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Sur le graphique du taux d’imposition, en France

Voilà plusieurs années (en 2011) Landais, Piketty et Saez publiaient le graphique suivant, présentant le sytème fiscal, en France, avec l’évolution du taux global d’imposition, en fonction du revenu.

https://freakonometrics.hypotheses.org/files/2017/02/revol-fiscale.png

Il y a deux ans, Yves Guiard critiquait ce graphique (rappelant que “la conversion numérique/graphique obéit à certaines règles“) et proposait une version “correcte“, sous la forme

J’ai déjà dit – voilà plusieurs semaines – que cette vision dogmatique des règles de représentation graphique ne me plaisait pas. Mais le plus simple est peut être de reprendre la réponse de Thomas Piketty, sur cette critique (je me retrouve totalement dans le propos),

(je suis désolé de découvrir cette discussion aussi tard, Béatrice m’a posté un commentaire ce matin, qui pointait vers ces deux articles)

Mais essayons de regarder un peu plus en détails. Oui, si on utilise la représentation standard de la courbe, on retrouve le graphique suivant

avec les plus pauvres à gauche, et les plus riches à droites. On a ici un graphique où le même pas sur l’axe des abscisses correspond au même nombre d’individus. Les 10% les plus pauvres (bande verticale la plus à gauche) ont un taux moyen d’imposition de 40.46% alors qu’il est de 48.09% pour les 10% qui sont juste au dessus du salaire médian (bande juste à droite de 50%). Je ne reviendrais pas sur le débat de commencer le graphique à 0% (ce débat aurait du sens, j’en conviens, mais commencer à 0% et mettre du texte entre l’axe des abscisses et la courbe, c’est un peu tricher), mais si on respecte cette règle, on obtient

Mais ce n’est pas cette visualisation qui est retenue dans le livre de Landais, Piketty et Saez, mais plutôt quelque chose qui ressemble au graphique ci-dessous (je commence à 30% pour éviter d’avoir un billet trop long)

Ce graphique est (je pense) plus intéressant que le premier. Bon, bien sûr, il se rapproche de la courbe parfaite que tout statisticien qui se respecte essaye reproduire

mais surtout, il permet de tenir compte de l’hétérogénéité qui existe dans ce dernier décile. Histoire d’illustrer mon propos, je voudrais proposer une représentation alternative de celle de Landais, Piketty et Saez. Pour se faire, on va utiliser une information complémentaire (en ligne sur le site) à savoir le revenu moyen, par centile, dans la population (voire plus fin dans le centile le plus élevé)

L’idée sera d’utiliser en abscisse non pas un pourcentage de personnes, mais un pourcentage de richesse (un peu comme avec la courbe de Lorenz),

Par exemple sur le graphique ci dessus, la bande la plus à gauche ne représente pas 10% des français, mais la fraction de français les plus pauvres, qui totalisent 10% de la richesse totale. La bande la plus à droite, ce sont les français les plus riches, qui accumulent 10% de la richesse totale. On peut d’ailleurs être un peu plus éclairant (je pense) en mettant des bandes non pas tous les 10% du revenu cumulé, mais faire l’équivalent du premier graphique, avec 10% des français. Bien entendu, les 10% les plus pauvres possède un très faible pourcentage de la richesse totale. En fait, les 30% les plus pauvres possèdent, tous ensemble, 5% de la richesse totale. Alors que les 10% les plus riches possèdent un tiers de la richesse. C’est ce qu’on peut voir sur le graphique ci-dessous

Ce graphique est – je pense – juste, au sens des normes sémiologiques, et permet de faire passer le message du graphique initial.

Après, on peut tenter une vision qui irait encore plus loin, avec non plus un taux en abscisse, mais un niveau de richesse. Aussi, le taux d’imposition, en fonction du revenu brut mensuel (sur une échelle logarithmique) ressemble au graphique ci-dessous

Visualisation en tarification, avec R

Chose promise, chose due: mardi prochain, le 27 septembre, le cours d’Actuariat IARD se déroulera en salle informatique (PK-S1525) à l’horaire habituel. Sinon quelques notes de cours sur la tarification a priori sont en ligne ici.

  • Quelques références en R

Avant de commencer à programmer en R, quelques références qui peuvent être utiles, en français pour commencer,

  • “R pour les débutants” d’Emmanuel Paradis, (PDF)
  • “Introduction à la programmation en S” par Vincent Goulet, (PDF)
  • “Statistique de l’Assurance” par Arthur Charpentier (PDF) qui sont mes notes de cours de l’an passé, mais qui insistent sur l’utilisation de R, pas sur la programmation en R, qui est supposée un peu connue.

Sinon en anglais, les références sont un peu plus nombreuses,

  • “R for Beginners” d’Emmanuel Paradis (PDF),
  • “An Introduction to R” par Longhow Lam (PDF)
  • “The R language — a short companion” par Marc Vandemeulebroecke (PDF),
  • “The R Guide” par Jason Owen (PDF),
  • “Econometrics in R” par Grant Farnsworth (PDF) pour aller plus loin sur les régressions,
  • “Practical Regression and Anova using R” by Julian Faraway (PDF) sur le meme sujet
  • “Statistics with R and S-Plus” d’Hugo Quené (PDF)
  • “Statistical Computing and Graphics Course Notes” par Frank Harrell, (PDF).
  • “Using R for Data Analysis and Graphics – Introduction, Examples and Commentary” par John Maindonald (PDF).

