Seuil de profitabilité en avenir aléatoire : la loi normale
À retenir
Cadre programme : DCG, programme 2025 (arrêté du 4 août 2025, première session 2027), UE 11 « Contrôle de gestion », partie 2 « Analyser la formation du résultat et des coûts pour aider aux prises de décisions », sous-partie 2.1 « Analyser la formation du résultat ». Limites officielles : les propriétés des variables aléatoires sont limitées à la loi normale ; le seuil de profitabilité probabilisé est étudié avec la loi normale ; la loi binomiale et la loi de Poisson ne sont pas étudiées (hors programme UE 11).
Pourquoi c'est central à l'examen : l'épreuve écrite de 4 h demande de « calculer et interpréter des seuils et des marges en avenir certain et aléatoire ». Le sujet fournit la table de la loi normale centrée réduite : il faut savoir centrer et réduire, lire la table (dans les deux sens), puis traduire la probabilité obtenue en conseil au décideur. Le même outil revient en partie 3 (stock de sécurité) et en partie 4 (qualité, intervalle de confiance).
01Pourquoi passer à l'avenir aléatoire
En avenir certain, le seuil de profitabilité (cours 03) est un chiffre unique. Or les ventes de l'an prochain sont incertaines : on les représente par une variable aléatoire X (quantités vendues, chiffre d'affaires). Le résultat devient lui aussi une variable aléatoire, et la question de gestion change : non plus « à quel niveau le résultat est-il nul ? », mais « quelle est la probabilité que les ventes dépassent le seuil, ou que le résultat atteigne tel objectif ? ».
02La loi normale N(m ; σ)
2.1 Caractéristiques
| Élément | Précision |
|---|---|
| Nature | Variable continue : la probabilité d'une valeur exacte est nulle, on calcule des probabilités sur des intervalles |
| Paramètres | m (espérance, moyenne) et σ (écart-type) |
| Forme | Courbe en cloche, symétrique par rapport à m, aire totale égale à 1 |
| Lecture | P(X ≤ a) est l'aire sous la courbe à gauche de a |
| Valeurs de référence | Environ 68 % des valeurs dans [m - σ ; m + σ], 95 % dans [m - 2σ ; m + 2σ], 99,7 % dans [m - 3σ ; m + 3σ] |
2.2 Calculer les paramètres à partir de données observées
À partir de n observations x₁, ..., xₙ : m = (somme des xᵢ) / n et σ = racine carrée de [somme des (xᵢ - m)² / n]. Certains énoncés demandent l'estimateur avec n - 1 au dénominateur : suivre la consigne.
Exemple : huit ventes mensuelles (en centaines d'unités) : 450, 550, 490, 510, 470, 530, 490, 510. Moyenne : 4 000 / 8 = 500. Somme des carrés des écarts : 2 500 + 2 500 + 100 + 100 + 900 + 900 + 100 + 100 = 7 200. Écart-type : racine(7 200 / 8) = racine(900) = 30 (avec n - 1 : racine(7 200 / 7) ≈ 32,07).
03La loi normale centrée réduite
3.1 Centrer et réduire
Si X suit N(m ; σ), alors T = (X - m) / σ suit N(0 ; 1) : la loi centrée réduite. On se ramène ainsi à une seule table.
| Probabilité cherchée | Transformation | Lecture |
|---|---|---|
| P(X ≤ a) | t = (a - m) / σ | Π(t) |
| P(X ≥ a) | t = (a - m) / σ | 1 - Π(t) |
| P(a ≤ X ≤ b) | t₁ = (a - m)/σ ; t₂ = (b - m)/σ | Π(t₂) - Π(t₁) |
3.2 Lire la table
La table donne Π(t) = P(T ≤ t) pour t positif, à deux décimales de t : la ligne donne l'unité et la première décimale, la colonne la deuxième décimale.
