Ошибки I и II рода при проверке гипотез, мощность
Общий обзор
Принятие неправильного решения
Мощность и связанные факторы
Проверка множественных гипотез
Общий обзор
Большинство проверяемых гипотез сравнивают между собой группы объектов, которые испытывают влияние различных факторов.
Например, можно сравнить эффективность двух видов лечения, чтобы сократить 5-летнюю смертность от рака молочной железы. Для данного исхода (например, смерть) сравнение, представляющее интерес (например, различные показатели смертности через 5 лет), называют эффектом или, если уместно, эффектом лечения.
Нулевую гипотезу выражают как отсутствие эффекта (например 5-летняя смертность от рака молочной железы одинаковая в двух группах, получающих разное лечение); двусторонняя альтернативная гипотеза будет означать, что различие эффектов не равно нулю.
Критериальная проверка гипотезы дает возможность определить, достаточно ли аргументов, чтобы отвергнуть нулевую гипотезу. Можно принять только одно из двух решений:
- отвергнуть нулевую гипотезу и принять альтернативную гипотезу
- остаться в рамках нулевой гипотезы
Важно: В литературе достаточно часто встречается понятие «принять нулевую гипотезу». Хотелось бы внести ясность, что со статистической точки зрения принять нулевую гипотезу невозможно, т.к. нулевая гипотеза представляет собой достаточно строгое утверждение (например, средние значения в сравниваемых группах равны
).
Поэтому фразу о принятии нулевой гипотезы следует понимать как то, что мы просто остаемся в рамках гипотезы.
Принятие неправильного решения
Возможно неправильное решение, когда отвергают/не отвергают нулевую гипотезу, потому что есть только выборочная информация.
| |
Верная гипотеза | ||
|---|---|---|---|
| H0 | H1 | ||
| Результат применения критерия |
H0 | H0 верно принята | H0 неверно принята (Ошибка второго рода) |
| H1 | H0 неверно отвергнута (Ошибка первого рода) |
H0 верно отвергнута |
Ошибка 1-го рода: нулевую гипотезу отвергают, когда она истинна, и делают вывод, что имеется эффект, когда в действительности его нет. Максимальный шанс (вероятность) допустить ошибку 1-го рода обозначается α (альфа). Это уровень значимости критерия; нулевую гипотезу отвергают, если наше значение p ниже уровня значимости, т. е., если p < α.
Следует принять решение относительно значения а прежде, чем будут собраны данные; обычно назначают условное значение 0,05, хотя можно выбрать более ограничивающее значение, например 0,01.
Шанс допустить ошибку 1-го рода никогда не превысит выбранного уровня значимости, скажем α = 0,05, так как нулевую гипотезу отвергают только тогда, когда p< 0,05. Если обнаружено, что p > 0,05, то нулевую гипотезу не отвергнут и, следовательно, не допустят ошибки 1-го рода.
Ошибка 2-го рода: не отвергают нулевую гипотезу, когда она ложна, и делают вывод, что нет эффекта, тогда как в действительности он существует. Шанс возникновения ошибки 2-го рода обозначается β (бета); а величина (1-β) называется мощностью критерия.
Следовательно, мощность — это вероятность отклонения нулевой гипотезы, когда она ложна, т.е. это шанс (обычно выраженный в процентах) обнаружить реальный эффект лечения в выборке данного объема как статистически значимый.
В идеале хотелось бы, чтобы мощность критерия составляла 100%; однако это невозможно, так как всегда остается шанс, хотя и незначительный, допустить ошибку 2-го рода.
К счастью, известно, какие факторы влияют на мощность и, таким образом, можно контролировать мощность критерия, рассматривая их.
Мощность и связанные факторы
Планируя исследование, необходимо знать мощность предложенного критерия. Очевидно, можно начинать исследование, если есть «хороший» шанс обнаружить уместный эффект, если таковой существует (под «хорошим» мы подразумеваем, что мощность должна быть по крайней мере 70-80%).
Этически безответственно начинать исследование, у которого, скажем, только 40% вероятности обнаружить реальный эффект лечения; это бесполезная трата времени и денежных средств.
Ряд факторов имеют прямое отношение к мощности критерия.
