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Descriptive
Yves Tille
15 decembre 2010
2Objectif et moyens
Objectifs du cours
- Apprendre les principales techniques de statistique descriptive univari´ee et bivari´ee. -ˆEtre capable de mettre en oeuvre ces techniques de mani`ere appropri´ee dans un contexte donn´e. -ˆEtre capable d'utiliser les commandes de base du Language R. Pouvoir appliquer les techniques de statistiques descriptives au moyen du language R. - R´ef´erences Dodge Y.(2003),Premiers pas en statistique, Springer. Droesbeke J.-J. (1997),´El´ements de statistique, Editions de l'Universit´e libre de Bruxelles/Ellipses.Moyens
- 2 heures de cours par semaine. - 2 heures de TP par semaine, r´epartis en TP th´eoriques et applications enLanguage R.
Le language R
- Shareware : gratuit et install´e en 10 minutes. - Open source (on sait ce qui est r´eellement calcul´e). - D´evelopp´e par la communaut´e des chercheurs, contient ´enorm´ement de fonctionnalit´es. - Possibilit´e de programmer. - D´esavantage : pas tr`es convivial. - Manuel : 3 4Table des mati`eres
1 Variables, donn´ees statistiques, tableaux, effectifs9
1.1 D´efinitions fondamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.1 La science statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.2 Mesure et variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.3 Typologie des variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.4 S´erie statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 Variable qualitative nominale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.1 Effectifs, fr´equences et tableau statistique . . . . . . . . . 11
1.2.2 Diagramme en secteurs et diagramme en barres . . . . . . 12
1.3 Variable qualitative ordinale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.1 Le tableau statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.2 Diagramme en secteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.3 Diagramme en barres des effectifs . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.4 Diagramme en barres des effectifs cumul´es . . . . . . . . . 16
1.4 Variable quantitative discr`ete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.4.1 Le tableau statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.4.2 Diagramme en bˆatonnets des effectifs . . . . . . . . . . . 18
1.4.3 Fonction de r´epartition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5 Variable quantitative continue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5.1 Le tableau statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5.2 Histogramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.5.3 La fonction de r´epartition . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 Statistique descriptive univari´ee27
2.1 Param`etres de position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.1 Le mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.2 La moyenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.3 Remarques sur le signe de sommation∑. . . . . . . . . 29
2.1.4 Moyenne g´eom´etrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.1.5 Moyenne harmonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.1.6 Moyenne pond´er´ee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.1.7 La m´ediane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1.8 Quantiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2 Param`etres de dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
56TABLE DES MATIERES
2.2.1 L'´etendue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.2 La distance interquartile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.3 La variance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.4 L'´ecart-type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2.5 L'´ecart moyen absolu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.2.6 L'´ecart m´edian absolu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.3 Moments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.4 Param`etres de forme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.4.1 Coefficient d'asym´etrie de Fisher (skewness) . . . . . . . . 41
2.4.2 Coefficient d'asym´etrie de Yule . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.4.3 Coefficient d'asym´etrie de Pearson . . . . . . . . . . . . . 41
2.5 Param`etre d'aplatissement (kurtosis) . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.6 Changement d'origine et d'unit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.7 Moyennes et variances dans des groupes . . . . . . . . . . . . . . 44
2.8 Diagramme en tiges et feuilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.9 La boˆıte `a moustaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3 Statistique descriptive bivari´ee53
3.1 S´erie statistique bivari´ee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2 Deux variables quantitatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.1 Repr´esentation graphique de deux variables . . . . . . . . 53
3.2.2 Analyse des variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2.3 Covariance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2.4 Corr´elation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2.5 Droite de r´egression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.6 R´esidus et valeurs ajust´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.2.7 Sommes de carr´es et variances . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2.8 D´ecomposition de la variance . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3 Deux variables qualitatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.1 Donn´ees observ´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.2 Tableau de contingence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.3 Tableau des fr´equences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.3.4 Profils lignes et profils colonnes . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.3.5 Effectifs th´eoriques et khi-carr´e . . . . . . . . . . . . . . . 67
4 Th´eorie des indices, mesures d'in´egalit´e77
4.1 Nombres indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.2 D´efinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.2.1 Propri´et´es des indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.2.2 Indices synth´etiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.2.3 Indice de Laspeyres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.2.4 Indice de Paasche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.2.5 L'indice de Fisher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.2.6 L'indice de Sidgwick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2.7 Indices chaˆınes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.3 Mesures de l'in´egalit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
TABLE DES MATI
ERES74.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.3.2 Courbe de Lorenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.3.3 Indice de Gini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3.4 Indice de Hoover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3.5 Quintile et Decile share ratio . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3.6 Indice de pauvret´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.3.7 Indices selon les pays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5 Calcul des probabilit´es et variables al´eatoires87
5.1 Probabilit´es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.1.1´Ev´enement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.1.2 Op´erations sur les ´ev´enements . . . . . . . . . . . . . . . 87
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