Choisissez le mode selon ce que vous cherchez, puis entrez les résultats de votre enquête. « Capture-recapture » estime le nombre total, comme les poissons d’un étang. « Effectif dans une population » estime combien d’éléments du total remplissent une condition (le nombre total de pièces défectueuses, par exemple).
Table des matières
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Ce que vous pouvez faire sur cette page
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À quoi sert ce calcul ?
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Mode d'emploi
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Formules et diagramme
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Symboles et termes
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Ce qu’il est utile de savoir avant de commencer
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Calculer avec Excel
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Calculer avec Google Sheets
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Calculer avec Python
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Écrire la formule en LaTeX et autres langages mathématiques (à copier-coller)
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Faire faire le calcul par ChatGPT
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Les atouts de DataChef
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Fonctions connexes
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Liste des calculatrices NumberChef
Ce que vous pouvez faire sur cette page
- Estimez le nombre total d’un groupe impossible à compter un par un, comme les poissons d’un étang, avec la méthode de capture-recapture (on marque des individus, on les relâche, on en capture un second groupe et on regarde la part d’individus marqués)
- Quand vous connaissez la taille de toute la population (par exemple 3 000 produits), estimez combien d’éléments remplissent une condition (le nombre total de pièces défectueuses) à partir d’un échantillon tiré au hasard (par exemple 2 défectueuses sur 100)
- Les étapes passent par une proportion, comme au collège (le produit des extrêmes est égal au produit des moyens, c’est-à-dire l’égalité des produits en croix). Le résultat s’affiche en valeur exacte de la division (une fraction) et en valeur arrondie « environ … »
- Un diagramme en bandes permet de comparer la part dans l’échantillon et la part dans la population, et de voir qu’elles sont les mêmes
À quoi sert ce calcul ?
Pour compter des animaux qu’on ne peut pas tous dénombrer, comme les poissons d’un étang, les cerfs d’une forêt ou les poissons invasifs d’un lac, les scientifiques utilisent réellement la méthode de capture-recapture de cette page. En gestion de la pêche et en lutte contre les espèces invasives, l’estimation de la population est la donnée de base pour fixer les quotas de pêche ou l’ampleur des actions.
La méthode suppose que les marques ne tombent pas, que peu d’animaux arrivent ou partent (naissances, morts, déplacements) pendant l’étude, et que les animaux marqués se mélangent bien aux autres. Les vraies études choisissent soigneusement le moment et la méthode pour s’approcher de ces conditions.
Les contrôles qui détruisent le produit ou le rendent invendable, comme les tests de durée de vie des piles ou la vérification du contenu des conserves, ne peuvent pas se faire sur toutes les pièces. On contrôle alors un échantillon tiré au hasard, et on estime le nombre total de pièces défectueuses à partir de la part de défectueuses dans l’échantillon.
Estimer « environ 60 au total » à partir de 2 défectueuses sur un échantillon de 100 est l’un des outils les plus basiques du contrôle qualité.
Les sondages comme la cote de popularité de l’exécutif n’interrogent pas tous les électeurs du pays. Ils estiment la part pour l’ensemble à partir d’un échantillon d’un millier à quelques milliers de personnes. Les audiences de la télévision sont elles aussi des parts pour tout le public, estimées à partir d’un échantillon de foyers.
La force de l’échantillonnage, c’est que tant que l’échantillon est bien choisi, même un petit échantillon permet d’estimer l’ensemble assez précisément (l’ampleur de l’erreur dépend de la taille de l’échantillon). En France, les instituts utilisent souvent la méthode des quotas et des redressements pour éviter les biais par région ou par âge, mais la base reste cette idée : estimer le tout à partir de la part dans un échantillon.
À 20 h, alors que très peu de bulletins ont été dépouillés dans le pays, les chaînes de télévision annoncent déjà une estimation des résultats. Les instituts de sondage estiment la part de voix de chaque candidat à partir d’un échantillon de bureaux de vote dont le dépouillement est terminé.
