R EVUE DE STATISTIQUE APPLIQUÉE
M AURICE D UMAS
L’épreuve séquentielle exhaustive
Revue de statistique appliquée, tome 18, n
o2 (1970), p. 31-43
<
http://www.numdam.org/item?id=RSA_1970__18_2_31_0>
© Société française de statistique, 1970, tous droits réservés.
L’accès aux archives de la revue « Revue de statistique appliquée » (
http://www.sfds.asso.fr/publicat/rsa.htm
) implique l’accord avec les conditions générales d’uti- lisation (
http://www.numdam.org/conditions). Toute utilisation commerciale ou im- pression systématique est constitutive d’une infraction pénale. Toute copie ou im- pression de ce fichier doit contenir la présente mention de copyright.
Article numérisé dans le cadre du programme Numérisation de documents anciens mathématiques
http://www.numdam.org/
31
L’ÉPREUVE SÉQUENTIELLE EXHAUSTIVE
Maurice DUMAS
La Revue de
Statistique Appliquée a publié récemment
souslemême titre que
ci-dessus, une étude
relativeà l’adap-
tation au casexhaustif
de lathéorie
del’épreuveséquentiel- le, non-exhaustive,
de Wald.Des travaux
récents
ont conduit l’auteur de cetteétu- de à
aboutir dans la même voie auxquelques résultats
nouveauxe xp o sé s ci-après.
SOMMAIRE
1 - Introduction
2 - Notations et conventions 3 - Premiers résultats
4 - Allure
générale
des courbesC(x,y) = 03BB
5 -
Lignes d’acceptation
et derejet
6 -
Comparaison
desépreuves séquentielles
exhaustive et non-exhaustive 7 - Casparticuliers : risques
nuls8 -
Règles
del’épreuve séquentielle
exhaustive9 -
Exemple numérique
10 - Plans
approchés
1 - INTRODUCTION
Nous avons récemment
publié(1)
l’état de nos recherches concernantl’adaptation
del’épreuve séquentielle
de Wald au cas où l’exhaustivité desprélèvements
estprise
en considération.Nous avions alors établi différents
points,
notés brièvement au n°3 ,
à l’aide des notationsrappelées
au n° 2.Depuis lors,
nous avons cherché àpréciser
le tracé des courbesC(x,y) = Cte servant
à définir leslignes d’acceptation
et derejet
constituant leplan,
et cela nous a amené à revenir sur unpoint
de la théorieexposée ;
---
(1) L’épreuve séquentielle exhaustive.
Revue de Statistique Appliquée 1969, Vol XVII NI 1
Ce mémoire est simplement désigné dans la suite par le signe bibliographique [1].
Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
32
corrélativement sont apparus deux
avantages :
théoriesimplifiée
et accordplus
étroitqu’auparavant
réalisé entre lesépreuves séquentielles
exhaustiveet non-exhaustive.
Entre
temps,
du 3 au 11Septembre 1969,
l’Institut International de Sta-tistique
a tenu à Londres sa 37ème Session biennale. Il avait donné pour thème à une de ses sections"Règles
d’arrêtoptimum
etplan séquentiel".
Considérant combien nos travaux se rattachaient à ce
thème,
nous avonsprofité
de ce que nous avions aimablement été invité à assister à la Ses-sion,
pourétablir,
en mai1969,
une communicationqui,
sous le titre"Epreuve séquentielle
etexhaustivité",
résumait les résultatspubliés
en[1].
Mais lors de laprésentation
orale de notrecommunication,
nous avonspu faire état des résultats nouveaux
exposés ci-après.
2 - NOTATIONS ET CONVENTIONS
a)
Nous conservons les notations de notre[1],
à savoir :U est l’effectif du lot
p est le
pourcentage
des défectueux et u est le nombre des défectueux contenus dans le lotUp =
uUl
et
U2 sont les nombres de défectueuxcorrespondant respectivement
à a(risque
duproducteur)
età P (risque
duclient).
