📌 Une variable discrète prend un nombre fini ou dénombrable de valeurs distinctes, tandis qu’une variable continue peut prendre théoriquement une infinité de valeurs dans un intervalle.
Ω rassemble les possibles ; X leur associe une mesure.
★ À maîtriser
📌 Les paramètres de position décrivent la tendance centrale, notamment la moyenne, la médiane et le mode, tandis que les paramètres de dispersion décrivent l’étalement, notamment la variance, l’écart-type, l’intervalle interquartile et l’étendue.
📐 Formule - Pour une variable discrète, ; pour une variable continue, .
📐 Formule - La variance est et l’écart-type est .
Compléments
📐 Formule - La covariance vérifie , où est le coefficient de corrélation compris entre −1 et 1.
La densité dessine une courbe dont l’aire totale vaut 1.
★ À maîtriser
📐 Formule - Pour , l’espérance et la variance sont et .
📐 Formule - Pour , pour , et , .
📐 Formule - Pour , l’espérance et la variance valent toutes deux .
Compléments
📌 La loi de Poisson modélise des comptages dont le nombre d’occurrences n’est pas majoré a priori, notamment des événements rares.
📌 Une binomiale peut être approchée par une loi de Poisson de paramètre lorsque est petit, grand et fixé ; le cours cite comme repères et , sans seuil clair pour .
Répéter des essais rares et indépendants mène de la binomiale à Poisson.
★ À maîtriser
Pour une variable normale centrée réduite, environ 95 % des valeurs se situent entre −1,96 et 1,96, soit approximativement entre −2 et 2 écarts-types.
Pour une variable normale centrée réduite, environ 68 % des valeurs se situent entre −1 et 1 écart-type, et environ 16 % se situent dans chacune des deux queues au-delà de ces bornes.
Compléments
📌 La loi binomiale, somme de variables aléatoires indépendantes, converge vers la loi normale lorsque ses paramètres permettent cette approximation.
★ À maîtriser
📌 Une variable qualitative nominale ne peut pas être ordonnée, tandis qu’une variable qualitative ordinale peut être ordonnée ; toutes deux se décrivent par des effectifs et des pourcentages.
Compléments
Les variables qualitatives se représentent notamment par des diagrammes en bâtons ou en secteurs, tandis que les variables quantitatives peuvent se représenter par des histogrammes, des diagrammes en barres ou des boîtes à moustaches.
L’intervalle interquartile est la différence , ou l’intervalle , et l’étendue est la différence entre le maximum et le minimum.
📌 Dans un box-plot, les moustaches peuvent atteindre le minimum et le maximum, ou la plus petite et la plus grande valeurs de l’échantillon restant dans les limites et .
Inter-individuelle : entre personnes ; intra-individuelle : chez une même personne.
★ À maîtriser
Compléments
Deux dosages de glycémie réalisés sur le même prélèvement et avec le même automate donnent 1,0548 g/L et 1,0523 g/L en raison de l’erreur de mesure instrumentale.
La double lecture des mammographies par deux radiologues expérimentés permet d’éviter une partie des erreurs d’interprétation et d’améliorer la fiabilité de la conclusion.
La kaliémie mesurée peut être plus élevée si le prélèvement est réalisé après un effort ou sur une veine difficile d’accès.
Pour limiter la variabilité liée aux conditions d’examen, on peut standardiser la mise en condition, par exemple en mesurant à jeun, au repos et dans une position définie, et standardiser la procédure et le type d’appareil.
★ À maîtriser
📐 Formule - Dans le modèle de décomposition, la mesure observée vérifie , où les termes représentent respectivement la moyenne de la population, l’écart propre à l’individu, l’écart intra-individuel et l’erreur instrumentale.
📌 Dans le modèle, la valeur individuelle « vraie » ou hypothétique est , tandis que le bruit est constitué des termes intra-individuel et instrumental .