| t | 0,00 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,09 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,0 | 0,5000 | 0,5040 | 0,5080 | 0,5120 | 0,5160 | 0,5199 | 0,5239 | 0,5279 | 0,5319 | 0,5359 |
| 0,1 | 0,5398 | 0,5438 | 0,5478 | 0,5517 | 0,5557 | 0,5596 | 0,5636 | 0,5675 | 0,5714 | 0,5753 |
| 0,2 | 0,5793 | 0,5832 | 0,5871 | 0,5910 | 0,5948 | 0,5987 | 0,6026 | 0,6064 | 0,6103 | 0,6141 |
| 0,3 | 0,6179 | 0,6217 | 0,6255 | 0,6293 | 0,6331 | 0,6368 | 0,6406 | 0,6443 | 0,6480 | 0,6517 |
| 0,4 | 0,6554 | 0,6591 | 0,6628 | 0,6664 | 0,6700 | 0,6736 | 0,6772 | 0,6808 | 0,6844 | 0,6879 |
| 0,5 | 0,6915 | 0,6950 | 0,6985 | 0,7019 | 0,7054 | 0,7088 | 0,7123 | 0,7157 | 0,7190 | 0,7224 |
| 0,6 | 0,7257 | 0,7291 | 0,7324 | 0,7357 | 0,7389 | 0,7422 | 0,7454 | 0,7486 | 0,7517 | 0,7549 |
| 0,7 | 0,7580 | 0,7611 | 0,7642 | 0,7673 | 0,7704 | 0,7734 | 0,7764 | 0,7794 | 0,7823 | 0,7852 |
| 0,8 | 0,7881 | 0,7910 | 0,7939 | 0,7967 | 0,7995 | 0,8023 | 0,8051 | 0,8078 | 0,8106 | 0,8133 |
| 0,9 | 0,8159 | 0,8186 | 0,8212 | 0,8238 | 0,8264 | 0,8289 | 0,8315 | 0,8340 | 0,8365 | 0,8389 |
| 1,0 | 0,8413 | 0,8438 | 0,8461 | 0,8485 | 0,8508 | 0,8531 | 0,8554 | 0,8577 | 0,8599 | 0,8621 |
| 1,1 | 0,8643 | 0,8665 | 0,8686 | 0,8708 | 0,8729 | 0,8749 | 0,8770 | 0,8790 | 0,8810 | 0,8830 |
| 1,2 | 0,8849 | 0,8869 | 0,8888 | 0,8907 | 0,8925 | 0,8944 | 0,8962 | 0,8980 | 0,8997 | 0,9015 |
| 1,3 | 0,9032 | 0,9049 | 0,9066 | 0,9082 | 0,9099 | 0,9115 | 0,9131 | 0,9147 | 0,9162 | 0,9177 |
| 1,4 | 0,9192 | 0,9207 | 0,9222 | 0,9236 | 0,9251 | 0,9265 | 0,9279 | 0,9292 | 0,9306 | 0,9319 |
| 1,5 | 0,9332 | 0,9345 | 0,9357 | 0,9370 | 0,9382 | 0,9394 | 0,9406 | 0,9418 | 0,9429 | 0,9441 |
| 1,6 | 0,9452 | 0,9463 | 0,9474 | 0,9484 | 0,9495 | 0,9505 | 0,9515 | 0,9525 | 0,9535 | 0,9545 |
| 1,7 | 0,9554 | 0,9564 | 0,9573 | 0,9582 | 0,9591 | 0,9599 | 0,9608 | 0,9616 | 0,9625 | 0,9633 |
| 1,8 | 0,9641 | 0,9649 | 0,9656 | 0,9664 | 0,9671 | 0,9678 | 0,9686 | 0,9693 | 0,9699 | 0,9706 |
| 1,9 | 0,9713 | 0,9719 | 0,9726 | 0,9732 | 0,9738 | 0,9744 | 0,9750 | 0,9756 | 0,9761 | 0,9767 |
| 2,0 | 0,9772 | 0,9778 | 0,9783 | 0,9788 | 0,9793 | 0,9798 | 0,9803 | 0,9808 | 0,9812 | 0,9817 |
| 2,1 | 0,9821 | 0,9826 | 0,9830 | 0,9834 | 0,9838 | 0,9842 | 0,9846 | 0,9850 | 0,9854 | 0,9857 |
