• Jaouad Madkour
  • Accueil
  • Licence
  • Master
  • Doctorat
  • Informatique
  • Publications
  • À propos

Statistique inférentielle

Les trois lois de l’inférence

Statistique inférentielle
  • Présentation du cours
  • La troisième face
  • Échantillonner
  • La distribution d'échantillonnage de la moyenne
  • Proportion et variance
  • Les trois lois de l'inférence
  • Estimateur et biais
  • Les qualités d'un estimateur
  • Construire un estimateur
  • Le principe de l'intervalle de confiance
  • L'intervalle pour une moyenne
  • Proportion et variance : les intervalles
  • Choisir la taille de l'échantillon
  • La logique d'un test
  • Les deux risques et la puissance
  • La p-value
  • Tester une moyenne, tester une proportion
  • Comparer deux groupes
  • L'analyse de la variance
  • Les tests du khi-deux
  • La régression devient un modèle
  • Tester un coefficient
  • Mise en œuvre sur R et Python

Statistique inférentielle

Chapitre 4 : Les trois lois de l’inférence

Auteur·rice
Affiliation

Jaouad Madkour

Faculté d’Économie et de Gestion de Tanger

Date de publication

24 septembre 2026

Une dette envers les probas

Trois lois présentées, jamais employées

Le chapitre 18 des probabilités les annonçait

Khi-deux, Student et Fisher y étaient définies comme des lois fabriquées à partir de la normale — sans qu’aucun phénomène économique ne les suive.

Il était dit qu’elles ne serviraient qu’aux tests. Nous y sommes.

Leur point commun

Aucune ne décrit une population. Toutes décrivent le comportement d’une statistique calculée sur un échantillon :

  • une variance estimée ;
  • une moyenne dont on a dû estimer l’écart-type ;
  • un rapport de deux variances estimées.

Les trois, ensemble

La loi de Student

D’où elle vient

Le problème

Le chapitre 2 a établi que \dfrac{\overline{X}-m}{\sigma/\sqrt{n}} suit une loi normale.

Mais \sigma est un paramètre de la population : inconnu. On le remplace par s, calculé sur l’échantillon — et la quantité change de loi.

Le résultat

T = \frac{\overline{X}-m}{s/\sqrt{n}} \;\sim\; \text{Student à } n-1 \text{ degrés de liberté}

Ce que la substitution coûte

Deux sources d’incertitude au lieu d’une

Au numérateur, \overline{X} varie. Au dénominateur, s varie aussi.

Quand un petit échantillon donne par hasard un s trop petit, le rapport explose. C’est pourquoi Student a des queues plus épaisses que la normale : les valeurs extrêmes y sont plus fréquentes.

Le prix, chiffré
Degrés de liberté Quantile à 97{,}5\,\% Surcoût
5 2{,}571 +31\,\%
10 2{,}228 +14\,\%
30 2{,}042 +4\,\%
\infty 1{,}960 —

Sur notre échantillon

Cinquante salariés

n = 50, donc \nu = 49 degrés de liberté, et t_{0{,}975\,;49} = 2{,}010.

Contre 1{,}96 pour la normale : un élargissement de 2{,}6\,\% — négligeable, mais gratuit à prendre en compte.

La règle pratique

Utilisez toujours Student dès que \sigma est inconnu, c’est-à-dire pratiquement toujours.

Les logiciels le font sans qu’on le demande. Au-delà de trente observations, la différence ne se voit plus — mais elle ne coûte rien, et en dessous elle est indispensable.

Le khi-deux et Fisher

Le khi-deux : là où l’on additionne des carrés

Deux apparitions dans le cours

\frac{(n-1)s^2}{\sigma^2} \sim \chi^2_{n-1} \qquad\qquad \sum_{\text{cases}} \frac{(\text{observé}-\text{attendu})^2}{\text{attendu}} \sim \chi^2

Estimation d’une variance d’un côté ; tests d’adéquation et d’indépendance de l’autre.

Le signe qui ne trompe pas

Dès qu’une procédure additionne des écarts au carré, un khi-deux apparaît.

Deux conséquences immédiates : la loi est positive, et le test est toujours unilatéral à droite — seuls les grands écarts contredisent l’hypothèse.

Fisher : là où l’on compare deux variances

Un rapport de deux khi-deux

F = \frac{\chi^2_{d_1}/d_1}{\chi^2_{d_2}/d_2}

Deux degrés de liberté, un pour chaque variance comparée.

Ses deux emplois

L’analyse de la variance (chapitre 17) compare la dispersion entre les groupes à la dispersion à l’intérieur des groupes.

Le test global d’une régression (chapitre 20) compare la variance expliquée à la variance résiduelle. Le « F de Fisher » qu’affiche tout logiciel d’économétrie sort de là.

La carte, en une ligne

Quelle loi pour quelle statistique
Ce que l’on calcule Loi à lire
une moyenne, \sigma connu normale
une moyenne, \sigma estimé Student, n-1 ddl
une proportion, n grand normale
une variance khi-deux, n-1 ddl
des effectifs de tableau khi-deux
un rapport de variances Fisher
Le seul réflexe à acquérir

La question n’est jamais « quelle formule ? » mais « quelle statistique ai-je calculée ? ».

La statistique détermine la loi ; la loi fournit le seuil ; le seuil donne la conclusion. Cet enchaînement est celui de tous les chapitres qui suivent, sans exception.

Ce qu’il faut retenir

Le résumé du chapitre

Six points
  1. Khi-deux, Student et Fisher décrivent des statistiques d’échantillon, jamais des populations.
  2. Student apparaît dès qu’on remplace \sigma par s : queues plus épaisses, prix de l’ignorance.
  3. Ce prix vaut 31\,\% à cinq degrés de liberté, 4\,\% à trente, zéro à l’infini.
  4. Khi-deux apparaît dès qu’on additionne des écarts au carré ; le test est toujours unilatéral à droite.
  5. Fisher apparaît dès qu’on compare deux variances : ANOVA et régression.
  6. La statistique calculée détermine la loi à lire — c’est le seul enchaînement à retenir.
La suite

La boîte à outils est complète : nous savons comment se comportent la moyenne, la proportion et la variance d’un échantillon.

La troisième partie s’en sert pour répondre à la première question de l’inférence : quelle valeur unique retenir pour le paramètre ?

← Chapitre précédentProportion et variance Chapitre suivant →Estimateur et biais

Ressources du chapitre

  • Diapositives
  • Polycopié du chapitre
  • Exercices corrigés
  • Application interactive
  • — Vidéo
  • QCM (bientôt)

© 2026 Jaouad Madkour · jmadkour.org

jmadkour@uae.ac.ma

construit avec Quarto