📌 Une mesure est utile pour distinguer les individus lorsque sa variabilité est principalement inter-individuelle, et elle l’est peu lorsque sa variabilité provient surtout des composantes intra-individuelle ou analytique.
Compléments
Dans l’exemple de glycémie, la mesure de 0,95 g/L se décompose en 1,00 − 0,20 + 0,25 − 0,10 g/L, soit la moyenne de population, l’écart individuel, la variation intra-individuelle et l’erreur instrumentale.
Le bruit correspond à une erreur aléatoire si les variables intra-individuelle et instrumentale sont distribuées symétriquement autour de zéro.
Plus le bruit intra-individuel ou instrumental augmente, moins la mesure distingue les individus.
★ À maîtriser
📌 L’exactitude décrit l’absence de biais, tandis que la précision décrit la reproductibilité et le degré de dispersion des mesures répétées.
Compléments
Dans l’exemple des glycémies mesurées plusieurs fois dans un même tube par six laboratoires, le laboratoire A n’est pas biaisé et présente une imprécision modérée.
Dans le même exemple, le laboratoire C n’est pas biaisé et présente une forte imprécision, le laboratoire D n’est ni biaisé ni imprécis, le laboratoire E est biaisé et fortement imprécis, et le laboratoire F est biaisé sans imprécision.
Le biais éloigne du centre ; l’imprécision disperse les mesures.
★ À maîtriser
Un échantillon représentatif est constitué par tirage au sort dans la population source et se définit par son mode de constitution, non par les résultats observés.
Un échantillon est une variable aléatoire à n dimensions, car la répétition du même protocole ne produit pas exactement le même échantillon.
Compléments
Population source → tirage au sort → échantillon.
★ À maîtriser
📐 Formule - L’estimateur de la moyenne d’un échantillon de taille n est .
📌 L’estimateur est la règle de calcul, tandis que l’estimation notée θ̂ est le résultat obtenu en appliquant cette règle à un échantillon particulier.
📐 Formule - Pour une variable quantitative de moyenne μ et de variance σ², la moyenne estimée vérifie et, sous les conditions du cours, .
📌 L’approximation normale de la moyenne d’une variable quantitative est utilisée lorsque n ≥ 30, et celle d’une proportion lorsque nπ ≥ 5 et n(1 − π) ≥ 5.
Compléments
📐 Formule - Pour une variable binaire de moyenne π, la proportion estimée vérifie et, si l’approximation normale s’applique, .
📐 Formule - Pour une variable quantitative de moyenne μ et de variance σ², la moyenne d’échantillon est , d’espérance μ et de variance .
📐 Formule - Pour une variable de Bernoulli de paramètre π, la proportion observée est , où Z est le nombre de cas où X vaut 1, et la variance estimée est .
📐 Formule - Pour estimer la variance d’une variable, est un estimateur sans biais et convergent de σ², et l’écart-type estimé est .
Sans biais : centré sur la cible ; convergent : dispersion qui se resserre.
★ À maîtriser
📐 Formule - Pour une moyenne estimée m avec un échantillon de taille n≥30, l’intervalle de confiance au risque α est .
📐 Formule - Pour une proportion observée p, l’intervalle de confiance au risque α est .
📌 L’intervalle de confiance d’une proportion s’applique si et .
Compléments
Pour une loi normale centrée réduite, le seuil bilatéral vaut 1,96 au risque α=0,05, soit un intervalle de confiance à 95 %.
À p=0,12 et n=100, l’intervalle de confiance à 95 % de la proportion est [0,06 ; 0,18], avec des effectifs de 6 et 82 aux bornes pour les deux vérifications d’application.
Risque plus faible → intervalle plus large ; échantillon plus grand → intervalle plus étroit.
La probabilité subjective exprime un degré de croyance fondé sur l’expérience ou le savoir et peut être attribuée sans répéter l’épreuve, tandis que la probabilité fréquentiste est la limite de la fréquence observée lors de répétitions.
