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Activité pratique Analyse discriminante
Un grand transporteur aérien international a collecté des données sur les
employés dans trois catégories de postes différents:
1) le personnel du service à la clientèle,
2) les mécaniciens
3) les répartiteurs.
Le directeur des ressources humaines veut savoir si ces trois classifications de
postes font appel à différents types de personnalité. Chaque employé reçoit des
tests psychologiques qui incluent des mesures d'intérêt pour l'activité de plein
air, la sociabilité et la prudence.
L'ensemble de données contient 244 observations sur quatre variables.
Les variables psychologiques sont les intérêts extérieurs, sociaux et
conservateurs (outdoor interests, social and conservative).
La variable catégorielle est le type d'emploi à trois niveaux;
1) service à la clientèle, 2) mécanicien et 3) répartiteur.( job type with three
levels; 1) customer service, 2) mechanic, and 3) dispatcher.)
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Objectif :
Nous nous intéressons à la relation entre les trois variables continues et notre
variable catégorielle. Plus précisément, nous aimerions savoir de combien de
dimensions nous aurions besoin pour exprimer cette relation. En utilisant cette
relation, nous pouvons prédire une classification basée sur les variables
continues ou évaluer dans quelle mesure les variables continues séparent les
catégories de la classification. Nous discuterons de la mesure dans laquelle les
variables continues peuvent être utilisées pour discriminer entre les groupes.
Résultats sous SPSS :
1°) Statistiques descriptives
Commençons par une lecture des moyennes des variables indépendantes :
Statistiques de groupe
N valide (liste)
JOB
Moyenne
Ecart type
Non pondérées
Pondérées
1
OUTDOOR
12,52
4,649
85
85,000
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SOCIAL
CONSERVATIVE
2
OUTDOOR
SOCIAL
CONSERVATIVE
3
OUTDOOR
SOCIAL
CONSERVATIVE
Total
OUTDOOR
SOCIAL
CONSERVATIVE
24,22
9,02
18,54
21,14
10,14
15,58
15,45
13,24
15,64
20,68
10,59
4,335
3,143
3,565
4,551
3,242
4,110
3,767
3,692
4,840
5,479
3,727
85
85
93
93
93
66
66
66
244
244
244
85,000
85,000
93,000
93,000
93,000
66,000
66,000
66,000
244,000
244,000
244,000
On peut voir que certaines moyennes des 3 variables diffèrent sensiblement
d'un groupe à l'autre. Nous espérons que ces différences nous permettront
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d'utiliser ces prédicteurs pour distinguer les observations d'un groupe d'emplois
des observations d'un autre groupe d'emplois (variable qualitative Job). Ensuite,
on peut examiner les corrélations entre ces trois prédicteurs. Ces corrélations
nous donneront une indication de la quantité d'informations uniques que chaque
prédicteur contribuera à l'analyse. Si deux variables prédictives sont très
fortement corrélées, elles fourniront alors des informations partagées à
l'analyse. Des variables non corrélées sont probablement préférables à cet égard
puisqu’elles vont donner plus de sens à la discrimination entre les groupes.
Corrélations
OUTDOOR
SOCIAL
E
CONSERVATIV
OUTDOOR
Corrélation de Pearson
1
-,071
Sig. (bilatérale)
N
SOCIAL
Corrélation de Pearson
Sig. (bilatérale)
N
CONSERVATIVE Corrélation de Pearson
Sig. (bilatérale)
,267
244
1
244
-,236**
,000
244
-,071
,267
244
,079
,217
,079
,217
244
-,236**
,000
244
1
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N
244
244
244
**. La corrélation est significative au niveau 0.01 (bilatéral).
Les corrélations sont faibles entre les variables quantitatives, cela va sans doute
améliorer l’analyse discriminante en accentuant la séparation entre les groupes.
