Mathématiques
Qu'est-ce qu'un histogramme, et quelle différence avec un diagramme en barres ?
Réponse rapide
Un histogramme représente des données regroupées en classes par des rectangles accolés sur un axe gradué. Si les amplitudes diffèrent, l'aire de chaque rectangle donne l'effectif.
En une phrase
Un histogramme est un graphique pour des nombres regroupés en classes, dessiné avec des rectangles accolés le long d'un axe gradué.
Explication
Imagine que tu mesures la taille de 30 élèves. Presque toutes les tailles sont différentes (148,2 cm ; 151,7 cm ; 153,0 cm…), donc un rectangle pour chaque taille exacte ne servirait à rien. On regroupe plutôt les tailles en classes, par exemple de 140 à 150 cm, de 150 à 160 cm et de 160 à 170 cm. On compte combien d'élèves tombent dans chaque classe (l'effectif) et on dessine un rectangle par classe. Ce graphique est un histogramme.
règle
horloge
cahier
Un histogramme ressemble à un diagramme en barres, mais il y a des différences importantes :
- L'axe horizontal est gradué, ce n'est pas une liste de catégories. On ne peut pas changer l'ordre des rectangles.
- Les rectangles sont accolés. Les classes se suivent sans trou : 150 cm est la fin d'une classe et le début de la suivante. Pour savoir où ranger une valeur comme 150, on écrit les classes sous forme d'intervalles : [140 ; 150[ puis [150 ; 160[. Le crochet tourné vers l'intérieur inclut la borne, celui tourné vers l'extérieur l'exclut.
- Il sert pour des données numériques, en général continues (tailles, durées, masses), pas pour des catégories comme le fruit préféré.
Quand toutes les classes ont la même amplitude, la hauteur de chaque rectangle est simplement l'effectif. On peut recueillir les données dans un tableau de comptage et tracer les rectangles directement.
Quand les classes ont des amplitudes différentes, la hauteur seule trompe. Supposons que 20 personnes aient mis de 0 à 10 minutes pour finir un puzzle et 20 autres de 10 à 30 minutes. Les effectifs sont égaux, mais la deuxième classe est deux fois plus large : un rectangle de même hauteur paraîtrait deux fois plus gros. On utilise alors la densité (l'effectif par unité) :
hauteur = effectif ÷ amplitude de la classe
Ainsi, l'aire du rectangle (hauteur × largeur) est égale à l'effectif. Ici, les hauteurs sont 20 ÷ 10 = 2 et 20 ÷ 20 = 1, et les deux rectangles ont une aire de 20.
Un histogramme montre d'un coup d'œil la forme des données : où elles se concentrent, si elles sont dispersées, si la répartition est symétrique ou étirée d'un côté, et s'il y a des trous ou des valeurs inhabituelles. C'est la première chose à regarder avant de calculer une moyenne, une médiane ou un mode.
Exemples
Temps passé par 62 élèves sur leurs devoirs un soir :
| Durée t (minutes) | Effectif | Amplitude | Hauteur (densité) |
|---|---|---|---|
| [0 ; 10[ | 8 | 10 | 8 ÷ 10 = 0,8 |
| [10 ; 20[ | 14 | 10 | 14 ÷ 10 = 1,4 |
| [20 ; 40[ | 24 | 20 | 24 ÷ 20 = 1,2 |
| [40 ; 60[ | 10 | 20 | 10 ÷ 20 = 0,5 |
| [60 ; 90[ | 6 | 30 | 6 ÷ 30 = 0,2 |
Remarque : la classe [20 ; 40[ a le plus grand effectif (24), mais le rectangle le plus haut est celui de [10 ; 20[ (densité 1,4), parce que [20 ; 40[ est deux fois plus large.
Exemple résolu : estime combien d'élèves ont travaillé entre 30 et 50 minutes. On prend la moitié du rectangle [20 ; 40[ (1,2 × 10 = 12) et la moitié du rectangle [40 ; 60[ (0,5 × 10 = 5). Cela fait environ 17 élèves. C'est une estimation, car on suppose que les valeurs sont réparties régulièrement dans chaque classe.
Erreurs fréquentes
- Laisser des espaces entre les rectangles. On obtient alors un diagramme en barres. Correction : dans un histogramme, les rectangles se touchent.