Une probabilité vérifie P(∅)=0, P(Ω)=1 et, pour deux événements exclusifs A et B, P(A∪B)=P(A)+P(B).
Union : A ou B ; intersection : A et B.
★ À maîtriser
📌 Le complémentaire de A a pour probabilité .
📐 Formule - Pour deux événements, ; s’ils sont incompatibles, .
📐 Formule - Si B et son complémentaire partitionnent l’univers, alors .
📐 Formule - Si P(B)>0, la probabilité conditionnelle de A sachant B est .
📐 Formule - Deux événements A et B sont indépendants si , ce qui implique .
Compléments
📌 Si B⊆A, alors .
📐 Formule - Si B₁,…,Bₖ forment une partition de Ω, alors .
Partitionner l’univers, puis additionner les intersections avec A.
★ À maîtriser
📐 Formule - La relation entre probabilités conditionnelles et intersection est .
Compléments
📐 Formule - Deux événements A et B sont indépendants si et seulement si .
A priori avant l’information, a posteriori après B
★ À maîtriser
📐 Formule - Pour deux catégories complémentaires A+ et A−, la probabilité conditionnelle s’écrit .
📌 De , qui est la probabilité d’infarctus chez les fumeurs, on ne peut pas déduire , qui est la proportion de fumeurs parmi les personnes ayant un infarctus.
Compléments
Dans une population de 100 personnes comprenant 20 % de fumeurs, avec un risque d’infarctus de 40 % chez les fumeurs et de 10 % chez les non-fumeurs, 8 des 16 infarctus concernent des fumeurs, donc .
Lorsque la proportion de fumeurs passe de 20 % à 10 % et que les risques conditionnels restent de 40 % chez les fumeurs et 10 % chez les non-fumeurs, la fréquence des infarctus passe de 16 % à 13 %, mais les non-fumeurs représentent alors 9 des 13 infarctus.
Prévalence faible → les cas nombreux à faible risque peuvent dominer
📌 Un test diagnostique peut fournir une information qualitative, souvent binaire, ou une information quantitative qui nécessite le choix d’un seuil.
Gold standard : statut réel ; test : résultat observé
📐 Formule - La valeur prédictive positive dépend de la prévalence p, de la sensibilité et de la spécificité : .
📐 Formule - La valeur prédictive négative dépend de la prévalence p, de la sensibilité et de la spécificité : .
À sensibilité et spécificité constantes, une hausse de la prévalence augmente la VPP et diminue la VPN.
Pour un test quantitatif, il faut choisir un seuil au-delà duquel le diagnostic est considéré comme positif.
Pour le diagnostic clinique d’une ascite, les signes et leurs performances sont :
Lorsque le seuil d’un test quantitatif est déplacé vers des valeurs plus hautes, la sensibilité diminue et la spécificité augmente.
Chaque point d’une courbe ROC correspond au couple sensibilité et spécificité associé à un seuil donné.
L’aire sous la courbe ROC, appelée AUC ou AUROC, indique la capacité du test à distinguer les malades des non-malades.
Lorsque les résultats quantitatifs ont la même distribution chez les malades et les non-malades, le test n’apporte aucune information diagnostique, sa courbe ROC se superpose à la diagonale et son AUC vaut 0,5.
📌 Un seuil peut être choisi en maximisant simultanément la sensibilité et la spécificité afin de réduire les faux négatifs et les faux positifs, mais ce critère leur donne le même poids.
Sensibilité et spécificité partent du statut ; valeurs prédictives partent du résultat
Paramètres d’un test diagnostique
| Paramètre | Population de référence | Résultat recherché |
|---|---|---|
| Sensibilité | Malades | Test positif |
| Spécificité | Non-malades | Test négatif |
| VPP | Tests positifs | Maladie présente |
| VPN | Tests négatifs | Maladie absente |
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Que représente pour une variable aléatoire ?
Le résultat d’une mesure effectuée sur l’individu ou le sous-ensemble correspondant à .
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