Объем выборки: мощность критерия увеличивается по мере увеличения объема выборки. Это означает, что у большей выборки больше возможностей, чем у незначительной, обнаружить важный эффект, если он существует.
Когда объем выборки небольшой, у критерия может быть недостаточно мощности, чтобы обнаружить отдельный эффект. Эти методы также можно использовать для оценки мощности критерия для точно установленного объема выборки.
Вариабельность наблюдений: мощность увеличивается по мере того, как вариабельность наблюдений уменьшается.
Интересующий исследователя эффект: мощность критерия больше для более высоких эффектов. Критерий проверки гипотез имеет больше шансов обнаружить значительный реальный эффект, чем незначительный.
Уровень значимости: мощность будет больше, если уровень значимости выше (это эквивалентно увеличению допущения ошибки 1-го рода, α, а допущение ошибки 2-го рода, β, уменьшается).
Таким образом, вероятнее всего, исследователь обнаружит реальный эффект, если на стадии планирования решит, что будет рассматривать значение р как значимое, если оно скорее будет меньше 0,05, чем меньше 0,01.
Обратите внимание, что проверка ДИ для интересующего эффекта указывает на то, была ли мощность адекватной. Большой доверительный интервал следует из небольшой выборки и/или набора данных с существенной вариабельностью и указывает на недостаточную мощность.
Проверка множественных гипотез
Часто нужно выполнить критериальную проверку значимости множественных гипотез на наборе данных с многими переменными или существует более двух видов лечения.
Ошибка 1-го рода драматически увеличивается по мере увеличения числа сравнений, что приводит к ложным выводам относительно гипотез. Следовательно, следует проверить только небольшое число гипотез, выбранных для достижения первоначальной цели исследования и точно установленных априорно.
Можно использовать какую-нибудь форму апостериорного уточнения значения р, принимая во внимание число выполненных проверок гипотез.
Например, при подходе Бонферрони (его часто считают довольно консервативным) умножают каждое значение р на число выполненных проверок; тогда любые решения относительно значимости будут основываться на этом уточненном значении р.
Связанные определения:
p-уровень
Альтернативная гипотеза, альтернатива
Альфа-уровень
Бета-уровень
Гипотеза
Двусторонний критерий
Критерий для проверки гипотезы
Критическая область проверки гипотезы
Мощность
Мощность исследования
Мощность статистического критерия
Нулевая гипотеза
Односторонний критерий
Ошибка I рода
Ошибка II рода
Статистика критерия
Эквивалентные статистические критерии
В начало
Содержание портала
Ошибки первого и второго рода
Выдвинутая гипотеза
может быть правильной или неправильной,
поэтому возникает необходимость её
проверки. Поскольку проверку производят
статистическими методами, её называют
статистической. В итоге статистической
проверки гипотезы в двух случаях может
быть принято неправильное решение, т.
е. могут быть допущены ошибки двух родов.
Ошибка первого
рода состоит в том, что будет отвергнута
правильная гипотеза.
Ошибка второго
рода состоит в том, что будет принята
неправильная гипотеза.
Подчеркнём, что
последствия этих ошибок могут оказаться
весьма различными. Например, если
отвергнуто правильное решение «продолжать
строительство жилого дома», то эта
ошибка первого рода повлечёт материальный
ущерб: если же принято неправильное
решение «продолжать строительство»,
несмотря на опасность обвала стройки,
то эта ошибка второго рода может повлечь
гибель людей. Можно привести примеры,
когда ошибка первого рода влечёт более
тяжёлые последствия, чем ошибка второго
рода.
Замечание 1.
Правильное решение может быть принято
также в двух случаях:
-
гипотеза принимается,
причём и в действительности она
правильная; -
гипотеза отвергается,
причём и в действительности она неверна.
Замечание 2.
Вероятность совершить ошибку первого
рода принято обозначать через
;
её называют уровнем значимости. Наиболее
часто уровень значимости принимают
равным 0,05 или 0,01. Если, например, принят
уровень значимости, равный 0,05, то это
означает, что в пяти случаях из ста
имеется риск допустить ошибку первого
рода (отвергнуть правильную гипотезу).
Статистический
критерий проверки нулевой гипотезы.
