Problème — Faut-il dépister toute la population ?
Exercice de TD · niveau 3 (difficile) · mathématiques complémentaires (terminale), chapitre 16 — Thème 6 — Inférence bayésienne
Énoncé
Problème — Faut-il dépister toute la population ?
Une agence de santé étudie l'opportunité d'une campagne de dépistage. Le test retenu est positif chez des malades et négatif chez des personnes non malades. On note l'événement « la personne est malade » et l'événement « le test est positif », et on appelle la prévalence de la maladie dans la population dépistée.
- Pour , dresser le tableau des quatre cas sur personnes, puis calculer , la valeur prédictive positive et la valeur prédictive négative.
- Montrer que, pour toute prévalence , la valeur prédictive positive vaut
- Étudier les variations et la convexité de sur . Que vaut le coefficient directeur de la tangente à l'origine, et comment l'interpréter ?
- Déterminer la prévalence minimale pour que la valeur prédictive positive atteigne , puis .
- On propose un second test, indépendant du premier sachant l'état de santé et de mêmes caractéristiques, aux personnes déjà positives. Calculer la valeur prédictive après deux tests positifs, à .
- Rédiger une recommandation.
Corrigé
- Les quatre cas à . malades, dont positifs ; non malades, dont positifs.
D'où , puis
Un négatif est très rassurant ; un positif l'est beaucoup moins.
- La valeur prédictive en fonction de . La formule de Bayes donne
après multiplication du numérateur et du dénominateur par , puis division par . On vérifie : .
- Variations et convexité. Dérivée d'un quotient :
donc est strictement croissante de à .
Pour la convexité, est de la forme avec :
donc est concave : sa courbe est au-dessous de ses tangentes (chapitre 5), et le gain de valeur prédictive obtenu en augmentant la prévalence est de plus en plus faible.
Enfin : c'est le rapport de vraisemblance du test. Pour de très petites prévalences, est donc voisin de : la valeur prédictive est proportionnelle à la prévalence, avec pour coefficient le rapport de vraisemblance. Diviser la prévalence par dix divise alors la valeur prédictive par dix.
- Deux seuils. Comme ,
- Deux tests positifs. En cote, le rapport de vraisemblance d'un positif vaut et s'applique deux fois :
Une autre lecture, plus parlante : après le premier test, la population des positifs a une prévalence de , bien au-dessus du seuil de la question 4. Le second test est appliqué là où il est efficace.
- Recommandation. Le test est bon, mais un dépistage systématique à de prévalence produirait, sur un million de personnes, vrais positifs et faux positifs : plus des deux tiers des personnes rappelées seraient inutilement inquiétées et examinées. Trois conclusions :
- ne pas dépister au hasard, mais cibler une population où la prévalence dépasse , seuil au-delà duquel un positif est « plutôt malade » ;
- ne jamais annoncer un dépistage positif comme un diagnostic : il doit être suivi d'un examen de confirmation, qui porte alors la conviction à ;
- privilégier, à sensibilité égale, le test le plus spécifique : ce sont les faux positifs, prélevés sur les de personnes saines, qui font tout le mal.
Le chapitre 8 avait établi ce constat sur un exemple ; l'étude de en donne la raison et le seuil.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.