Appliquer à l’ensemble la part observée dans un échantillon, c’est la même idée que la proportion de cette page. Pour annoncer un résultat, les instituts combinent aussi les données des élections passées et la théorie statistique, et tranchent avec prudence.
Formules et diagramme
Symboles et termes
Symboles
| \(x\) | x | La lettre utilisée pour un nombre encore inconnu (une inconnue). Sur cette page, l’estimation cherchée, comme « le total dans l’étang » ou « l’effectif concerné dans la population », s’appelle \(x\) pour écrire la proportion. L’habitude de noter l’inconnue \(x\) remonte aux livres de mathématiques du XVIIe siècle (Descartes). |
| \(m\) | m | Sur cette page, « le nombre capturés au départ et marqués » : m comme « marqués ». On l’utilise aussi souvent comme effectif, en paire avec \(n\). |
| \(n\) | n | Le nombre d’éléments de l’échantillon (la 2e capture, ou le nombre prélevé et contrôlé). C’est l’initiale de « nombre », la lettre habituelle d’un effectif. En statistique, on note par habitude \(n\) la taille de l’échantillon. |
| \(k\) | k | Le nombre d’éléments de l’échantillon qui sont concernés (les marqués, les défectueux…). Avec \(n\) et \(m\), c’est une lettre courante pour les effectifs et les rangs. |
| \(N\) | N majuscule | La taille de toute la population. Par habitude, en statistique, on écrit le plus grand groupe avec une majuscule pour le distinguer de la taille de l’échantillon \(n\) (minuscule). |
| \(a : b\) | a sur b | Une façon d’écrire le rapport de \(a\) à \(b\), c’est-à-dire \(\dfrac{a}{b}\). Une égalité entre deux rapports, comme \(a : b = c : d\), est une proportion. |
| \(\approx\) | environ égal à | Le symbole de « presque égal ». On peut aussi le lire « environ ». Le résultat d’un sondage est une estimation : on l’écrit avec ce symbole ou le mot « environ » plutôt qu’avec un signe égal. |
Termes
| sondage | Une enquête qui n’étudie qu’une partie de la population (un échantillon) pour estimer l’allure de l’ensemble (on dit aussi enquête par échantillon). On l’utilise pour ce qu’on ne peut pas compter entièrement ou ce qu’un contrôle détruit. Le contraire est le recensement, qui étudie tout le monde. On aborde l’échantillonnage au lycée, en 2de. |
| recensement | Une enquête qui étudie tous les membres de la population, sans exception (on dit aussi enquête exhaustive). Tout contrôler est précis, mais quand cela coûte trop de temps ou d’argent, ou que le contrôle détruit le produit, on passe par un sondage. En France, le recensement de la population des communes de 10 000 habitants ou plus se fait d’ailleurs lui-même par sondage, auprès de 8 % des logements chaque année. |
| population | Tout le groupe que l’on veut étudier, comme tous les poissons d’un étang, tous les produits d’une usine ou tous les électeurs du pays. |
| échantillon | La partie prélevée dans la population et réellement étudiée. |
| taille de l’échantillon | Le nombre d’éléments de l’échantillon. Plus elle est grande, plus l’erreur de l’estimation diminue. |
| échantillonnage aléatoire | Prélever un échantillon de façon que chaque élément ait la même chance d’être choisi, comme par tirage au sort (tirage au hasard). Personne ne choisit exprès. C’est la condition de base pour qu’une estimation par échantillon soit valable. |
| capture-recapture | Une méthode qui marque les animaux capturés, les relâche, en capture un second groupe un peu plus tard et estime le total à partir de la part d’individus marqués (on dit aussi capture-marquage-recapture, ou CMR). Elle est réellement utilisée pour compter les poissons et la faune sauvage. |
