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L'estimation de la moyenne par X reste valide et sans biais, mais la variance de X devra être corrigée pour la dépendance entre les tirages Fraction de sondage f
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FSG - D
´epartement de math´ematiques et de statistique STT-2902 A-12 Emmanuelle Reny-NolinSemaine 13 : Compl
´ements sur l"´echantillonnage al´eatoire simple et stratifi´e 1´Echantillonnage al´eatoire simple
1.1 Population infinie
Population infinie
Trois cas o
`u la population est consid´er´ee infinie, et o`u les formules habituelles d"inf´erence sont valides (car les
observations sont consid ´er´ees comme des tirages ind´ependants) : 1. 2. 3.1.2 Population finie
Population finie
Situation tr
`es fr´equente: On d´etient une liste des individus composant la population parmi laquelle on s´electionne des unit´es. La population
est n´ecessairement finie, et on en tire un
´echantillon sans remise.
Cons´equence pour l"inf´erence sur la moyenne:
L"estimation de la moyenne parXreste valide et sans biais, mais la variance deXdevraˆetre corrig´ee pour la
d´ependance entre les tirages.
Fraction de sondage
f=8 :fraction de sondage taux d"´echantillonnage
prop. d"unit´es´echantillonn´ees9
Plus la fraction de sondage est
´elev´ee,plus la variance deXest ...
On a besoin de la variance deXpour ...1
FSG - D
´epartement de math´ematiques et de statistique STT-2902 A-12 Emmanuelle Reny-NolinEstimation de la variance deX
dV ar(X) =Si la population est finie :
dV ar(X) =
Si la population est infinie :
dV ar(X) =
Intervalle de confiance approximatif sur
Les formules usuelles d"IC ne sont plus valides car la population est finie et l"´echantillonnage se fait sans
remise.La forme g´en´erale d"un IC sur la moyennereste la mˆeme, soit :Xz=2erreur-type estim´ee(X)
Si les donn´ees proviennent d"une loi normale ou sinest grand, alors un IC approximatif de niveau1pour
estXExemple
(Source : Alalouf, S.,Introduction`a la statistique appliqu´ee,2e´ed., 1990, p. 282.)D"une population de8427comptes`a recevoir, on pr´el`eve un´echantillon de taille 30 afin d"estimer la valeur
moyenne d"un compte. Voici les r´esultats :x= 165;62 $s2= 35930;59 $2
Construire un intervalle de confiance
`a 95% pour le v´eritable montant moyen d"un compte.2FSG - D
´epartement de math´ematiques et de statistique STT-2902 A-12 Emmanuelle Reny-Nolin2´Echantillonnage al´eatoire stratifi´e
Echantillonnage al´eatoire stratifi´e
D´efinitions
Poids de la strateh:Wh=
Moyenne de la population :=
Fraction de sondage de la strateh:fh=3
FSG - D
´epartement de math´ematiques et de statistique STT-2902 A-12 Emmanuelle Reny-NolinEstimateur de la moyenne et variance associ
´ee
V ar(^) =
dV ar(^) =
Comment d
´eterminern1; n2; :::; nk?
On veut (ou on peut) s
´electionner un´echantillon de taillenau total.Quelle est la meilleure fac¸on de d
´eterminer le nombre d"individus`a piger dans chaque strate? Nous aborderons la question sous trois angles diff´erents :
1.Allocation arbitraire
2.Allocation proportionnelle
3.Allocation optimale
2.1 Allocation arbitraire
Allocation arbitraire : d
´efinition
Lenombred"unit
de facilit´e d"acc`es, ou autre.
Si on consid
`ere que la variance est constante dans toutes les strates, on obtiendra une pr´ecision similaire dans
toutes les strates en prenant des tailles´egales.4
FSG - D
´epartement de math´ematiques et de statistique STT-2902 A-12 Emmanuelle Reny-NolinExemple (Source : Alalouf, S.,Introduction`a la statistique appliqu´ee,2e´ed., 1990, p. 285.)On veut estimer la superficie moyenne (m2) des habitations dans une ville en stratifiant selon trois cat´egories :
maisons r ´ecentes, maisons anciennes et appartements/condos.Pour des raisons de commodit
´e, on choisit de prendre 10, 20 et 30 observations respectivement dans ces strates.Exemple (suite)
Voici un r
´esum´e des r´esultats obtenus.StratehN
hn hx hs2h1 : Maisons r
´ecentes8010422,61933;42 : Maisons anciennes20020254,41931;33 : Appartements50030176,83559;0Calculer une estimation de la superficie moyenne des habitations et de l"erreur-type qui lui est associ
´ee.
Exemple (calculs)
5FSG - D
´epartement de math´ematiques et de statistique STT-2902 A-12 Emmanuelle Reny-Nolin2.2 Allocation proportionnelle
Allocation proportionnelle : d
´efinition
Le nombre d"unit
´es´echantillonn´ees dans chaque strate est proportionnel au poids de la strate dans la population.
Exemple
Dans l"exemple sur la superficie des habitations, combien aurait-on ´echantillonn´e de r´esidences dans chaque cat´egorie avec une allocation proportionnelle si on avait conserv´e la taille totale de l"´echantillon?
2.3 Allocation optimale
Allocation optimale : d
´efinition
But : On veut r
´eduire le plus possible la variance de l"estimateur de la moyenne globale. Les strates ayant des valeurs tr `es diff´erentes les unes des autres devront avoir de plus grandes tailles d"´echantillons.Le nombre d"unit
´es´echantillonn´ees dans chaque strate est proportionnel`a l"´ecart-type pond´er´e de cette strate par
rapport `a l"´ecart-type pond´er´e global :6FSG - D
´epartement de math´ematiques et de statistique STT-2902 A-12 Emmanuelle Reny-NolinExempleOn veut planifier un sondage pour estimer une moyenne en stratifiant de fac¸on optimale dans trois strates. Voici
ce que nous savons de la population.StratehN h h1500005210000010
32000005
Quelles sont les tailles d"
´echantillon`a collecter dans chaque strate si on souhaite une taille totale den= 600?7FSG - D
´epartement de math´ematiques et de statistique STT-2902 A-12 Emmanuelle Reny-Nolin3 Stratificationa posteriori
Stratificationa posteriori
Il arrive qu"un
´echantillon ne soit pas repr´esentatif de la population, du moins du point de vue d"une certaine
variable influente sur notre mesure d"int´erˆet.
On peut apporter une correction au calcul de la moyenne et de son erreur-type, en donnant un poids `a chaque individu de l" ´echantillon en fonction de sa cat´egorie (de sa strate).Exemple
Supposons qu"on proc
`ede`a un´echantillonnage al´eatoire simple sans remise de 100 individus dans une population comprenant 40% de femmes. Par hasard, on obtient la r ´epartition et les r´esultats suivants :StrateNnMoyenneVarianceHommes60 00045204
Femmes40 00055309
Total100 000100
Exemple
Quelle serait l"estimation de la moyenne et de son erreur-type avec l"´echantillonnage al´eatoire simple?
Quelle serait l"estimation de la moyenne et de son erreur-type avec une stratification a posteriori?8
quotesdbs_dbs7.pdfusesText_13