Наблюдаемое значение критерия
Для проверки
нулевой гипотезы используют специально
подобранную случайную величину, точное
или приближённое распределение которой
известно. Обозначим эту величину в целях
общности через
.
Статистическим
критерием
(или просто критерием) называют случайную
величину
,
которая служит для проверки нулевой
гипотезы.
Например, если
проверяют гипотезу о равенстве дисперсий
двух нормальных генеральных совокупностей,
то в качестве критерия
принимают отношение исправленных
выборочных дисперсий:
.
Эта величина
случайная, потому что в различных опытах
дисперсии принимают различные, наперёд
неизвестные значения, и распределена
по закону Фишера – Снедекора.
Для проверки
гипотезы по данным выборок вычисляют
частные значения входящих в критерий
величин и таким образом получают частное
(наблюдаемое) значение критерия.
Наблюдаемым
значением
называют значение критерия, вычисленное
по выборкам. Например, если по двум
выборкам найдены исправленные выборочные
дисперсии
и
,
то наблюдаемое значение критерия
.
Критическая
область. Область принятия гипотезы.
Критические точки
После выбора
определённого критерия множество всех
его возможных значений разбивают на
два непересекающихся подмножества:
одно из них содержит значения критерия,
при которых нулевая гипотеза отвергается,
а другая – при которых она принимается.
Критической
областью называют совокупность значений
критерия, при которых нулевую гипотезу
отвергают.
Областью принятия
гипотезы (областью допустимых значений)
называют совокупность значений критерия,
при которых гипотезу принимают.
Основной принцип
проверки статистических гипотез можно
сформулировать так: если наблюдаемое
значение критерия принадлежит критической
области – гипотезу отвергают, если
наблюдаемое значение критерия принадлежит
области принятия гипотезы – гипотезу
принимают.
Поскольку критерий
— одномерная случайная величина, все её
возможные значения принадлежат некоторому
интервалу. Поэтому критическая область
и область принятия гипотезы также
являются интервалами и, следовательно,
существуют точки, которые их разделяют.
Критическими
точками (границами)
называют точки, отделяющие критическую
область от области принятия гипотезы.
Различают
одностороннюю (правостороннюю или
левостороннюю) и двустороннюю критические
области.
Правосторонней
называют критическую область, определяемую
неравенством
>
,
где
— положительное число.
Левосторонней
называют критическую область, определяемую
неравенством
<
,
где
— отрицательное число.
Односторонней
называют правостороннюю или левостороннюю
критическую область.
Двусторонней
называют критическую область, определяемую
неравенствами
где
.
В частности, если
критические точки симметричны относительно
нуля, двусторонняя критическая область
определяется неравенствами ( в
предположении, что
>0):
,
или равносильным неравенством
.
Отыскание
правосторонней критической области
Как найти критическую
область? Обоснованный ответ на этот
вопрос требует привлечения довольно
сложной теории. Ограничимся её элементами.
Для определённости начнём с нахождения
правосторонней критической области,
которая определяется неравенством
>
,
где
>0.
Видим, что для отыскания правосторонней
критической области достаточно найти
критическую точку. Следовательно,
возникает новый вопрос: как её найти?
Для её нахождения
задаются достаточной малой вероятностью
– уровнем значимости
.
Затем ищут критическую точку
,
исходя из требования, чтобы при условии
справедливости нулевой гипотезы
вероятность того, критерий
примет значение, большее
,
была равна принятому уровню значимости:
Р(
>
)=
.
Для каждого критерия
имеются соответствующие таблицы, по
которым и находят критическую точку,
удовлетворяющую этому требованию.
Замечание 1.
Когда
критическая точка уже найдена, вычисляют
по данным выборок наблюдаемое значение
критерия и, если окажется, что
>
,
то нулевую гипотезу отвергают; если же
<
,
то нет оснований, чтобы отвергнуть
нулевую гипотезу.
Пояснение. Почему
правосторонняя критическая область
была определена, исходя из требования,
чтобы при справедливости нулевой
гипотезы выполнялось соотношение
Р(
>
)=
?
