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Tests statistiques : t, ANOVA, Chi² et non paramétriques

Un test statistique calcule une statistique (t, F, χ²) puis la p-value : probabilité d'observer un résultat au moins aussi extrême que celui obtenu si H0 était vraie. Si p est inférieure au seuil α (conventionnellement 0,05), on rejette H0. Erreur de type I : rejeter H0 à tort (risque α). Erreur de type II : ne pas détecter un effet réel (risque β ; puissance = 1 − β).

Choisir le test

QuestionParamétriqueNon paramétrique
2 groupes indépendants, VD quantitativet de Student (ou Welch)U de Mann-Whitney
2 mesures appariées (pré/post)t appariéWilcoxon signé
3 groupes ou plus indépendantsANOVA à un facteurKruskal-Wallis
Mesures répétées (3 temps ou plus)ANOVA à mesures répétéesFriedman
2 variables qualitativesChi² (Fisher si effectifs théoriques < 5)

Le t de Student

t = (x̄₁ − x̄₂) / erreur type de la différence. Pour deux groupes de variances inégales ou d'effectifs différents, la version de Welch est recommandée par défaut. Le t apparié travaille sur la différence individuelle post − pré, ce qui élimine la variabilité interindividuelle et augmente la puissance.

ANOVA

L'ANOVA compare plusieurs moyennes en une seule analyse (F = variance inter-groupes / variance intra-groupes) et évite la multiplication des tests t, qui gonfle le risque d'erreur de type I. Si F est significatif, on réalise des comparaisons post hoc (Tukey, Bonferroni) pour identifier les groupes différents. Conditions : indépendance, normalité des résidus, homogénéité des variances (Levene) ; pour mesures répétées, sphéricité (correction de Greenhouse-Geisser).

Chi²

Le test du Chi² d'indépendance compare les effectifs observés aux effectifs théoriques sous H0 : χ² = Σ (O − E)² / E. Exemple : lien entre pratique sportive (oui/non) et sexe dans une enquête.

Exemple chiffré de Chi² (effectifs fictifs) : pratique sportive selon le sexe, 40 pratiquants et 10 non-pratiquants chez 50 hommes, 30 et 20 chez 50 femmes. Totaux : 70 pratiquants, 30 non-pratiquants, N = 100. Effectifs théoriques : 35 et 15 dans chaque groupe. χ² = 2 × 5²/35 + 2 × 5²/15 = 1,43 + 3,33 = 4,76 avec 1 degré de liberté ; la valeur critique à 5 % est 3,84, donc p ≈ 0,03 : l'association est significative, ce qui ne dit pas qu'elle est forte (calculer aussi un V de Cramér ou un odds ratio).

Comparaisons multiples : pour k tests, on corrige α (Bonferroni : α/k). Avec 4 tests, le seuil par test devient 0,05 / 4 = 0,0125. Erreurs fréquentes : oublier de corriger les comparaisons post hoc, tester la normalité du groupe entier plutôt que celle des résidus, ou appliquer le Chi² à de petits effectifs théoriques (< 5).

🎯 À retenir

  • p = probabilité des données (ou plus extrêmes) si H0 est vraie.
  • Erreur de type I (α) = faux positif ; type II (β) = faux négatif ; puissance = 1 − β.
  • t apparié pour pré/post, t de Welch pour deux groupes indépendants.
  • ANOVA évite l'inflation du risque α ; post hoc seulement si F est significatif.
  • Chi² pour deux variables qualitatives ; Fisher si effectifs théoriques faibles.
t = (x̄₁ − x̄₂) / √(s₁²/n₁ + s₂²/n₂)
t de Welch
  • x̄ᵢ : moyennes
  • sᵢ : écarts-types
  • nᵢ : effectifs
📌 x̄ = 52 et 48, s = 6 et 5, n = 20 : erreur type = √(1,8 + 1,25) = 1,75 ; t = 4 / 1,75 = 2,29 ; ddl de Welch ≈ 36,8.
χ² = Σ (O − E)² / E
Chi²
  • O : effectif observé
  • E : effectif théorique
📌 O = 30 et E = 25 pour une case : contribution = 25/25 = 1.

⚠️ Erreurs fréquentes

  • Enchaîner plusieurs tests t au lieu d'une ANOVA.
  • Utiliser un t indépendant sur des données appariées.

Pour s'entraîner

✅ QCM : Méthodologie de la recherche et statistiques 🃏 Fiches

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