★ À maîtriser
📌 La statistique descriptive analyse les données observées, tandis que l’inférence statistique généralise les résultats d’un échantillon à la population.
Compléments
Variabilité → échantillon représentatif → inférence
📌 Le tirage au sort est la seule façon d’obtenir un échantillon représentatif, car il équilibre en moyenne les caractéristiques de la population.
📐 Formule — La fréquence relative d’une modalité vérifie , où ni est l’effectif de la modalité et n l’effectif total.
📌 Les variables quantitatives discrètes prennent un nombre fini de valeurs possibles, tandis que les variables quantitatives continues prennent un nombre infini de valeurs possibles.
Population entière ≠ échantillon étudié
★ À maîtriser
📐 Formule — La variance est la moyenne des écarts quadratiques à la moyenne et vérifie .
📐 Formule — L’écart-type est la racine carrée de la variance et vérifie .
Compléments
📐 Formule — La densité de fréquence d’une classe vérifie afin que l’aire de chaque rectangle soit proportionnelle à la fréquence de la classe.
📐 Formule — Le coefficient de variation est le rapport de l’écart-type à la moyenne et vérifie .
Position → dispersion → quantiles
★ À maîtriser
📐 Formule — L’écart-réduit d’une valeur xi vérifie .
Compléments
📐 Formule — La densité de la loi normale est définie par .
Loi normale quelconque ≠ loi normale centrée réduite
★ À maîtriser
📐 Formule — La standardisation d’une variable X de moyenne μ et d’écart-type σ est définie par ; Z suit alors une loi normale de moyenne 0 et d’écart-type 1.
Compléments
La loi normale décrit une distribution, tandis que les quantiles repèrent des positions dans une série triée.
★ À maîtriser
📌 L’union A ∪ B correspond à la réalisation de A ou de B, l’intersection A ∩ B à la réalisation simultanée de A et B, et le complémentaire de A aux résultats de Ω qui ne sont pas dans A.
📐 Formule — Pour deux événements A et B, ; si A et B sont incompatibles, alors .
Compléments
📐 Formule — Dans un univers fini équiprobable, la probabilité d’un événement A est .
Visualiser Ω comme une boîte contenant des événements, dont A et B s’unissent, s’intersectent ou se complètent.
📐 Formule — Pour un événement B de probabilité non nulle, la probabilité conditionnelle de A sachant B est .
📐 Formule — La formule des probabilités composées s’écrit .
📐 Formule — Si {A₁,…,Aₙ} est un système complet d’événements, alors la formule des probabilités totales est .
📐 Formule — Le théorème de Bayes donne pour une partition {A₁,…,Aₙ}.
📌 Deux événements incompatibles vérifient A ∩ B = Ø, tandis que deux événements indépendants vérifient ; deux événements de probabilités non nulles incompatibles ne sont donc pas indépendants.
Conditionner restreint l’univers à B → Bayes inverse le conditionnement → l’indépendance supprime l’influence.
★ À maîtriser
📌 Une variable aléatoire discrète prend un nombre fini ou dénombrable de valeurs, tandis qu’une variable aléatoire continue prend un nombre indénombrable de valeurs.
📐 Formule — L’espérance d’une variable discrète est , tandis que celle d’une variable continue de densité f est .
📐 Formule — La variance vérifie et l’écart-type vérifie .
📐 Formule — Si Sₙ suit une loi binomiale de paramètres n et p, alors , et .
📌 L’approximation d’une loi binomiale ℬ(n,p) par une loi normale est applicable lorsque n ≥ 30, np ≥ 5 et n(1 − p) ≥ 5.
📌 Le théorème de la limite centrale indique que, pour n suffisamment grand et notamment n ≥ 30, la moyenne d’un échantillon suit approximativement une loi normale de moyenne μX et d’écart-type .
Compléments
📐 Formule — Si X suit une loi de Bernoulli de paramètre p, alors et .
Bernoulli → binomiale → normale → approximations par le théorème de la limite centrale.
📐 Formule — Pour n suffisamment grand, la moyenne d’un échantillon vérifie , avec n ≥ 30.
📐 Formule — Si Sn suit une loi binomiale de paramètres n et p, alors elle peut être approximée par une loi normale de moyenne np et d’écart-type lorsque n ≥ 30, np ≥ 5 et n(1 − p) ≥ 5.
Échantillon suffisamment grand → approximation normale
Un échantillon statistique est un ensemble de n variables aléatoires indépendantes et de même loi, notées (X₁, X₂, …, Xₙ), tandis que les valeurs observées correspondantes sont notées (x₁, x₂, …, xₙ).
