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Le logiciel R Maitriser Ie langage Effectuer des analyses statistiques Springer

Le logiciel R Maitriser Ie langage Effectuer des analyses statistiques Springer Paris Berlin Heidelberg New York HongKong Londres Milan Tokyo Pierre Lafaye de Micheaux Remy Drouilhet Benoit Liquet Le logiciel R Maitriser Ie langage Effectuer des analyses statistiques ~ Springer Pierre Lafaye de Micheaux Departernent de mathematiques et de statistique Universite de Montreal Pavillon Andre-Aisenstadt 2920, chemin de la Tour Quebec H3T IJ4 Canada Remy Drouilhet B.S.H.M. 1251, avenue Centrale BP 47 38040 Grenoble Cedex 9 Benoit Liquet Institut de Sante publique, d'Epiderniologie et de Developpement Universite Victor Segalen Bordeaux 2 146, rue Leo Saignat 33076 Bordeaux Cedex ISBN: 978-2-8178-0114-8 Springer Paris Berlin Heidelberg New York © Springer-Verlag France, 2011 Imprime en France Springer-Verlag est membre du groupe Springer Science + Business Media Cet ouvrage est soumis au copyright. Tous droits reserves, notamment la reproduction et la representation, la traduction, la reimprcssion, I'expose, la reproduction des illustrations et des tableaux, la transmission par voie d'enrcgistrcmcnt sonore ou visuel, la reproduction par microfihn ou tout autre moyen ainsi que la conservation des banques de donnees. La loi fran- 'raise sur Ie copyright du 9 septembre 1965 dans la version en vigueur n'autorise une repro- duction intcgrale ou partielle que dans certains cas, et en principe moyennant Ie paiement des droits. Toute representation, reproduction, contrefacon ou conservation dans une banque de donnees par quelque precede que ce soit est sanctionnce par la loi penalc sur Ie copyright. I'utilisation dans cet ouvrage de designations, denominations commerciales, marques de fabrique, etc. meme sans specification ne signifie pas que ces termes soient libres de la legisla- tion sur les marques de fabrique et la protection des marques et qu'ils puissent etre utilises par chacun. La maison d'edition decline toute rcsponsabilite quant al'exactitude des indications de dosage et des modes d'emploi. Dans chaque cas il incombe a l'usager de verifier les informations donnees par comparaison ala Iitterature existante. Maquettede couverture: [ean-Francois Montmarche Detaildu tableau: © BlocImages @) - . -_ - D ANG E R - PHOTOCOPIUAGE TUE LE UVRE Collection Statistique et probabilites appliquees dirigee par Yadolah Dodge Professeur Honoraire Universite de Neuchatel Suisse yadolah.dodge@unine.ch Comite editorial: Aurore Delaigle Departernent de mathematiques et de statistique Universite de Melbourne Victoria 3010 Australie Christian Genest Departernent de mathematiques et de statistique Universite Laval Quebec GIK 7P4 Canada Marc Hallin Universite libre de Bruxelles Campus de la Plaine CP 210 1050 Bruxelles Belgique Ludovic Lebart Telecom-ParisTech 46, rue Barrault 75634 Paris Cedex 13 France Christian Mazza Departernent de mathernatiques Universite de Fribourg Chemin du Musee 23 CH -1700 Fribourg Suisse Stephan Morgenthaler Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Departernent de Mathematiques 1015 Lausanne Suisse Louis-Paul Rivest Departernent de mathernatiques et de statistique Universite Laval Quebec GIV OA6 Canada Gilbert Saporta Conservatoire national des arts et metiers 292, rue Saint-Martin 75141 Paris Cedex 3 France Dans la merne collection : - Statistique. La theorie et ses applications Michel Lejeune, avril 2004 - Optimisation appliquee Yadolah Dodge, octobre 2004 - Le choixbayesien. Principes etpratique Christian P. Robert, novembre 2005 - Regression. Theorie et applications Pierre-Andre Cornillon, Eric Matzner-Lober, janvier 2007 - Le raisonnement bayesien. Modelisation et inference Eric Parent, Jacques Bernier, juillet 2007 - Premiers pasen simulation Yadolah Dodge, Giuseppe Melfi, juin 2008 - Genetique statistique Stephan Morgenthaler, juillet 2008 - Maitriser l'aleatoire. Exercices resolus deprobabilites etstatistique, 2! edition Eva Cantoni, Philippe Huber, Elvezio Ronchetti, septembre 2009 - Pratique du calcul bayesien Jean-Jacques Boreux, Eric Parent, decernbre 2009 - Statistique. La theorie et ses applications, 2C edition Michel Lejeune, septembre 2010 Aparaitre: - Probabilites et processus stochastiques YvesCaumel, janvier 2011 ADominique, aLuka et aMathias A mes parents Atous ceux qui ont contribue, contribuent et contribueront aeveiller nos consciences Aux collcgucs montpcllierains, grenoblois, bordelais et ISPEDiens A vant-propos Cet ouvrage est fonde sur les notes d'un cours dispense pendant quelques annees a l'Institut universitaire de technologie de Grenoble 2, au sein du De- partement statistique et informatique decisionnelle (STID). II a donc ete «di- gere» pour la premiere fois, dans une version trea imparfaite, par les et.udiants de ce dcpartemcnt que nous remercions ici. Sans 1'interet tcmoigne par ces derniers, cet ouvrage n'aurait probablement pas vu le jour. Nous voulons ega- lement vivement remercier notre collcgue et ami Michel Lejeune, qui a rcussi a nous convaincre de travailler ala redaction d'un manuscrit a soumettre aux editions Springer. Nous souhaitons