S
désigne
la différencepositive
U2 - Ul.La
quantité C(x,y),
dite "cote" dupoint
x,y, a pourexpression :
b) L’exposé
est fait en admettant quel’épreuve
donne lieu à un chemi- nement àpartir
del’origine
sur unplan
avec en abscisse x, nombre des bons(et
non pas : nombre total desessais)
et en ordonnée y, nombre des défectueux.Dans le
plan correspondant (fig. 1),
on définit unepartie
utile limitée par les axes et par les deux droites y = u 1 + 1etx==U-U2+l.
Soit OBDC lerectangle correspondant.
Sur ce
plan
onpeut porter
lepoint M,
de coordonnéesLa droite à
45°, d’équation
y = x - U + u1 +u2
Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
33
passe à la fois par le
point M,
à l’extérieur durectangle,
et par lepoint
D, sommet durectangle ;
elle rencontre l’axe des x en E.3 - PREMIERS RESULTATS
Nous avons montré dans
[1]
dansquelles
conditions l’on était amené à considérer laquantité C(x,y), puis
nous avons reconnu que leproblème
étaitde déterminer si
possible
desquantités À. A
et03BBR,
fonctions seulement de a etde P,
destinées à intervenir dans leséquations
C(x,y) = A
etC(x,y) = R
définissant
respectivement
leslignes d’acceptation
et derejet.
Nous avons reconnu
également
que toute courbe telle que celles-ciavait,
au
voisinage
des axes x = 0 et y =0,
l’alluregénérale
d’une courbepassart
par le
point
M de lafigure
1.Figure 1 - Partie utile du plan x, y.
D’après
laposition
de M parrapport
aurectangle OBDC,
nous avonspensé
que trois cas defigure
étaient àexaminer,
à savoir :- le cas faisant
l’objet
du n° 6 de[1],
c’est-à-dire celui où leslignes
A et Rcoupent
lerectangle respectivement
entre B et D et entre Cet
D ;
- les deux cas faisant
l’objet
du n° 7 de[1],
c’est-à-dire ceux où ces deuxlignes coupent,
l’une etl’autre,
lerectangle
entre B et D ouentre C et D.
Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
34
Or,
lapoursuite
de l’étude des courbesC(x,y) = À.
a montré(voir le
n° 4
ci-après)
que toutes les courbespassaient
par lepoint D,
seul casqui
n’avait pas été
envisagé
dans[1].
4 - ALLURE GENERALE DES COURBES
C(x,y) =
Ba)
Une étude non détailléeplus
loinpermet
d’arriver à une bonne con-naissance des courbes
C(x,y) = B.
Nous en retenonsparticulièrement
lespoints
suivants , valables pour toute courbe de cette famille :1 - La courbe coupe l’axe des x en un
point
d’abscisse x1, infé- rieure à U - U2 + 1 et éventuellementnégative :
Xi , est donné parEn ce
point
la courbe admet pourtangente
la droitequi -
pour XiU - u 1 -
u2, cequi
est le casgénéral,
et enparticulier
pour xi 0 - passe trèsapproximativement
par lepoint M1
de coordonnées2 -
Quel
que soitB,
la courbe passe par lepoint
D. En cepoint D,
latangente
à la courbe a unepente
biendéterminée,
à savoiron se rend
compte
que trèsgénéralement
cettepente
pourra être considéréecomme
nulle,
de sorte que,pratiquement,
latangente
est la droite CD.3 - L’allure
générale
de la courbe est celleindiquée
par la fi- gure2,
en fonction de la valeur de B.b)
Les seules indicationsqui précèdent
sont de nature àpermettre
de tracerapproximativement
la courbe elle-même.Il est bon
cependant
depréciser
cette courbe notamment par le calcul despoints
suivants :1 -
point
où la courbe a pour ordonnée ui ; car auvoisinage
dece
point,
comme il a été dit en B. 4 de[1],
se fait sentir l’influence du mi- nimum queprésente
la fonctionr (n)
pour ncompris
entre 1 et2 ;
2 - si x est
négatif, point
où la courbe traverse l’axe des y ; l’ordonnée YI de cepoint
est donnée par :35
Figure 2 - Courbes C(x,y) = À pour différentes valeurs de À.