Pour obtenir un échantillon aléatoire simple indépendant, chaque individu doit avoir la même probabilité d’être choisi, les tirages doivent être indépendants et s’effectuer avec remise dans une population suffisamment grande, idéalement au moins dix fois plus grande que l’échantillon.
Un estimateur T de θ est une variable aléatoire définie par une fonction des variables de l’échantillon, tandis qu’une estimation t est le nombre obtenu en appliquant cette fonction aux valeurs observées.
📐 Formule — Le biais d’un estimateur T est , et son erreur quadratique moyenne est .
📐 Formule — L’estimateur F d’une proportion est défini par et vérifie approximativement et lorsque n ≥ 30, nπ ≥ 5 et n(1 − π) ≥ 5.
Estimateur = variable aléatoire ; estimation = valeur observée
★ À maîtriser
📐 Formule — Un intervalle de fluctuation de niveau 1 − α pour une variable normale d’espérance μY et d’écart-type σY est .
Un intervalle de confiance ne peut être établi que si n ≥ 30, et pour une proportion ses deux bornes f₁ et f₂ doivent vérifier n f₁ ≥ 5, n(1 − f₁) ≥ 5, n f₂ ≥ 5 et n(1 − f₂) ≥ 5.
Plus la taille de l’échantillon augmente, plus l’intervalle de confiance est étroit, tandis que plus le niveau de confiance augmente, plus l’intervalle est large.
Compléments
📌 Pour préserver le niveau de confiance, la borne inférieure d’un intervalle doit être arrondie par défaut et la borne supérieure par excès.
IF : population connue → échantillon ; IC : échantillon connu → population
★ À maîtriser
📌 L’hypothèse alternative H₁ correspond au déséquilibre de la pièce, avec π ≠ 0,5, tandis que H₀ correspond à l’équilibre avec π = 0,5.
📐 Formule — Pour tester une proportion sous H₀, la statistique de test est et suit approximativement une loi normale centrée réduite.
📌 Pour un test bilatéral au risque α = 5 %, on rejette H₀ si la statistique observée est au moins égale au quantile z₁₋α/₂ ≈ 1,96.
📌 La p-value est la probabilité, sous H₀, d’obtenir un résultat expérimental au moins aussi extrême que celui observé ; si p-value < α, on rejette H₀, tandis que si p-value > α, on ne peut pas conclure.
📐 Formule — Dans un test du Chi-deux, la statistique est et suit une loi du Chi-deux à degrés de liberté, sous réserve que chaque effectif attendu vérifie Eᵢⱼ ≥ 5.
Compléments
H₀ → statistique → p-value → décision
★ À maîtriser
📐 Formule — La statistique du test du Chi-deux vaut , où désigne l’effectif observé et l’effectif attendu sous .
📌 Pour un test du Chi-deux à un degré de liberté au risque de 5 %, on compare la statistique observée au seuil 3,84 ; si la statistique est inférieure à 3,84, on ne rejette pas .
Compléments
Chi-deux : seuil à droite, contrairement aux tests normaux bilatéraux
★ À maîtriser
📐 Formule — Pour une moyenne comparée à une référence, la statistique sous vaut
📌 Pour appliquer asymptotiquement le test de l’écart-réduit à une moyenne, il faut notamment un effectif afin d’utiliser le théorème central limite.
📌 Pour appliquer le test de Student avec des variances proches, le rapport des variances estimées doit vérifier
Compléments
📐 Formule — Dans le test de Student à deux échantillons, la variance commune estimée vaut et la statistique suit une loi de Student à degrés de liberté.
Écart-réduit si n est grand ; Student si la normalité est connue
★ À maîtriser
📌 Le risque de première espèce correspond au rejet de alors qu’elle est vraie, tandis que le risque de seconde espèce correspond au non-rejet de alors qu’elle est fausse.
📌 La décision de rejeter est possible lorsque la statistique de test est supérieure au seuil de rejet, mais le non-rejet de ne permet pas de conclure à l’égalité ni d’accepter automatiquement .
Compléments
📌 La puissance augmente lorsque l’écart entre la valeur sous et la vraie valeur augmente, lorsque augmente, lorsque l’écart-type diminue ou lorsque l’effectif augmente.
📌 Un test bilatéral pose , tandis qu’un test unilatéral peut poser .