JOB
Fréquence
Pourcentage
valide
cumulé
Pourcentage
Pourcentage
Valide
1
2
3
Total
85
93
66
244
34,8
38,1
27,0
100,0
34,8
38,1
27,0
100,0
34,8
73,0
100,0
Ce tableau donne la répartition des modalités de la variables qualitative ( 1)
customer service, 2) mechanic, and 3) dispatcher.))
Il indique le poids de chaque modalité.
2°) Analyse discriminante
La commande discriminante dans SPSS effectue une analyse discriminante
linéaire canonique qui est la forme classique d'analyse discriminante. Dans cet
exemple, nous spécifions dans la sous-commande groups que nous sommes
intéressés par le travail variable, et nous listons entre parenthèses les valeurs
minimales et maximales vues dans le travail. Nous listons ensuite les variables
discriminantes, ou prédicteurs, dans la sous-commande variables. Dans cet
exemple, nous avons sélectionné trois prédicteurs: extérieur, social et
conservateur. Nous serons intéressés à comparer les regroupements réels dans
l'emploi aux regroupements prévus générés par l'analyse discriminante. Pour
cela, nous utilisons la sous-commande statistiques. Cela nous fournira des
statistiques de classification dans notre sortie.
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Tests d'égalité des moyennes de groupes
Lambda de
Wilks
F
ddl1
ddl2
Sig.
OUTDOOR
Publicité
SOCIAL
CONSERVATIVE
,717
,604
,795
47,516
79,009
31,066
2
2
2
241
241
241
,000
,000
,000
Sig = 0 < 0,05 forte dépendance entre chaque variables explicative et la variable
qualitative.
Résultats du test
Test de Box
F
Approx.
ddl1
26,123
2,137
12
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ddl2
Sig.
233001,647
,012
Teste l'hypothèse nulle de matrices
de covariance à égales populations.
Le test de Box prouve que les populations ne sont pas homogènes (sig =0,012).
Valeurs propres
Corrélation
Fonction
Valeur propre % de la variance % cumulé
canonique
1
2
1,081a
,321a
77,1
22,9
77,1
100,0
,721
,493
a. Les 2 premières fonctions discriminantes canoniques ont été utilisées pour
l'analyse.
Fonction :
Elle indique la première ou la deuxième fonction discriminante linéaire
canonique. Le nombre de fonctions est égal au nombre de variables
discriminantes, s'il y a plus de groupes que de variables, ou 1 de moins que le
nombre de niveaux dans la variable de groupe. Dans cet exemple, le (job)
travail a trois niveaux et trois variables discriminantes ont été utilisées, donc
deux fonctions sont calculées. Chaque fonction agit comme des projections des
données sur une dimension qui sépare ou discrimine au mieux les groupes.
Valeurs propres :
Ce sont les valeurs propres du produit matriciel de l'inverse de la somme des
carrés des carrés et de la matrice des produits croisés et des sommes des carrés
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entre les groupes et de la matrice des produits croisés. Ces valeurs propres
sont liées aux corrélations canoniques et décrivent la capacité de
discrimination d'une fonction. Les grandeurs des valeurs propres
indiquent les capacités de discrimination des fonctions.
% de variance
Il s'agit de la proportion de capacité discriminante des trois variables continues
trouvées dans une fonction donnée. Cette proportion est calculée comme la
proportion de la valeur propre de la fonction à la somme de toutes les valeurs
propres. Dans cette analyse, la première fonction représente 77% de la capacité
de discrimination des variables discriminantes et la deuxième fonction, 23%.
Nous pouvons le vérifier en notant que la somme des valeurs propres est 1.081
+ .321 = 1.402. Alors (1,081 / 1,402) = 0,771 et (0,321 / 1,402) = 0,229.
% cumulé
Il s'agit de la proportion cumulée de capacité discriminante. Pour toute analyse,
les proportions de capacité discriminante seront égales à un. Ainsi, la dernière
entrée dans la colonne cumulative sera également une.