5 - LIGNES D’ACCEPTATION ET DE REJET
a)
Leséquations
deslignes d’acceptation
et derejet
sontrespective-
ment de la forme :D’après
l’étude en cause au n°4,
ces deux courbes seprésentent
l’unepar
rapport
à l’autre comme les courbes A et R de lafigure 2 ;
éventuelle-ment,
la courbe A estremplacée
par la droite DE ou même par une courbe située entre DE et DB(l’une
de ces courbes est notée sur lafig. 2),
maisen tout état de cause les deux courbes A et R ont en commun le
point
D.La recherche des valeurs
03BBA et 03BBR
en fonction de a etde P
se faitcomme au n° 6 de
[1]
mais lesquantités
03B51 et 03B52qui
y sont considérées sont,d’après
ce quiprécède,
àprendre
l’une et l’autreégales
àzéro ;
de la sorte on arrive aux valeurs suivantes :b)
Leslignes
A et R définies comme il vient d’être ditpeuvent
être déterminées avec toute laprécision
que l’onvoudra,
en s’aidant des indica- tions de l’annexe B de[1].
Les calculscorrespondants
sont réduits au mini-mum si l’on tient
compte
de ceci :- d’une
part,
seules sont à considérer les valeurs entières de y , et pour chacune d’elles il suffit que le calcul conduise a déterminer deux valeurs entières consécutives de x donnant àC(x,y)
des valeursqui encadrent,
suivant la
ligne
en cause, soitB
soit03BBR.
Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
36
- d’autre
part,
pour chacune des déterminationsci-dessus,
ondispose
d’une valeur de xpouvant
servir de bonpoint
dedépart
à une re- cherche parapproximations
successives : cette valeur de x est la valeur luesur le
graphique C(x,y) = 03BB
tracée trèssimplement d’après
les seules in- dications du n° 4.c) L’exposé
desparagraphes
a et b ci-dessus donne auproblème
del’épreuve séquentielle
exhaustive une solutionqui,
parrapport
à celle faisantl’objet
de[1], apparaît
à la fois commeplus
satisfaisante etplus simple :
-
plus satisfaisante, puisque
les valeurs desrapports
de vrai- semblances àconsidérer,
àsavoir P/(1-0c)
et(1-03B2)/03B1,
sont les mêmes que dans le cas del’épreuve séquentielle non-exhaustive ;
-
plus simple, puisque, notamment,
les nos 6 et 7 de[1] qui
en-visageaient plusieurs
cas, deviennent sansobjet :
un seul cas est à considé-rer et ce cas est traité exactement comme s’il
s’agissait
del’épreuve
sé-quentielle
non--exhaustive.Corrélativement,
les nos 8 et 9 deC1
seraient à modifierplus
ou moinsprofondément :
en raison de leurimportance,
leurssujets
sontrepris
en 6et 8
ci-après ; quelques
autrespoints
de[1]
mériteraient de subir des re-touches
légères
mais nous nejugeons
pas utiled’expliciter
ces retouches : l’absence d’indication à leursujet
ne sauraitgêner
le lecteur.6 - COMPARAISON DES EPREUVES
SEQUENTIELLES
EXHAUSTIVE ET NON-EXHAUSTIVELa
figure
3représente schématiquement
sur un mêmesystème
d’axesox, oy, et pour de mêmes valeurs des
risques
aet (3
associésrespective-
ment à u =
Up1 et
U2 =Up 2
d’unepart
le contourOAoDRo,
et lespoints
Met
Ml,
del’épreuve séquentielle exhaustive,
et d’autrepart
les droites de Wald tracées àpartir
dupoint A’o
sur ox etRI 0
sur oy. Lafigure
5 porteles mêmes
points,
calculés dans un cas concret.On remarquera que
Ao
etHo
sont situés entre 0 etrespectivement Aô
et
R’o :
cettedisposition
est absolumentgénérale.
