Régression : intervalle de confiance et de prévision

Avec 20 points et un écart-type résiduel de 1 (la dispersion des points autour de la droite), la moyenne prévue au centre est connue à ±0,47 (intervalle de confiance), mais une nouvelle observation seulement à ±2,15 (intervalle de prévision). Vous savez quel intervalle répond à quelle question.

Une expérience du cours de Cyril Voyant, à manipuler dans le navigateur. Le chapitre et ses diapositives · Toutes les expériences · Lexique : intervalle de prévision.

Essayer et interpréter

Au centre du nuage, comparez les demi-largeurs (distance du centre au bord de la bande), 0,47 et 2,15. Augmentez n (le nombre de points) : la bande de la moyenne se resserre nettement, celle d’une observation beaucoup moins. Déplacez x₀ (la valeur de x où l’on prévoit) hors des valeurs observées : les deux s’élargissent et l’avertissement d’extrapolation apparaît.

Pourquoi l’intervalle d’une nouvelle observation est-il plus large que celui de la moyenne ?

L’intervalle de confiance porte sur la moyenne des y en x₀ : il ne contient que l’incertitude de la droite et se resserre quand n augmente. L’intervalle de prévision ajoute la dispersion propre d’une observation, qui ne disparaît pas, même avec beaucoup de données.

y^0±tse1n+(x0−x¯)2Sxx

Intervalle de confiance de la moyenne. Pour l'intervalle de prévision d'une nouvelle observation, ajouter 1 sous la racine.

Les définitions

Intervalle de confiance
Il encadre la moyenne des y en x₀.
Intervalle de prévision
Il encadre une nouvelle observation en x₀ : on ajoute 1 sous la racine.
x₀, ŷ₀
La valeur où l’on prévoit et la moyenne prévue par la droite.
x̄, n, Sxx
La moyenne des x observés, leur nombre et la somme des carrés des écarts x − x̄.
sₑ (se)
L’écart-type résiduel estimé : la dispersion des points autour de la droite.
t
Le quantile de Student pour une bande à 95 %, à n − 2 degrés de liberté. Voir le test de Student.

Hypothèses et limites

Régression simple, erreurs indépendantes normales de variance constante, nuage construit. Bandes valables à 95 % en chaque x, pas sur toute la courbe à la fois. En extrapolation, le modèle peut être faux sans que la bande le signale.

Aller plus loin

Les valeurs affichées sont calculées ou construites dans le modèle indiqué : ce ne sont pas de nouveaux résultats de recherche.

Cette expérience est présentée comme animation du cours : page de référence. Version anglaise : the English tool page.