| 2,2 | 0,9861 | 0,9864 | 0,9868 | 0,9871 | 0,9875 | 0,9878 | 0,9881 | 0,9884 | 0,9887 | 0,9890 |
| 2,3 | 0,9893 | 0,9896 | 0,9898 | 0,9901 | 0,9904 | 0,9906 | 0,9909 | 0,9911 | 0,9913 | 0,9916 |
| 2,4 | 0,9918 | 0,9920 | 0,9922 | 0,9925 | 0,9927 | 0,9929 | 0,9931 | 0,9932 | 0,9934 | 0,9936 |
| 2,5 | 0,9938 | 0,9940 | 0,9941 | 0,9943 | 0,9945 | 0,9946 | 0,9948 | 0,9949 | 0,9951 | 0,9952 |
| 2,6 | 0,9953 | 0,9955 | 0,9956 | 0,9957 | 0,9959 | 0,9960 | 0,9961 | 0,9962 | 0,9963 | 0,9964 |
| 2,7 | 0,9965 | 0,9966 | 0,9967 | 0,9968 | 0,9969 | 0,9970 | 0,9971 | 0,9972 | 0,9973 | 0,9974 |
| 2,8 | 0,9974 | 0,9975 | 0,9976 | 0,9977 | 0,9977 | 0,9978 | 0,9979 | 0,9979 | 0,9980 | 0,9981 |
| 2,9 | 0,9981 | 0,9982 | 0,9982 | 0,9983 | 0,9984 | 0,9984 | 0,9985 | 0,9985 | 0,9986 | 0,9986 |
| 3,0 | 0,9987 | 0,9987 | 0,9987 | 0,9988 | 0,9988 | 0,9989 | 0,9989 | 0,9989 | 0,9990 | 0,9990 |
Règles de lecture :
| Situation | Formule | Exemple |
|---|---|---|
| t positif | Π(t) lu directement | Π(1,25) = 0,8944 (ligne 1,2 ; colonne 0,05) |
| t négatif | Π(-t) = 1 - Π(t) | P(T ≤ -0,75) = 1 - 0,7734 = 0,2266 |
| Probabilité de dépasser | P(T > t) = 1 - Π(t) | P(T > 2,50) = 1 - 0,9938 = 0,0062 |
| Intervalle symétrique | P(-t ≤ T ≤ t) = 2 Π(t) - 1 | P(-1,5 ≤ T ≤ 1,5) = 2 × 0,9332 - 1 = 0,8664 |
| Valeur de t entre deux colonnes | Interpolation linéaire | Π(1,645) : entre Π(1,64) = 0,9495 et Π(1,65) = 0,9505, soit 0,9500 |
Lecture inverse (on connaît la probabilité, on cherche t) : on cherche dans le corps de la table la probabilité la plus proche, puis on lit t sur la ligne et la colonne.
| Probabilité Π(t) | t |
|---|---|
| 0,90 | 1,28 (1,2816 plus précisément) |
| 0,95 | 1,645 |
| 0,975 | 1,96 |
| 0,99 | 2,33 |
| 0,995 | 2,576 |
Le sujet précise s'il faut utiliser une table ou un outil de calcul numérique : un tableur ou une calculatrice donne la même probabilité à l'arrondi près ; les petits écarts viennent de l'arrondi de t à deux décimales.
3.3 Propriétés utiles
| Propriété | Formule |
|---|---|
| Transformation affine | Si X suit N(m ; σ), alors aX + b suit N(a m + b ; |a| σ) |
| Somme de variables indépendantes | X₁ suit N(m₁ ; σ₁), X₂ suit N(m₂ ; σ₂) : X₁ + X₂ suit N(m₁ + m₂ ; racine(σ₁² + σ₂²)) |
Les écarts-types ne s'additionnent pas : ce sont les variances qui s'additionnent.