| proportion | Une égalité entre deux rapports, comme \(a : b = c : d\), c’est-à-dire \(\dfrac{a}{b} = \dfrac{c}{d}\). Le produit des extrêmes est égal au produit des moyens (égalité des produits en croix) : cette propriété permet de trouver un nombre inconnu. |
| moyens | Dans la proportion \(a : b = c : d\), les termes du milieu \(b\) et \(c\). Le produit des moyens est égal au produit des extrêmes. (Rien à voir avec la moyenne.) |
| extrêmes | Dans la proportion \(a : b = c : d\), les termes des bouts \(a\) et \(d\). Le produit des moyens est égal au produit des extrêmes. |
| part (fréquence) | Ce qu’une partie représente dans le tout, obtenu en divisant la partie par le total (dans un échantillon, on parle aussi de fréquence). Les sondages reposent sur l’idée que la part est la même dans la population et dans l’échantillon. |
| valeur approchée | Un nombre approximatif, obtenu par arrondi à un rang pratique. Le résultat d’un sondage est une estimation : on le donne en général sous forme de valeur approchée, comme « environ 250 ». |
| arrondi | Pour arrondir à un rang donné, on regarde le chiffre juste à droite. S’il vaut 4 ou moins, on arrondit vers le bas ; s’il vaut 5 ou plus, vers le haut. |
| estimation | Évaluer l’allure de l’ensemble à partir de la partie de l’information qu’on possède. Le résultat obtenu par un sondage est une estimation, en ce sens. |
| erreur | L’écart entre l’estimation et la vraie valeur. Les résultats d’un sondage ont toujours une erreur, qui diminue quand la taille de l’échantillon augmente. |
Ce qu’il est utile de savoir avant de commencer
Voici ce qui vous aide à utiliser le calcul de cette page en le comprenant vraiment, et pas seulement en appuyant sur le bouton.
Si vous bloquez, revenir sur les notions de ce tableau est le plus court chemin.
| Pourcentages et parts (CM2-6e, 10-12 ans) |
|
| Proportionnalité et produit en croix (6e-4e, 11-14 ans) |
|
| Calcul littéral et équations (5e-4e, 12-14 ans) |
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| Arrondis (CM1, 9-10 ans) |
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Calculer avec Excel
| Marqués au départ m | 50 |
| 2e capture n | 30 |
| Marqués à la 2e capture k | 6 |
| Total estimé x = m×n÷k | =B1*B2/B3 |
| Arrondi à l’unité | =ARRONDI(B4;0) |
| Extrême a (total ; réponse de l’exemple de l’étang) | 250 |
| Moyen b (nombre de marqués) | 50 |
| Moyen c (2e capture) | 30 |
| Extrême d (marqués à la 2e capture) | 6 |
| Produit des moyens b×c | =B2*B3 |
| Produit des extrêmes a×d | =B1*B4 |
| Taille de la population N | 3000 |
| Taille de l’échantillon n | 100 |
| Concernés dans l’échantillon k | 2 |
| Effectif estimé x = N×k÷n | =B1*B3/B2 |
| Arrondi à l’unité | =ARRONDI(B4;0) |
Le premier tableau est l’exemple de l’étang (50 marqués, 6 marqués sur 30 à la 2e capture) : le résultat est 250. Quand la division ne tombe pas juste, B4 affiche un nombre décimal : lisez alors B5, qui passe par la fonction ARRONDI, comme réponse « environ … ».
Le deuxième tableau remplace x par la réponse 250 dans la proportion x : 50 = 30 : 6 et vérifie que le produit des moyens (B5) et le produit des extrêmes (B6) valent tous les deux 1 500 : ils sont égaux.
Le troisième tableau est l’exemple des 3 000 produits avec 2 défectueux sur un échantillon de 100 : le résultat est 60.