Le code pour importer les données est le suivant,

> sinistre <- read.table("http://freakonometrics.free.fr/sinistreACT2040.txt",
+ header=TRUE,sep=";")
> sinistres=sinistre[sinistre$garantie=="1RC",]
> contrat <- read.table("http://freakonometrics.free.fr/contractACT2040.txt",
+ header=TRUE,sep=";")
> T=table(sinistres$nocontrat)
> T1=as.numeric(names(T))
> T2=as.numeric(T)
> nombre1 = data.frame(nocontrat=T1,nbre=T2)
> I = contrat$nocontrat%in%T1
> T1= contrat$nocontrat[I==FALSE]
> nombre2 = data.frame(nocontrat=T1,nbre=0)
> nombre=rbind(nombre1,nombre2)
> basenb = merge(contrat,nombre)
> head(basenb)
> basesin=merge(sinistres,contrat)
> basesin=basesin[basesin$cout>0,]
  • Faire des graphiques en R

Dans A practicioner’s guide to Generalized Linear Models (en ligne ici), on peut voir des graphiques comme celui ci-dessous, avec la fréquence de sinistre en fonction de l’age (ou plutôt de classes d’ages). Sur le graphique ci-dessous, on a également une distinction entre les hommes (en bleu) et les femmes (en rouge),

sur ce graphique, les fréquences sont exprimées en logarithme du multiplicateur (i.e. en variation par rapport à la moyenne du portefeuille).
On peut utiliser le code suivant pour générer (automatiquement) des graphiques similaires,

> graphique=function(nom="ageconducteur",
+ niveau=c(17,21,24,29,34,44,64,84,110),
+ continu=TRUE,type=1){
+ if(continu==TRUE){X=cut(basenb[,nom],niveau)}
+ if(continu==FALSE){X=as.factor(basenb[,nom])}
+ E=basenb$exposition
+ Y=basenb$nbre
+ FREQ=levels(X)
+ moyenne=variance=n=rep(NA,length(FREQ))
+ for(k in 1:length(FREQ)){
+ moyenne[k] =weighted.mean(Y[X==FREQ[k]]/E[X==FREQ[k]],
+ E[X==FREQ[k]])
+ variance[k]=weighted.mean((Y[X==FREQ[k]]/E[X==FREQ[k]]-
+ moyenne[k])^2,E[X==FREQ[k]])
+ n[k]       =sum(E[X==FREQ[k]])
+}
+ w=barplot(n,names.arg=FREQ,col="light green",axes=FALSE,
+ xlim=c(0,1.2*length(FREQ)+.5))
+ mid=w[,1]
+ axis(2)
+ par(new=TRUE)
+ IC1=moyenne+1.96/sqrt(n)*sqrt(variance)
+ IC2=moyenne-1.96/sqrt(n)*sqrt(variance)
+ moyenneglobale=sum(Y)/sum(E)
+ 
+ if(type==1){
+ plot(mid,moyenne,ylim=range(c(IC1,IC2)),type="b",
+ col="red",axes=FALSE,xlab="",ylab="",
+ xlim=c(0,1.2*length(FREQ)+.5))
+ segments(mid,IC1,mid,IC2,col="red")
+ segments(mid-.1,IC1,mid+.1,IC1,col="red")
+ segments(mid-.1,IC2,mid+.1,IC2,col="red")
+ points(mid,moyenne,pch=19,col="red")
+ axis(4)
+ abline(h=moyenneglobale,lty=2,col="red")}
+
+ if(type==2){
+ plot(mid,log(moyenne/moyenneglobale),ylim=
+ range(c(log(IC1/moyenneglobale),log(IC2/moyenneglobale))),
+ type="b",col="red",axes=FALSE,xlab="",ylab="",
+ xlim=c(0,1.2*length(FREQ)+.5))
+ segments(mid,log(IC1/moyenneglobale),mid,
+ log(IC2/moyenneglobale),col="blue")
+ segments(mid-.1,log(IC1/moyenneglobale),mid+.1,
+ log(IC1/moyenneglobale),col="blue")
+ segments(mid-.1,log(IC2/moyenneglobale),mid+.1,
+ log(IC2/moyenneglobale),col="blue")
+ points(mid,log(moyenne/moyenneglobale),pch=19,col="red")
+ axis(4)
+ abline(h=0,lty=2,col="red")}
+
+ mtext("Exposition", 2, line=2, cex=1.2,col="light green")
+ if(type==1){mtext("Fréquence annualisée", 
+     4, line=-2, cex=1.2,col="red")}
+ if(type==2){mtext("Fréquence annualisée (log multiplicateur)", 
+    4, line=-2, cex=1.2,col="red")}
+ }