Les
points
D et M sont à l’intérieur des droites deWald ;
nous pen-sons
qu’il
en est trèsgénéralement
ainsipuisque :
- les droites de Wald ont,
d’après
le N.B. du N° 4 a de[1 ],
unepente
voisine de0, 5(p1
+p2) ;
- la droite OM a une
pente égale
à(Ul
+u 2 + 1)/ËU -
u 1 - U 2 +1] ,
soit sensiblement
0,5(pi
+p2) ;
- la droite OD a une
pente égale
à(u
1 +1)/U -
U2 +1),
valeurquelque
peusupérieure
à pl.Dans ces
conditions,
le contourOAoDRo
est"toujours"
entièrement à l’intérieur des droites de Wald : il en résulte quel’épreuve séquentielle
exhaustive est
plus économique
quel’épreuve séquentielle
non-exhaustive.Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
37
Figure 3 - Comparaison des épreuves.
b) Quelles
que soient les valeurs deU, de ul
et de U2 et par suite aussi depl
et deP2’
il estpossible
de calculer lespoints
deslignes
A etR de
l’épreuve séquentielle exhaustive,
et aussi ceux des deux droites deWald, correspondant
au cas de la non-exhaustivité. Mais tandis que les pre- mières sonttoujours valables,
les droites de Wald ne le sont que sous la condition que le nombre d’essais soitpetit
parrapport
à U : l’intérêt del’épreuve séquentielle
exhaustive est surtoutgrand lorsque
l’onpeut prévoir
que cette condition ne sera pas
remplie.
c)
Avecl’épreuve séquentielle non-exhaustive,
convenir d’untronquage
est uneobligation ;
avecl’épreuve séquentielle exhaustive,
on n’estjamais
dans une telleobligation,
et il est bon de ne pas avoir recours à un tron- quagepuisque
dans touteépreuve séquentielle,
exhaustive ounon-exhaustive,
ce recours soulève
quelques
difficultés concernant les valeurs desrisques
encourus réellement.
En cas
d’épreuve séquentielle non-exhaustive,
lepartage
entre accep- tation etrejet
se fait à l’intersection de la droite detronquage
et de la droiteparallèle
aux droites de Waldpassant
parl’origine.
Si en cas
d’épreuve séquentielle exhaustive,
untronquage
étaitprévu ,
le même
partage
se ferait sur la"ligne neutre", ligne
de la même familleque les
lignes
A et R etpassant
parl’origine ; l’équation
de laligne
neutreest donc
C(x,y) -
1Sur la
figure
4 a étéporté
notamment lepoint
Z d’intersection de laligne
neutre et de la droite detronquage
x + y = nRevue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
38
Bien
entendu,
le choix de n, tel que lesrisques
aet 03B2, prévus
dansla définition du
plan,
soientapproximativement
conservés en cas detronqua-
ge,implique
une étudethéorique qui
n’est pas autrementévoquée
dans laprésente
note.Figure 4 - Epreuve tronquée.
7 - CAS PARTICULIERS :
RISQUES
NULSa)
Si a =0,
larègle
del’épreuve séquentielle
exhaustives’applique
sans difficulté : la
ligne
derejet
R coïncide alors avec la droite CD(y =
u1 +1)
de lafigure
1.A ce cas limite est en tout
point
assimilable celui où a est assez pe- tit pour que laligne
R coupe l’axe des y entre les deuxordonnées u1
etui +
1,
et parsuite,
restecomprise
entre ces deux ordonnées.La relation
C(x,y) = 03BB qui
est satisfaite pour lepoint
x ==0,
y = u1, conduit à écrire :d’où la condition :
Ainsi, rigoureusement, moyennant
cette seulecondition,
lerisque
duproducteur
est nulpuisque
en casd’épreuve
d’un lot contenant auplus
u1 dé- fectueux,
le cheminement nepeut
en aucun cas atteindre laligne
derejet.