(*)
Поскольку вероятность
события
>
мала (
— малая вероятность), такое событие при
справедливости нулевой гипотезы, в силу
принципа практической невозможности
маловероятных событий, в единичном
испытании не должно наступить. Если всё
же оно произошло, т.е. наблюдаемое
значение критерия оказалось больше
,
то это можно объяснить тем, что нулевая
гипотеза ложна и, следовательно, должна
быть отвергнута. Таким образом, требование
(*) определяет такие значения критерия,
при которых нулевая гипотеза отвергается,
а они и составляют правостороннюю
критическую область.
Замечание 2.
Наблюдаемое значение критерия может
оказаться большим
не потому, что нулевая гипотеза ложна,
а по другим причинам (малый объём выборки,
недостатки методики эксперимента и
др.). В этом случае, отвергнув правильную
нулевую гипотезу, совершают ошибку
первого рода. Вероятность этой ошибки
равна уровню значимости
.
Итак, пользуясь требованием (*), мы с
вероятностью
рискуем совершить ошибку первого рода.
Замечание 3. Пусть
нулевая гипотеза принята; ошибочно
думать, что тем самым она доказана.
Действительно, известно, что один пример,
подтверждающий справедливость некоторого
общего утверждения, ещё не доказывает
его. Поэтому более правильно говорить,
«данные наблюдений согласуются с нулевой
гипотезой и, следовательно, не дают
оснований её отвергнуть».
На практике для
большей уверенности принятия гипотезы
её проверяют другими способами или
повторяют эксперимент, увеличив объём
выборки.
Отвергают гипотезу
более категорично, чем принимают.
Действительно, известно, что достаточно
привести один пример, противоречащий
некоторому общему утверждению, чтобы
это утверждение отвергнуть. Если
оказалось, что наблюдаемое значение
критерия принадлежит критической
области, то этот факт и служит примером,
противоречащим нулевой гипотезе, что
позволяет её отклонить.
Отыскание
левосторонней и двусторонней критических
областей***
Отыскание
левосторонней и двусторонней критических
областей сводится (так же, как и для
правосторонней) к нахождению соответствующих
критических точек. Левосторонняя
критическая область определяется
неравенством
<
(
<0).
Критическую точку находят, исходя из
требования, чтобы при справедливости
нулевой гипотезы вероятность того, что
критерий примет значение, меньшее
,
была равна принятому уровню значимости:
Р(
<
)=
.
Двусторонняя
критическая область определяется
неравенствами
Критические
точки находят, исходя из требования,
чтобы при справедливости нулевой
гипотезы сумма вероятностей того, что
критерий примет значение, меньшее
или большее
,
была равна принятому уровню значимости:
.
(*)
Ясно, что критические
точки могут быть выбраны бесчисленным
множеством способов. Если же распределение
критерия симметрично относительно нуля
и имеются основания (например, для
увеличения мощности) выбрать симметричные
относительно нуля точки (-
)и
(
>0),
то
Учитывая (*), получим
.
Это соотношение
и служит для отыскания критических
точек двусторонней критической области.
Критические точки находят по соответствующим
таблицам.
Дополнительные
сведения о выборе критической области.
Мощность критерия
Мы строили
критическую область, исходя из требования,
чтобы вероятность попадания в неё
критерия была равна
при условии, что нулевая гипотеза
справедлива. Оказывается целесообразным
ввести в рассмотрение вероятность
попадания критерия в критическую область
при условии, что нулевая гипотеза неверна
и, следовательно, справедлива конкурирующая.
Мощностью критерия
называют вероятность попадания критерия
в критическую область при условии, что
справедлива конкурирующая гипотеза.
Другими словами, мощность критерия есть
вероятность того, что нулевая гипотеза
будет отвергнута, если верна конкурирующая
гипотеза.
Пусть для проверки
гипотезы принят определённый уровень
значимости и выборка имеет фиксированный
объём. Остаётся произвол в выборе
критической области. Покажем, что её
целесообразно построить так, чтобы
мощность критерия была максимальной.
Предварительно убедимся, что если
вероятность ошибки второго рода (принять
неправильную гипотезу) равна
,
то мощность равна 1-
.
Действительно, если
— вероятность ошибки второго рода, т.е.
события «принята нулевая гипотеза,
причём справедливо конкурирующая», то
мощность критерия равна 1 —
.