Corrélation canonique
Ce sont les corrélations canoniques de nos variables prédictives (extérieur, social
et conservateur) et des regroupements en fonction. Si nous considérons nos
variables discriminantes comme un ensemble de variables et l'ensemble des
variables muettes générées à partir de notre variable de regroupement comme
un autre ensemble de variables, nous pouvons effectuer une analyse de
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corrélation canonique sur ces deux ensembles. À partir de cette analyse, nous
arriverions à ces corrélations canoniques.
Test de fonction
Ce sont les fonctions incluses dans un test donné avec l'hypothèse nulle que les
corrélations canoniques associées aux fonctions sont toutes égales à zéro. Dans
cet exemple, nous avons deux fonctions. Ainsi, le premier test présenté dans ce
tableau teste à la fois les corrélations canoniques («1 à 2») et le deuxième test
présenté teste la seconde corrélation canonique seule.
Lambda de Wilks
Lambda de Wilks est l'une des statistiques multivariées calculées par SPSS. C'est
le produit des valeurs de (corrélation canonique). Dans cet exemple, nos
corrélations canoniques sont de 0,721 et 0,493, donc la Lambda de Wilks testant
les deux corrélations canoniques est (1- 0,7212^2) * (1-0,4932^2) = 0,364, et
la Lambda de Wilks testant la deuxième corrélation canonique est (1- 0,4932^2)
= 0,757.
Khi-deux
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Il s'agit de la statistique du chi carré testant que la corrélation canonique de la
fonction donnée est égale à zéro. En d'autres termes, l'hypothèse nulle est que
la fonction, et toutes les fonctions qui suivent, n'ont aucune capacité de
discrimination. Cette hypothèse est testée à l'aide de cette statistique du chi
carré.
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Sig
Il s'agit de la valeur de p associée à la statistique du chi carré d'un test donné.
L'hypothèse nulle selon laquelle la corrélation canonique d'une fonction donnée
et toutes les corrélations canoniques plus petites sont égales à zéro est évaluée
par rapport à cette valeur de p. Pour un niveau alpha donné, tel que 0,05, si la
valeur p est inférieure à alpha, l'hypothèse nulle est rejetée. Sinon, nous
échouons à rejeter l'hypothèse nulle.
Sorties fonctions canoniques discriminantes
Coefficients des fonctions
discriminantes canoniques
standardisées
OUTDOOR
SOCIAL
CONSERVATIVE
Fonction
1
2
,379
-,831
,517
,926
,213
-,291
Coefficients de fonction discriminante canonique standardisés - Ces coefficients
peuvent être utilisés pour calculer le score discriminant pour un cas donné. Le
score est calculé de la même manière qu'une valeur prédite à partir d'une
régression linéaire, en utilisant les coefficients standardisés et les variables
standardisées. Par exemple, que zoutdoor, zsocial et zconservative soient les
variables créées en standardisant nos variables discriminantes. Ensuite, pour
chaque cas, les scores des fonctions seraient calculés à l'aide des équations
suivantes:
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La distribution des scores de chaque fonction est standardisée pour avoir une
moyenne de zéro et un écart type de un. Les amplitudes de ces coefficients
indiquent à quel point les variables discriminantes affectent le score. Par
exemple, nous pouvons voir que le coefficient normalisé pour zsocial dans la
première fonction est plus important que les coefficients pour les deux autres
variables. Ainsi, le social aura le plus grand impact des trois sur le premier score
discriminant.
Matrice de structure
SOCIAL
CONSERVATIVE
OUTDOOR
Fonction
1
2
-,765*
,468*
,323
,266
-,259
,937*
Les corrélations intragroupes combinés entre
les variables discriminantes et les variables
des fonctions canoniques standardisées
sont ordonnées par la taille absolue des
corrélations à l'intérieur de la fonction.
*. Plus grande corrélation absolue entre
chaque variable et une fonction
discriminante.
Matrice de structure
Il s'agit de la structure canonique, également appelée chargement canonique
ou chargement discriminant, des fonctions discriminantes. Il représente les
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corrélations entre les variables observées (les trois variables discriminantes
continues) et les dimensions créées avec les fonctions discriminantes non
observées (dimensions).