- Prendre l'effectif comme hauteur quand les amplitudes sont différentes. Correction : calcule d'abord la densité et indique-la sur l'axe vertical.
- Se tromper d'amplitude. [20 ; 40[ a une amplitude de 20, pas de 40 ni de 19. Correction : amplitude = borne supérieure − borne inférieure.
- Lire l'effectif sur la hauteur. Correction : avec des amplitudes différentes, effectif = densité × amplitude, c'est-à-dire l'aire du rectangle.
Étape par étape
Étape par étape
- Regroupe les données en classesChoisis des classes qui ne se chevauchent pas et écris-les comme [10 ; 20[.
- Calcule l'amplitude de chaque classeBorne supérieure moins borne inférieure.
- Calcule la densitéEffectif ÷ amplitude. (Si toutes les amplitudes sont égales, tu peux utiliser directement l'effectif.)
- Trace les axesUn axe gradué continu en bas ; la densité sur l'axe vertical.
- Trace les rectangles accolésChaque rectangle va de la borne inférieure à la borne supérieure, avec pour hauteur la densité. Vérifie que chaque aire égale l'effectif.
Pour lire un histogramme, on fait les mêmes étapes à l'envers : on lit l'amplitude sur l'axe horizontal, la densité sur l'axe vertical, et on multiplie pour trouver l'effectif.
Exercices
Les histogrammes
Fais chaque exercice, puis vérifie ta réponse.
- Quelle est l'amplitude de la classe [0 ; 5[ ?
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5 − 0 = 5 - Quelle est l'amplitude de la classe [20 ; 50[ ?
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50 − 20 = 30 - Une classe a un effectif de 12 et une amplitude de 4. Quelle est sa densité ?
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12 ÷ 4 = 3 - Une classe a un effectif de 45 et une amplitude de 15. Quelle est sa densité ?
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45 ÷ 15 = 3 - Une classe a un effectif de 9 et une amplitude de 10. Quelle est sa densité ?
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9 ÷ 10 = 0,9 - Un rectangle a une densité de 1,6 et une amplitude de 5. Quel est l'effectif ?
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1,6 × 5 = 8 - Un rectangle a une densité de 0,4 et une amplitude de 25. Quel est l'effectif ?
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0,4 × 25 = 10 - Un rectangle va de 30 à 50 sur l'axe horizontal et a une hauteur de 2,5. Quel est l'effectif ?
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Amplitude 20, donc 2,5 × 20 = 50 - Lequel demande un histogramme : (a) le fruit préféré des élèves, (b) les temps sur 100 m ?
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(b) : les temps sont des données numériques continues. - Les classes de même amplitude [0 ; 10[, [10 ; 20[ et [20 ; 30[ ont pour effectifs 4, 9 et 7. Quelle est la classe modale ?
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Le rectangle le plus haut : [10 ; 20[ - Un histogramme a pour densités 1,5 sur [0 ; 10[, 2 sur [10 ; 20[ et 0,8 sur [20 ; 40[. Quel est l'effectif total ?
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15 + 20 + 16 = 51 - Avec l'histogramme de l'exercice 11, estime le nombre de valeurs entre 30 et 40.
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La moitié du rectangle [20 ; 40[ : 0,8 × 10 = 8 - Avec l'histogramme de l'exercice 11, estime le nombre de valeurs inférieures à 15.
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15 + 2 × 5 = 25 - La classe [10 ; 20[ a un effectif de 14 et la classe [20 ; 40[ un effectif de 24. Quel rectangle est le plus haut ?
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Les densités sont 1,4 et 1,2 : le rectangle de [10 ; 20[ est le plus haut. - Pourquoi utilise-t-on la densité quand les amplitudes sont différentes ?
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Pour que l'aire de chaque rectangle représente l'effectif. Sinon, les classes larges paraissent trop grandes.
Problèmes
Les histogrammes dans la vie
Fais chaque exercice, puis vérifie ta réponse.
- Dans une enquête, 18 élèves mettent entre 20 et 30 minutes pour aller au collège. Quelle hauteur trace-t-on pour cette classe ?
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18 ÷ 10 = 1,8 - Sur un histogramme des masses de colis, le rectangle de 2 kg à 2,5 kg a une densité de 40 (colis par kg). Combien de colis cela représente-t-il ?