aussi souligner l'importance du hasard qui a permis que les trajectoires des trois auteurs de ce livre se croisent dans un meme lieu, pendant quelques annees. L'expcricncc humaine et scientifique qui a rcsulte de cette rencontre a ete tres enrichissante, et chacun des auteurs a pu apporter des competcnccs complementaires ayant permis de venir a bout du travail considerable qu'a ncccssite la redaction de cet ouvrage. Nous tenons enfin aremercier ici trea chaleureusement Matthieu Dubois, un collcgue et ami, chercheur en psychologie experimentale et feru de R et de l'environnement Ma- cintosh qui a ete le premier alire ce livre dans sa version quasi flnalisee et nous a conseille de nombreuses ameliorations. L'information contenue dans ce livre a ete choisie et organisec de la meilleure facon possible afin det.re exhaustive tout en et.ant egalcmcnt assimilable par le lecteur. Cet ouvrage peut ainsi servir comme support d'un cours sur le logiciel R a un niveau de debutant a avance. Une emphase particuliorc a ete mise sur la forme du livre, ce qui, a notre sens, permet d'en faciliter la comprehension. II devrait aussi pouvoir etrc utilise comme un support d'auto apprentissage par tout autodidacte. Notons que la presentation de l'ouvrage sera majoritairement indcpendantc de tout systcme d'exploitation. Toutefois, quelques chapitres seront destines principalement ades utilisateurs du systemc d'exploitation Microsoft Windows. Nous pensons egalcmcnt utile de donner, par endroits, des complements pour les utilisateurs de Linux ou de Macintosh. Les chapitres du livre sont tous structures de la meme maniere. Chaque chapitre debute par un petit encart indiquant les pre-requis necessaires a la lecture dudit chapitre ainsi qu'un descriptif succinct du contenu du chapitre. x Le logiciel R Les notions theoriqucs sont agrcmcntecs de nombreux exemples et egalcmcnt parsemecs de pauses invitant a pratiquer directement sur l'ordinateur ce qui a ete vu. Chaque chapitre se termine enfin par une partie de controle de l'acqui- sition des connaissances sous la forme d'un encadre de termes a retenir, sui vie d'une section d'exercices theoriqucs a faire sur feuiIle, et pouvant servir de questions a un examen sur table. Une fiche de travaux pratiques est egalcmcnt fournie en fin de chapitre. Celle-ci permet de verifier que les competcnccs pra- tiques ont bien ete assimilees. Notez que les exercices et les travaux pratiques doivent etrc t.raites uniquement avec les notions apprises dans les chapitres pre- cedents. La trame scqucntiellc du livre se deroulc comme suit. Apres une breve intro- duction destinee a mettre le lecteur en appetit, et la presentation de quelques jeux de donnees qui seront exploitcs tout au long de l'ouvrage pour illustrer I'utilisation de R, la premiere partie du livre est ensuite dediee a I'apprentissage des concepts principaux du logiciel R : organisation des donnees, importation et exportation, manipulations diverses, acces a la documentation, representations graphiques, programmation et maintenance. Cette partie consiste donc a «faire ses gammes» sur R. La seconde partie du livre est consacree a I'utilisation du logiciel R dans quelques contextes mathematiqucs et statistiques. Cette partie devrait etrc lue apres les chapitres de la premiere partie, mais elle devrait tout de meme se reveler accessible aux utilisateurs possedant deja quelques notions de R. Elle contient les instructions R necessaires pour quelques-uns des principaux cours de statistique et de mathematiqucs jusqu'a la licence (couvrant par exemple le programme en IUT de statistique et informatique decisionnelle en France) : cal- cul matriciel, integration, optimisation, statistiques descriptives, simulations, intervalles de confiance et tests d 'hypotheses, regression lineaire simple et mul- tiple, analyse de la variance. Notons enfin que chaque chapitre de statistique dans la seconde partie s'ap- puie sur un ou plusieurs jeux de donnees reeIles, gracieusement mis a disposition par l'ISPED (Institut de sante publique, dcpidcmiologic et de devcloppcmcnt de Bordeaux) et presentee en debut d'ouvrage, qui en rendent ainsi l'appren- tissage plus concret et plus attractif. Nous en profitons pour remercier particu- lierement toute I'equipc pedagogiquc du master de sante publique de l'ISPED. Ces donnees, ainsi que plusieurs fonctions dcvcloppecs spccialemcnt pour le livre, et qui y sont presentees ou utilisecs, sont disponibles dans un package R associe a l'ouvrage qui s'appelle LeLogicielR. Nous remercions egalcmcnt Mohamed EI Methni et Taghi Barumandzadeh pour le materiel qu'ils nous ont fourni dans la redaction du chapitre sur l'ANOVA. Avant-propos xi Parcours diffcrcncics Nous avons mentionne explicitement, al'aide du symbole t, les sections plus delicates ou moins fondamentales pouvant etrc ecartees lors d'une premiere lec- ture de l'ouvrage, sans pour autant nuire a la comprehension et a la maitrise du logiciel R. Notez que ce livre a d'abord ete pcnse pour etrc lu par des et.udiants is- sus de formations mathematiqucs ou statistiques. Toutefois, nous proposons ci-dessous, pour les et.udiants ou les chercheurs ayant suivi un parcours uploads/Industriel/ logic-i-elr.pdf