Пусть мощность 1
—
возрастает; следовательно, уменьшается
вероятность
совершить ошибку второго рода. Таким
образом, чем мощность больше, тем
вероятность ошибки второго рода меньше.
Итак, если уровень
значимости уже выбран, то критическую
область следует строить так, чтобы
мощность критерия была максимальной.
Выполнение этого требования должно
обеспечить минимальную ошибку второго
рода, что, конечно, желательно.
Замечание 1.
Поскольку вероятность события «ошибка
второго рода допущена» равна
,
то вероятность противоположного события
«ошибка второго рода не допущена» равна
1 —
,
т.е. мощности критерия. Отсюда следует,
что мощность критерия есть вероятность
того, что не будет допущена ошибка
второго рода.
Замечание 2. Ясно,
что чем меньше вероятности ошибок
первого и второго рода, тем критическая
область «лучше». Однако при заданном
объёме выборки уменьшить одновременно
и
невозможно; если уменьшить
,
то
будет возрастать. Например, если принять
=0,
то будут приниматься все гипотезы, в
том числе и неправильные, т.е. возрастает
вероятность
ошибки второго рода.
Как же выбрать
наиболее целесообразно? Ответ на этот
вопрос зависит от «тяжести последствий»
ошибок для каждой конкретной задачи.
Например, если ошибка первого рода
повлечёт большие потери, а второго рода
– малые, то следует принять возможно
меньшее
.
Если
уже выбрано, то, пользуясь теоремой Ю.
Неймана и Э.Пирсона, можно построить
критическую область, для которой
будет минимальным и, следовательно,
мощность критерия максимальной.
Замечание 3.
Единственный способ одновременного
уменьшения вероятностей ошибок первого
и второго рода состоит в увеличении
объёма выборок.
Соседние файлы в папке Лекции 2 семестр
- #
- #
- #
- #
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
Основной принцип проверки статистических гипотез
ее совершают, отвергнув гипотезу, когда она истинна
вероятность того, что нулевая гипотеза будет отвергнута, когда она неверна (верна конкурирующая гипотеза)
ее совершают, приняв ложную гипотезу
если наблюдаемое значение критерия принадлежит критической области — гипотезу отвергают, если наблюдаемое значение критерия принадлежит области принятия гипотезы — гипотезу принимают
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
появление одного из них исключает появление другого: АÇВ = Æ
событие, которое обязательно произойдёт в результате эксперимента, Р(Е) = 1
событие, состоящее из точек пространства элементарных событий, не принадлежащих А:
+ А = Е;
×А = Æ
событие, которое в данном опыте произойти не может, Р(а) = 0
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Вероятность того, что в серии из n независимых испытаний событие А наступит ровно k раз (безразлично в какой последовательности) находят по формуле _________, если n является достаточно небольшим значением: Pn(k) = Сnkpkqn-k, где Сnk = n! / k!(n-k)! – число сочетаний из n по k, р – вероятность события А, q – вероятность противоположного события a.