Fonctions aux centroïdes
des groupes
Fonction
JOB
1
2
1
2
3
-1,219
,107
1,420
-,389
,715
-,506
Fonctions discriminantes
canoniques non standardisées
évaluées aux moyennes des
groupes
Fonctions aux Centroides des groupes
Ce sont les moyennes des scores des fonctions discriminantes par groupe pour
chaque fonction calculée. Si nous calculions les scores de la première fonction
pour chaque cas dans notre ensemble de données, puis regardions les
moyennes des scores par groupe, nous trouverions que le groupe du service
client a une moyenne de -1,219, le groupe mécanique a une moyenne de 0,107,
et le groupe de répartition a une moyenne de 1,420. Nous savons que les scores
de fonction ont une moyenne de zéro, et nous pouvons le vérifier en regardant
la somme des moyennes du groupe multiplié par le nombre de cas dans chaque
groupe: (85 -1,219) + (93 .107) + (66 * 1,420) = 0.
Statistiques de classement
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Probabilités à priori pour les groupes
Observations utilisées dans
Probabilités à
l'analyse
JOB
priori
Non pondérées
Pondérées
1
2
3
Total
,333
,333
,333
1,000
85
93
66
85,000
93,000
66,000
244
244,000
Il s'agit de la répartition des observations dans les groupes d'emplois utilisés
comme point de départ de l'analyse. La distribution préalable par défaut est une
allocation égale dans les groupes, comme le montre cet exemple.
Résultats du classementa
Appartenance au groupe prévu
JOB
1
2
3
Total
Original
Effectif
%
1
2
3
1
2
3
70
16
3
82,4
17,2
4,5
11
62
12
12,9
66,7
18,2
4
15
51
4,7
16,1
77,3
85
93
66
100,0
100,0
100,0
a. 75,0% des observations originales sont classées correctement.
Ce sont les fréquences prédites des groupes à partir de l'analyse. Les chiffres
dans chaque colonne indiquent combien ont été correctement et incorrectement
classés. Par exemple, sur les 89 cas dont on prévoyait qu'ils appartiendraient au
groupe du service à la clientèle, 70 étaient correctement prévus et 19 étaient
mal prévus (16 cas appartenaient au groupe mécanicien et trois cas au groupe
de répartition).
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Original
Ce sont les fréquences des groupes trouvés dans les données. Nous pouvons
voir sur les totaux des rangées que 85 cas appartiennent au groupe du service
à la clientèle, 93 au groupe des mécaniciens et 66 au groupe des répartiteurs.
Ceux-ci correspondent aux résultats que nous avons vus précédemment dans la
sortie de la commande de fréquences. Sur chaque ligne, nous voyons combien
de cas dans le groupe sont classés par notre analyse dans chacun des différents
groupes. Par exemple, sur les 85 cas qui se trouvent dans le groupe de service
à la clientèle, 70 ont été prédits correctement et 15 ont été prédits de manière
incorrecte (11 devaient être dans le groupe mécanicien et quatre dans le groupe
de répartition).
Effectif et %
Cette partie du tableau présente le nombre d'observations dans l'intersection
donnée de l'appartenance au groupe d'origine et prédite. Par exemple, nous
pouvons voir que le nombre d'observations initialement dans le groupe de
service à la clientèle, mais prévu pour tomber dans le groupe mécanique est de
11.
Cette partie du tableau présente le pourcentage d'observations initialement
dans un groupe donné (répertorié dans les lignes) qui devraient se trouver dans
un groupe donné (répertorié dans les colonnes). Par exemple, nous pouvons
voir que le pourcentage d'observations dans le groupe mécanique qui étaient
censées être dans le groupe de répartition est de 16,1%. Ce n'est pas le même
que le pourcentage d'observations prévues dans le groupe de répartition qui se
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trouvaient dans le groupe mécanicien. Ce dernier n'est pas présenté dans ce
tableau.