α contrôle les faux positifs → β mesure les faux négatifs → 1−β donne la puissance
🔄 La démarche suit les étapes suivantes:
La population cible est la population à laquelle on souhaite appliquer le traitement, la population source est celle dont est issu l’échantillon, et l’échantillon est le sous-ensemble effectivement étudié.
Le double aveugle signifie que les patients et les médecins ignorent le traitement reçu, tandis que dans le simple aveugle seuls les patients l’ignorent.
Un essai clinique doit comporter un unique critère de jugement principal, défini précisément, cliniquement pertinent, objectivement mesurable et évalué selon des modalités standardisées.
Question → sélection → randomisation → suivi → critère → analyse
★ À maîtriser
Des perdus de vue indépendants du traitement et identiques dans les deux bras entraînent un biais de sélection non différentiel, tandis que des perdus de vue liés au traitement entraînent un biais de sélection différentiel pouvant surestimer ou sous-estimer son effet.
L’analyse en intention de traiter conserve chaque participant dans le groupe auquel il a été randomisé, tandis que l’analyse en intention de traiter modifiée exclut certains participants, notamment ceux qui n’ont pas commencé le traitement pour une raison indépendante du bras.
L’analyse per-protocole exclut les participants qui n’ont pas totalement respecté le protocole initial, contrairement à l’analyse en intention de traiter qui maintient la comparabilité issue de la randomisation.
Les groupes parallèles comportent deux branches indépendantes, le schéma cross-over fait recevoir successivement les deux interventions aux mêmes participants, et le plan factoriel combine plusieurs traitements chez un même participant.
Compléments
La méthode du biais maximum remplace les critères dichotomiques manquants par des succès dans un groupe et des échecs dans l’autre, puis inverse cette attribution et compare les conclusions obtenues.
La randomisation adaptative attribue chaque nouveau participant au bras où il contribue le moins au déséquilibre déjà présent entre les facteurs de confusion.
Les séquences possibles d’un bloc de quatre sont:
Stratifier, adapter, bloquer, puis comparer
La puissance statistique est égale à .
La puissance dépend de α, de la différence entre μ0 et μ, de σ et de n par l’intermédiaire de l’erreur-type.
Le nombre de sujets dépend notamment de:
📌 Le nombre de sujets doit augmenter lorsque les risques α et β doivent être faibles ou lorsqu’il faut détecter un faible écart entre les groupes.
📌 Une association entre variables qualitatives ou entre une variable quantitative et une variable qualitative n’est pas une corrélation mathématique calculable par un coefficient de corrélation.
📐 Formule — La covariance de X et Y vérifie .
📌 Une covariance positive signifie que les variables évoluent dans le même sens, tandis qu’une covariance négative signifie qu’elles évoluent en sens opposé.
📌 L’indépendance de X et Y implique et , mais une covariance nulle n’implique pas nécessairement l’indépendance.
📐 Formule — Le coefficient de corrélation de Pearson vérifie et est compris entre -1 et 1.
📐 Formule — Pour tester une corrélation linéaire, la statistique vaut et suit une loi de Student à n−2 degrés de liberté sous H0 : ρ=0.
📐 Formule — Le modèle de régression s’écrit , où β0 est l’ordonnée à l’origine et β1 la pente.
Plus de sujets → plus de puissance et moins de risques
| Type | Données connues | Objet contenu |
|---|---|---|
| Intervalle de fluctuation | Paramètre de la population | Valeur observée dans l’échantillon |
| Intervalle de confiance | Estimation de l’échantillon | Paramètre vrai de la population |
| Situation | Test | Condition principale |
|---|---|---|
| Une proportion comparée à une référence | Chi-deux | Variable catégorielle |
| Deux proportions indépendantes | Chi-deux | Échantillons indépendants |
| Une moyenne comparée à une référence | Écart-réduit | Effectif suffisamment grand |
| Deux moyennes indépendantes | Écart-réduit | Effectifs grands et variances égales ou proches |
| Deux moyennes indépendantes avec normalité | Student | Normalité et variances égales ou proches |
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1. Concernant les populations, les échantillons et les distributions statistiques, quelles sont les réponses exactes ?
2. Qu'est-ce qu'un intervalle de confiance dans le contexte de l'inférence statistique?
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Quelle différence principale existe entre statistique descriptive et inférence statistique ?
La statistique descriptive analyse les données observées, l'inférence généralise à la population.
Intervalle de confiance : définition
Intervalle contenant la vraie valeur 95 % du temps.
Qu'est-ce qu'un intervalle de confiance à 95 % ?
Un intervalle contenant la vraie valeur du paramètre dans 95 % des répétitions.
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