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
Правосторонняя критическая область
критическая область, определяемая неравенством К < kкр , где К – значение критерия, kкр – критическая точка и kкр – отрицательное число
Двусторонняя критическая область
правосторонняя или левосторонняя критическая область
Односторонняя критическая область
критическая область, определяемая неравенствами К < k1, К > k2, где К – значение критерия, k1, k2 – критические точки и k2 > k1
Левосторонняя критическая область
критическая область, определяемая неравенством К > kкр , где К – значение критерия, kкр – критическая точка и kкр – положительное число
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
Корреляционная зависимость (корреляция)
зависимость, при которой изменение одной случайной величины влечет изменение распределения другой
признаки, изменяющиеся под действием других связанных с ними признаков
признаки, обуславливающие изменения результативных признаков
Статистическая (стохастическая) зависимость
функциональная зависимость между значениями одной случайной величины и условным математическим ожиданием другой случайной величины
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
Эмпирическая функция распределения
распределение дискретной случайной величины, принимающей значения х1, х2,… xn с вероятностями, равными рi = 1/п
функция распределения F (х) генеральной совокупности
Теоретическая функция распределения
вероятностное пространство, элементами которого являются наблюдения (х1), (х2), (xn) и все элементы которого равновероятны: (Р(хi) = 1/п)
функция F* (х), определяющая для каждого значения nх относительную частоту события X < х
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
Коэффициент корреляции случайных величин
и ![]()
Ковариация случайных величин
и ![]()
Центральный момент порядка
случайного вектора ![]()
математическое ожидание произведения центрированных величин:
= 
Момент порядка
случайного вектора ![]()
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
Показательное (экспоненциальное) распределение
распределение вероятностей, определяемое формулой Бернулли:
. k = 0,1,2,… n
плотность распределения случайной величины на интервале [a,b] постоянна и равна 
Равномерное распределение
Р(Х = к) =
; K = 0,1,2,…., где l — параметр распределения Пуассона
Биномиальное распределение
плотность распределения случайной величины имеет вид:
., где λ параметр распределения
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
если Н1, Н2, … , Нn — полная группа событий, то Р(Hi /A) = 
Формула условной вероятности
Р(А) =
, где Р(А/Нi) – условные вероятности события А, если известно, что событие Нi произошло
Формула полной вероятности
Р(В/А) =
, при Р(В) > 0
Pn(k) = Сnkpkqn-k, где Сnk = n! / k!(n-k)! – число сочетаний из n по k, р – вероятность события А, q – вероятность противоположного события a
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
Нормальное распределение n(a,s)
Р(êХ – mx ê³ a ) £
, где Х – случайная величина, имеющая конечные математическое ожидание mX и дисперсию DX, а > 0
Нормированное и центрированное нормальное распределение
плотность распределения случайной величины имеет вид:
, где m, σ – параметры (σ > 0)
Логарифмически нормальное распределение
плотность распределения случайной величины имеет вид: f(x) = ![]()
![]()
плотность распределения случайной величины имеет вид:
, где m, σ – параметры распределения
Теория вероятностей и математическая статистика (СПО, курс 1)
Установите соответствие между профессиональными терминами и их определениями:
Вероятность пересечения двух событий А и В
если пересечение Hi Ç Hj = Æ для i ¹ j , i,j = 1,2,…, n, и сумма вероятностей Р(Н1) + Р(Н2) + …+ Р(Нn ) = 1
система S подмножеств, для которой выполнены условия: а) система S содержит достоверное и невозможное события; б) если системе S принадлежат события А и В, то ей принадлежат также события А×В, А + В, АВ
наступление одного события не изменяет вероятность наступления другого: Р(АВ) = Р(А)×Р(В), Р(А/В) = Р(А), Р(В/А) = Р(В)
Полная группа событий Н1, Н2, … , Нn
если Р(А) > 0 и Р(В) > 0, то Р(АВ) = Р(В), Р(А/В) = Р(А)×Р(В/А)
![]() |
![]() |
Детали файла
| Имя файла: | 4192.Экз.01;ЭЭ.01;1 |
| Размер: | 373 Kb |
| Дата публикации: | 2015-03-09 04:21:35 |
| Описание: | |
| Математическая статистика — Электронный экзамен
Список вопросов теста (скачайте файл для отображения ответов): 10 % всех мужчин и 5 % женщин дальтоники. Число мужчин и женщин одинаково. Вероятность того, что наугад выбранное лицо оказалось дальтоником равна: DX = 3, тогда D(2x + 5) равна: (наберите десятичную дробь). (Наберите десятичную дробь). Подберите правильный ответ В) Математическое ожидание суммы случайной величины Х и постоянной С равно M (X + C) = MX С помощью метода наименьших квадратов по этим точкам строится прямая. Эта прямая для прибыли в мае даст значение (для получения этого значения строить прямую не надо) (наберите число) Верны ли утверждения? Тогда число вариант xi = 1 в выборке равно_____ наберите число Тогда число вариант в выборке равно______ наберите число медиана равна: (наберите число). Медина равна: (наберите число). По виду гистограммы можно предполагать, что генеральная совокупность, из которой произведена выборка, имеет распределение: Медиана равна (наберите число). Вероятности равны: равны: При проверке гипотезы о том, что генеральное распределение – равномерное на отрезке [0,1], по выборке объема 100 построили такую таблицу частот: Можно ли утверждать, что гипотеза о виде распределения по критерию χ2 проходит? Чему равно значение статистики, по которой оценивается мера расхождения? Можно ли утверждать, что гипотеза о виде распределения по критерию Колмогорова проходит на уровне значимости 0,05? Чему равно значение статистики, по которой оценивается мера расхождения? N X Y 1 4 –2 N X Y 1 3 9 (наберите число )
= , тогда |
|
| Для скачивания этого файла Вы должны ввести код указаный на картинке справа в поле под этой картинкой —> | |
| ВНИМАНИЕ: | |
| Нажимая на кнопку «Скачать бесплатно» Вы подтверждаете свое полное и безоговорочное согласие с «Правилами сервиса» | |
План.