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40 × 0,5 = 20 colis - Hauteur de jeunes plants : de 0 à 5 cm, 10 plants ; de 5 à 10 cm, 16 plants ; de 10 à 20 cm, 12 plants. Calcule les trois densités.
Voir la réponse
10 ÷ 5, 16 ÷ 5 et 12 ÷ 10 : 2 ; 3,2 et 1,2 - Un histogramme des durées de trajets en bus a des rectangles de 0 à 10 min (densité 3), de 10 à 15 min (densité 4) et de 15 à 30 min (densité 2). Combien de trajets ont duré 10 minutes ou plus ?
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4 × 5 + 2 × 15 = 20 + 30 = 50 trajets - Avec le même histogramme, estime le nombre de trajets de moins de 20 minutes.
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3 × 10 + 4 × 5 + 2 × 5 = 30 + 20 + 10 = 60 trajets
Questions fréquentes
C'est quoi un histogramme en maths ?
C'est un graphique formé de rectangles accolés qui représente une série statistique regroupée en classes. Il montre comment les valeurs se répartissent : où elles se concentrent et à quel point elles sont dispersées.
Quelle est la différence entre un histogramme et un diagramme en barres ?
Le diagramme en barres (ou en bâtons) compare des catégories ou des valeurs isolées, avec des espaces entre les barres. L'histogramme représente des classes sur un axe gradué, donc les rectangles se touchent et restent dans l'ordre. Avec des classes inégales, c'est l'aire, et non la hauteur, qui donne l'effectif.
Pourquoi Excel appelle-t-il « histogramme » un graphique en colonnes ?
Dans la version française d'Excel, « histogramme groupé » ou « histogramme empilé » désigne en fait un graphique à colonnes, c'est-à-dire un diagramme en barres verticales. Le véritable histogramme statistique, avec des classes accolées, se trouve dans Excel 2016 et les versions suivantes, parmi les graphiques statistiques.
C'est quoi un histogramme en SVT ou en histoire-géographie ?
Dans ces matières, on appelle souvent « histogramme » un graphique en barres, par exemple les barres de précipitations d'un diagramme climatique. En maths, le mot désigne plus précisément des rectangles accolés représentant des classes.
C'est quoi l'histogramme des effectifs ?
C'est un histogramme où la hauteur de chaque rectangle est l'effectif de la classe. Cela ne fonctionne bien que si toutes les classes ont la même amplitude ; sinon, on utilise la densité.
Que nous apprend la forme d'un histogramme ?
Un histogramme symétrique en forme de colline indique que la plupart des valeurs sont au centre. Une longue « queue » vers la droite indique quelques valeurs beaucoup plus grandes que les autres. Deux bosses peuvent signaler deux groupes différents mélangés.
Mini-quiz
Les histogrammes
Vérifie ce que tu sais avec 5 questions rapides.
Question 1 sur 5
Quelles données représente-t-on le mieux avec un histogramme ?
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Entraîne-toi pas à pas dans un cours complet : Maths · 3e
Pour les adultes
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Les diagrammes en barres
Un diagramme en barres représente des données avec des barres de longueurs différentes. Plus la barre est longue, plus le nombre est grand. On parle aussi de diagramme en bâtons.
Moyenne, médiane et mode
Moyenne, médiane et mode sont trois valeurs « typiques ». La moyenne partage le total à parts égales, la médiane est la valeur du milieu une fois rangées, le mode est la valeur la plus fréquente.
Les tableaux de pointage
Un tableau de pointage sert à compter en traçant un trait par élément, par groupes de cinq : quatre traits barrés par un cinquième. On additionne ensuite chaque groupe.
Effectifs cumulés
L'effectif cumulé croissant (ECC) d'une valeur est le nombre de données inférieures ou égales à cette valeur : on additionne les effectifs au fur et à mesure. Le dernier ECC est l'effectif total.
Le polygone des effectifs
Le polygone des effectifs est un graphique en lignes pour une série regroupée en classes : on place l'effectif de chaque classe au-dessus de son centre et on relie les points par des segments.
Fréquence relative
La fréquence relative est l'effectif d'une valeur divisé par l'effectif total. Si 6 élèves sur 20 viennent à pied, la fréquence est 6/20 = 0,3, soit 30 %.