Une condition
correspondant
à laprécédente peut
être établie dans le cadre del’épreuve séquentielle non-exhaustive,
mais seulement àpartir
du moment où letronquage
a été fixé.b) Si (3
=0,
une remarqueanalogue
à celle du a ci-dessuspeut
être faite : c’est cette fois lerisque
du clientqui
est nul.Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
39
Il suffit d’ailleurs pour cela
que P
soit voisin de 0 ;plus précisément,
on doit avoir
c) Exemple :
On vérifie que ces valeurs de a et
de f3
sont l’une et l’autre assezpetites
pour que lesrisques
duproducteur
et du client soient l’un et l’autre nuls.On constaterait dans ce cas
qu’il n’y
a pas depoints
d’arrêt(accepta-
tion ou
rejet)
à l’intérieur durectangle.
8 - REGLE DE L’EPREUVE
SEQUENTIELLE
EXHAUSTIVEa)
Données : U est l’effectif du lot soumis àl’épreuve
en vue de sonacceptation
ou de sonrejet.
Par convention entre
producteur
etclient,
lesrisques
suivants sont admis :-
risque
auplus égal
à ex derejeter
un lotqui
contiendrait auplus
udéfectueux ;
-
risque
auplus égal à 03B2 d’accepter
un lotqui
contiendraitplus
de u 2 défectueux.
b)
Plan. Leplan
del’épreuve
est déterminé àpartir
du moment où sont connues leslignes d’acceptation
A et derejet
R.Il est suffisant pour la connaissance de ces
lignes
de déterminer pour chacune des valeurs entières de y, de 0 àui,
deux valeurs entièresxjy)
etXp(y)
telles que :avec
N. B. - La construction
graphique
du n° 4 ci-dessuspermet,
pour chacunedes lignes
A etR,
d’obtenir des valeursapprochées
dexa
ou dex(3’
enprenant À. égal
suivant le casà P/(l-a)
ou à(1-03B2)/03B1.
c) Préparation.
Il convient de traduire le résultat de la recherche deslignes
A et R de l’une des manières suivantes :Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
40
(i) -
onporte
sur ungraphique
le domaine limité par les condi- tions0 ~ x ~ U - u2 + 1
; 0 ~ y~ u1 +
1puis
à l’intérieur de ce domaine :- les
points
de laligne
A définis par 1 +x03B2(y) ;
- les
points
de laligne
R définis parx,(y) ;
- la
ligne
Rqui
est laligne
briséeayant
ces dernierspoints
pour sommets.(ii) -
on établit une table donnant pour 0 ~ y Uiles
valeurs de 1 +xp(y), ligne A,
et dexjy), ligne
R.d)
Exécution et décision. En coursd’épreuve, après chaque essai,
con- sidérer le nombre x des bons et le nombre y des défectueux obtenusjus- qu’alors, puis :
- si la
ligne
A est atteinte :accepter
lelot ;
- si la
ligne
R est atteinte oudépassée,
à ydonné,
du côté des valeurs de x inférieures àx03B1(y) : rejeter
le lot.e) Tronquage éventuel.
Si untronquage
est retenu pour x + y = n, il ya lieu de calculer
quelques points
de laligne
neutred’équation C(x,y) =
1de manière à déterminer les coordonnées du
point
Z d’intersection de laligne
neutre et de la droite detronquage
x + y = n.La
préparation
estcomplétée
enconséquence.
Les
lignes
A et Rcomprennent
alors l’une et l’autre unepartie
de la droite detronquage jusqu’au point
Z(fig. 4),
ou un tracééquivalent.
9 - EXEMPLE
NUMERIQUE
Le
graphique
de lafigure
5représente
avec de mêmes échelles les résultats obtenus àpartir
des donnéessuivantes,
secorrespondant.
