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Comment effectuer une pré-transformation pour se ramener au cas linéaire ?

En appliquant un changement de variable (ex : ln\ln) pour linéariser une relation puissance ou exponentielle

L'objectif

Ajuster un modèle non linéaire (exponentiel, puissance, etc.) en se ramenant à une régression linéaire après changement de variable.

Le principe

Si y=Aekxy=Ae^{kx} alors lny=lnA+kx\ln y=\ln A+kx (relation affine en xx) ; si y=Axky=Ax^k alors lny=lnA+klnx\ln y=\ln A+k\ln x (relation affine en lnx\ln x). Le coefficient de corrélation après transformation mesure la pertinence du modèle initial.

La méthode
  1. 1
    Au vu de la forme du nuage (croissance exponentielle, courbe en puissance, courbe concave/convexe...), je choisis une transformation adaptée : Y=lnyY=\ln y (modèle exponentiel) ou X=lnx, Y=lnyX=\ln x,\ Y=\ln y (modèle puissance), en vérifiant que toutes les valeurs yi>0y_i>0 (et xi>0x_i>0 si nécessaire).
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    Je calcule les nouvelles données transformées (xi,Yi)(x_i,Y_i) ou (Xi,Yi)(X_i,Y_i), puis j'applique la régression linéaire des moindres carrés à cette nouvelle série pour obtenir Y=aX+bY=aX+b (avec ici X=xX=x ou X=lnxX=\ln x).
    Voir
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    Je reviens aux variables initiales : pour lny=kx+lnA\ln y=kx+\ln A je pose A=ebA=e^b et k=ak=a, donc y=ebeaxy=e^b\cdot e^{ax} ; je vérifie via rXY|r_{XY}| proche de 11 que le modèle est pertinent.
    Voir

Exemple corrigé

Difficulté croissante de 1 à 3

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