Par exemple en utilisant un découpage arbitraire par classe d’age (comme cela est fait par défaut dans la fonction),

> graphique()

Mais on pourrait aussi utiliser un découpage assurant d’avoir des classes plus grandes, par exemple en utilisant les quantiles,

> Q=quantile(basenb[,"ageconducteur"],(0:10)/10)
> Q[1]=Q[1]-1
> graphique(nom="ageconducteur",niveau=Q,continu=TRUE)

Ces deux graphiques permettent de visualiser la fréquence empirique de sinistre, par classe d’age, sans modèle paramétrique. Des intervalles de confiance sont également représentés (basés sur une hypothèse de normalité). Notons que l’on peut aussi faire une représentation relative à la fréquence moyenne (en log des multiplicateurs),
> graphique(type=2)

ou encore, si on cherche à analyser la fréquence en fonction de la zone géographique d’habitation

> graphique(nom="zone",continu=FALSE,type=2)

Une autre utilisation peut être faite sur la sévérité des sinistres (coût moyen) et la fréquence, par exemple un assureur,

Il est possible de modifier un peu la fonction pour ajouter au graphique la sévérité des sinistres, e.g.

> graphiquecout=function(nom="ageconducteur",
+ niveau=c(17,21,24,29,34,44,64,84,110),
+ continu=TRUE,type=1){
+ if(continu==TRUE){X=cut(basenb[,nom],niveau)}
+ if(continu==FALSE){X=basenb[,nom]}
+ E=basenb$exposition
+ Y=basenb$nbre
+ FREQ=levels(X)
+ moyennen=variancen=nn=rep(NA,length(FREQ))
+ for(k in 1:length(FREQ)){
+ moyennen[k] =weighted.mean(Y[X==FREQ[k]]/E[X==FREQ[k]],
+ E[X==FREQ[k]])
+ variancen[k]=weighted.mean((Y[X==FREQ[k]]/E[X==FREQ[k]]-
+ moyennen[k])^2,E[X==FREQ[k]])
+ nn[k]       =sum(E[X==FREQ[k]])
+ }
+ moyenneglobalen=sum(Y)/sum(E)
+ 
+ if(continu==TRUE){X=cut(basesin[,nom],niveau)}
+ if(continu==FALSE){X=basesin[,nom]}
+ Y=basesin$cout
+ FREQ=levels(X)
+ moyennes=variances=ns=rep(NA,length(FREQ))
+ for(k in 1:length(FREQ)){
+ moyennes[k] =mean(Y[X==FREQ[k]])
+ variances[k]=var(Y[X==FREQ[k]])
+ ns[k]=length(Y[X==FREQ[k]])
+ }
+ moyenneglobales=mean(Y)
+ 
+ w=barplot(nn,names.arg=FREQ,col="light green",
+ axes=FALSE,xlim=c(0,1.2*length(FREQ)+.5))
+ mid=w[,1]
+ 
+  par(new=TRUE)
+ IC1=moyennen+1.96/sqrt(nn)*sqrt(variancen)
+ IC2=moyennen-1.96/sqrt(nn)*sqrt(variancen)
+ plot(mid,moyennen,ylim=range(c(IC1,IC2)),type="b",
+ col="red",axes=FALSE,xlab="",ylab="",
+ xlim=c(0,1.2*length(FREQ)+.5))
+ segments(mid,IC1,mid,IC2,col="red")
+ segments(mid-.1,IC1,mid+.1,IC1,col="red")
+ segments(mid-.1,IC2,mid+.1,IC2,col="red")
+ points(mid,moyennen,pch=19,col="red")
+ axis(4)
+ abline(h=moyenneglobalen,lty=2,col="red")
+ 
+ par(new=TRUE)
+ IC1=moyennes+1.96/sqrt(ns)*sqrt(variances)
+ IC2=moyennes-1.96/sqrt(ns)*sqrt(variances)
+ plot(mid,moyennes,ylim=range(c(IC1,IC2)),type="b",
+ col="blue",axes=FALSE,xlab="",ylab="",
+ xlim=c(0,1.2*length(FREQ)+.5))
+ segments(mid,IC1,mid,IC2,col="blue")
+ segments(mid-.1,IC1,mid+.1,IC1,col="blue")
+ segments(mid-.1,IC2,mid+.1,IC2,col="blue")
+ points(mid,moyennes,pch=19,col="blue")
+ axis(2)
+ abline(h=moyenneglobales,lty=2,col="blue")
+ 
+ mtext("Cout moyen", 2, line=2, cex=1.2,col="blue")
+ mtext("Fréquence annualisée", 4, line=-2, cex=1.2,col="red")
+ }

Si on regarde par classe d’age,

> graphiquecout()

ou encore, en fonction de l’age du véhicule,

> Q=quantile(basenb[,"agevehicule"],(0:10)/10)
> Q[1]=Q[1]-1
> graphiquecout(nom="agevehicule",niveau=Q,continu=TRUE)

ou enfin, en fonction de la zone géographique

> graphiquecout(nom="zone",continu=FALSE)