Calculer avec Google Sheets
| Marqués au départ m | 50 |
| 2e capture n | 30 |
| Marqués à la 2e capture k | 6 |
| Total estimé x = m×n÷k | =B1*B2/B3 |
| Arrondi à l’unité | =ARRONDI(B4;0) |
| Extrême a (total ; réponse de l’exemple de l’étang) | 250 |
| Moyen b (nombre de marqués) | 50 |
| Moyen c (2e capture) | 30 |
| Extrême d (marqués à la 2e capture) | 6 |
| Produit des moyens b×c | =B2*B3 |
| Produit des extrêmes a×d | =B1*B4 |
| Taille de la population N | 3000 |
| Taille de l’échantillon n | 100 |
| Concernés dans l’échantillon k | 2 |
| Effectif estimé x = N×k÷n | =B1*B3/B2 |
| Arrondi à l’unité | =ARRONDI(B4;0) |
Calculer avec Python
from fractions import Fraction
# Capture-recapture : estimer le nombre total dans l’étang
marked_first = 50 # nombre capturés au départ et marqués, m
caught_second = 30 # nombre à la 2e capture, n
marked_in_second = 6 # nombre de marqués à la 2e capture, k
estimated_total = Fraction(marked_first * caught_second, marked_in_second)
# Ajouter Fraction(1, 2) puis enlever la partie fractionnaire arrondit toujours 0,5 vers le haut
approx_total = int(estimated_total + Fraction(1, 2))
print(f"Total estimé (fraction) : {estimated_total}")
print(f"Total estimé (arrondi) : environ {approx_total}")
# Estimer l’effectif concerné dans une population
population = 3000 # taille de la population, N
sample_size = 100 # taille de l’échantillon prélevé, n
sample_hits = 2 # nombre de concernés dans l’échantillon, k
estimated_count = Fraction(population * sample_hits, sample_size)
approx_count = int(estimated_count + Fraction(1, 2))
print(f"Effectif estimé (fraction) : {estimated_count}")
print(f"Effectif estimé (arrondi) : environ {approx_count}")
Écrire la formule en LaTeX et autres langages mathématiques (à copier-coller)
x = m × n ÷ k
x = \dfrac{m \times n}{k}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>m</mi><mo>×</mo><mi>n</mi></mrow>
<mi>k</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
x = (m*n)/k
(m*n)/k
x := m*n/k;
x = m*n/k;
x = (m×n)/k
a : b = c : d ⇔ a × d = b × c
a : b = c : d \iff ad = bc
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>a</mi><mo>:</mo><mi>b</mi>
<mo>=</mo>
<mi>c</mi><mo>:</mo><mi>d</mi>
<mo>⇔</mo>
<mi>a</mi><mi>d</mi>
<mo>=</mo>
<mi>b</mi><mi>c</mi>
</mrow>
</math>
a : b = c : d <=> a*d = b*c
a*d == b*c
a*d = b*c;
a*d == b*c
a : b = c : d ⇔ a×d = b×c
x = N × k ÷ n
x = \dfrac{N \times k}{n}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>N</mi><mo>×</mo><mi>k</mi></mrow>
<mi>n</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
x = (N*k)/n
(N*k)/n
x := N*k/n;
x = N*k/n;
x = (N×k)/n
Faire faire le calcul par ChatGPT
Tu es un assistant de calcul en mathématiques (échantillonnage, niveau collège-lycée). Fais le calcul suivant en exécutant réellement du code Python, et appuie ta réponse uniquement sur les nombres obtenus à l’exécution (ne réponds pas de tête ni par estimation). Estime le nombre total de poissons d’un étang par la méthode de capture-recapture. D’abord, 50 poissons ont été capturés, marqués et remis dans l’étang. Plus tard, 30 poissons ont été capturés, dont 6 étaient marqués. Donne chacun des éléments suivants : 1. La proportion, en notant x le total (x : nombre de marqués = nombre à la 2e capture : nombre de marqués parmi eux) 2. Les étapes de résolution avec « le produit des extrêmes est égal au produit des moyens » (produits en croix) 3. Le nombre total estimé dans l’étang (si la division ne tombe pas juste, donne la fraction irréductible et la valeur arrondie à l’unité) En Python, calcule de façon exacte avec le module fractions de la bibliothèque standard, et montre les formules utilisées et les nombres obtenus à l’exécution. Réponds en français, avec la virgule comme séparateur décimal.
Mode d'emploi
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1Saisissez vos nombresTapez les nombres à calculer dans les champs de saisie
-
2CalculezAppuyez sur le bouton « Calculer »
-
3Lisez le résultatLe résultat s’affiche aussitôt. La même page explique aussi le raisonnement et la formule
Les atouts de DataChef
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