de nutriments aux muscles.

Que donne la formule 208 − 0,7 × âge à 17 ans ?

208-11,9≈196 battements par minute.

Peut-on extrapoler la droite à 100 ans ou à 5 ans ?

Avec prudence : la droite n'est valable que dans la plage d'âges des données utilisées.

Les pièges qui coûtent des points

  • Appliquer une moyenne de population à un individu sans marge.
  • Extrapoler la droite hors de la plage des données.
  • Croire que la formule est une loi physiologique exacte.

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