1 - Epreuve
exhaustive :U = 50 ; u1 = 8 ; u2 = 16
d’où U 2 - U 1 = 8 ;a =
0,05 ; P = 0,10
La
règle
du n" 8 conduit tous calculs faits aux valeurs suivantes :Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2 41
42
Sur la
figure,
cespoints
sont notés et sont reliés entre eux. Sont notéségalement :
- le
point
D de coordonnées : 35 et 9 ;- le
point
M de coordonnées : 38, 5 et 12, 5 ;- le
point Mi
de coordonnéesapproximatives : 38, 5
et12,1 ;
- le
point origine
de laligne d’acceptation
A(x ~ 9,44 ;
y =0)
et la
tangente
en cepoint
à la courbeC(x,y) = 03B2/(1-03B1) = 0,1053 ;
cette tan-gente
passe parMl,
2 -
Epreuve non-exhaustive :
pi =8/50 = 0,16
et p2 -0,32 (pour
U suffisammentgrand) ;
OE =0,05 ; 03B2 = 0,10.
Les formules
classiques
conduisent(fig. 5)
aux droites A’ etR’,
depente 0, 304, ayant
pourorigines respectives :
- sur y =
0,
lepoint
d’abscisse10, 60 soit, pratiquement,
11 ;- sur x =
0,
lepoint
d’ordonnée4,16 soit, pratiquement,
5 .10 - PLANS APPROCHES
En fin du n" B 5 de
[1 ],
il a été fait allusion à unplan approché
pou- vant dans certains cas êtrepréféré
auplan rigoureux,
en raison de sa sim-plicité ;
enl’occurrence,
ceplan approché
étaitreprésenté graphiquement
par deux droites issues de M et aboutissant à des
points
convenablement choisis sur les axes ox et oy ; les résultats notés au n° 5 ci-dessus con-duisent d’ailleurs à
remplacer
pour le choix de ces dernierspoints P
parP/(l-a)
et1/a
par(1-03B2)/03B1 :
c’est là une modification trèslégère pratique-
ment.
Ces mêmes résultats conduisent à
envisager
commepouvant
constituerune nouvelle
approximation
duplan rigoureux (nO 8),
leplan
dont larepré-
sentation
graphique serait,
pour chacune deslignes
A etR,
celle obtenued’après
les indications du n"4 ;
seuls donc lespoints
sur l’axe des x, les coordonnées deMl et,
depréférence,
aussi lespoints correspondant
àà y = u 1 seraient à calculer.
Si l’on
part
du mêmepoint
de l’axe des x, lepremier plan approché
est défini par la droite
qui joint
cepoint
aupoint M,
tandis que le nouveauplan approché
est défini par une courbe dont latangente
en ce mêmepoint
passe par le
point M 1 :
commeMi est
très voisin deM,
ces deuxplans
commencent par être eux-mêmes très voisins l’un de l’autre. Mais à
partir
du moment où y estnotable,
le nouveauplan approché
suit manifestement la réalité deplus près
que le fait lepremier
etparaît,
parsuite,
devoir êtrepréféré
àcelui-ci,
à défaut du calcul exact.Exemple.
Avec les données del’exemple
du n°9,
lepremier plan
ap-proché
ci-dessus aurait conduit à retenir leslignes
briséesayant
pour som- mets lespoints
suivants :Revue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVIII N° 2
43
ordonnée y : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ligne d’acceptation
A : 10 12 15 17 19 22 24 26 29 35ligne
derejet
R : " " " " 1 5 10 14 18 35 Cespoints
sont voisins de ceux,plus exacts, indiqués
au n°9,
mais ils sont obtenus comme résultats de la constructiongraphique, particuliè-
rement
simple,
consistant à tracer àpartir
de M(coordonnées 38,5
et12,5)
les deux droites aboutissant
respectivement :
ligne
A : aupoint
de y = 0 d’abscisseégale
àligne
R : aupoint
de x = 0 d’ordonnéeégale
àRevue de Statistique Appliquée. 1970 - vol. XVI II N° 2