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L1

Statistiques descriptives : tendance centrale et dispersion

Les statistiques descriptives résument un jeu de données par quelques indicateurs.

Tendance centrale

  • Moyenne : somme des valeurs divisée par n. Sensible aux valeurs extrêmes.
  • Médiane : valeur qui partage la série ordonnée en deux moitiés égales. Robuste aux valeurs aberrantes ; adaptée aux distributions asymétriques (temps de réaction, salaires, charges d'entraînement).
  • Mode : valeur la plus fréquente, utile pour les variables qualitatives.

Dispersion

  • Étendue (max − min) : très sensible aux extrêmes.
  • Variance et écart-type (SD, s) : mesure de la dispersion autour de la moyenne. On divise par n − 1 pour l'estimation sur échantillon (correction de Bessel).
  • Écart interquartile (Q3 − Q1) : dispersion associée à la médiane.
  • Coefficient de variation (CV) : s / moyenne × 100, sans unité, permet de comparer des variabilités entre variables d'unités différentes.

Le CV n'a de sens que pour une échelle de rapport (zéro absolu) : il serait absurde sur des températures en °C.

Représentations

Histogramme (distribution), boîte à moustaches (médiane, quartiles, valeurs extrêmes), nuage de points (deux variables quantitatives), diagramme en barres avec barres d'erreur. Toujours préciser si les barres montrent l'écart-type (dispersion des individus) ou l'erreur type/IC (précision de l'estimation de la moyenne).

Exemple : sur 8 sauts verticaux (cm) 32,5 ; 34,1 ; 31,8 ; 35,2 ; 33,4 ; 36,0 ; 30,9 ; 34,7, la moyenne est environ 33,6 cm et l'écart-type environ 1,75 cm, soit un CV d'environ 5,2 %.

Exemple de robustesse (valeurs fictives) : cinq temps de réaction 0,21 ; 0,22 ; 0,23 ; 0,24 et 0,80 s. La moyenne vaut 1,70 / 5 = 0,34 s, alors que la médiane vaut 0,23 s : une seule valeur extrême déplace la moyenne de 0,11 s. Détail pour les 8 sauts ci-dessus : somme 268,6 cm, moyenne 33,575 cm ; somme des carrés des écarts ≈ 21,56 ; 21,56 / 7 ≈ 3,08 ; s = √3,08 ≈ 1,75 cm ; CV = 1,75 / 33,575 ≈ 5,2 %.

Erreurs fréquentes : rapporter trop de décimales (33,5750 cm suggère une précision que l'instrument n'a pas) ; écrire « ± » sans dire s'il s'agit de l'écart-type, de l'erreur type ou de l'IC ; calculer un CV sur des données sans zéro absolu ; résumer une distribution très asymétrique par une moyenne seule.

Convention de présentation : « 33,6 ± 1,8 cm » (moyenne ± SD). Préciser que ± représente bien l'écart-type.

🎯 À retenir

  • Moyenne pour les distributions symétriques, médiane pour les asymétriques.
  • L'écart-type d'échantillon se calcule avec n − 1 au dénominateur.
  • CV = SD / moyenne × 100, valable uniquement pour une échelle de rapport.
  • SD décrit les individus ; l'erreur type décrit la précision de la moyenne.
  • Indiquer la signification du ± dans tout tableau ou graphique.
x̄ = Σxᵢ / n
Moyenne
  • xᵢ : valeurs observées
  • n : effectif
📌 Valeurs 4, 6, 8 : x̄ = 18 / 3 = 6.
s = √[ Σ(xᵢ − x̄)² / (n − 1) ]
Écart-type d'échantillon
  • x̄ : moyenne
  • n − 1 : degrés de liberté
📌 Valeurs 4, 6, 8 : somme des carrés = 8, s = √(8/2) = 2.
CV (%) = s / x̄ × 100
Coefficient de variation
  • s : écart-type
  • x̄ : moyenne
📌 s = 2 et x̄ = 6 donne CV = 33,3 %.

⚠️ Erreurs fréquentes

  • Utiliser n au lieu de n − 1 sur un échantillon : la dispersion est sous-estimée.

Pour s'entraîner

✅ QCM : Méthodologie de la recherche et statistiques 🃏 Fiches

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