1. Понятие нулевой гипотезы.
2. Общие принципы проверки статистических гипотез.
3. Понятие гипотезы в педагогике.
4.1 Понятие нулевой и альтернативной гипотезы
Поскольку статистика как
метод исследования имеет дело с данными, в которых интересующие
исследователя закономерности искажены различными случайными
факторами, большинство статистических вычислений сопровождается проверкой
некоторых предположений или гипотез об источнике этих данных.
Статистическая гипотеза – это предположение о свойствах случайных величин или событий,
которое мы хотим проверить по имеющимся данным. Примеры статистических
гипотез в педагогических исследованиях:
Гипотеза 1. Успеваемость
класса стохастически (вероятностно) зависит от уровня обучаемости
учащихся.
Гипотеза 2. Усвоение
начального курса математики не имеет существенных различий у учащихся, начавших
обучение с 6 или 7 лет.
Гипотеза 3.
Проблемное обучение в первом классе эффективнее по сравнению с традиционной
методикой обучения в отношении общего развития учащихся.
Нулевая гипотеза – это основное
проверяемое предположение, которое обычно формулируется как отсутствие
различий, отсутствие влияние фактора, отсутствие эффекта, равенство нулю
значений выборочных характеристик и т.п. Примером нулевой гипотезы в педагогике
является утверждение о том, что различие в результатах выполнения двумя
группами учащихся одной и той же контрольной работы вызвано лишь случайными
причинами.
Другое проверяемое
предположение (не всегда строго противоположное или обратное первому)
называется конкурирующей или альтернативной
гипотезой. Так, для упомянутого выше примера гипотезы Н0 в
педагогике одна из возможных альтернатив Н1 будет
определена как: уровни выполнения работы в двух группах учащихся
различны и это различие определяется влиянием неслучайных факторов, например,
тех или других методов обучения.
Выдвинутая
гипотеза может быть правильной или неправильной, поэтому возникает
необходимость проверить ее. Так как проверку производят статистическими методами,
то данная проверка называется статистической.
При проверке
статистических гипотез возможны ошибки (ошибочные суждения) двух видов:
— можно
отвергнуть нулевую гипотезу, когда она на самом деле верна (так называемая ошибка первого рода);
— можно принять нулевую
гипотезу, когда она на самом деле не верна (так называемая ошибка второго рода).
Ошибка, состоящая в принятии нулевой
гипотезы, когда она ложна, качественно отличается от ошибки, состоящей в
отвержении гипотезы, когда она истинна. Эта разница очень существенна
вследствие того, что различна значимость этих ошибок. Проиллюстрируем вышесказанное
на следующем примере.
Пример 1. Процесс производства некоторого
медицинского препарата весьма сложен. Несущественные на первый взгляд
отклонения от технологии вызывают появление высокотоксичной побочной примеси.
Токсичность этой примеси может оказаться столь высокой, что даже такое ее
количество, которое не может быть обнаружено при обычном химическом анализе,
может оказаться опасным для человека, принимающего это лекарство. В результате,
прежде чем выпускать в продажу вновь произведенную партию, ее подвергают
исследованию на токсичность биологическими методами. Малые дозы лекарства
вводятся некоторому количеству подопытных животных, например, мышей, и результат
регистрируют. Если лекарство токсично, то все или почти все животные гибнут. В
противном случае норма выживших велика.
Исследование лекарства может привести
к одному из возможных способов действия: выпустить партию в продажу (а1),
вернуть партию поставщику для доработки или, может быть, для уничтожения (а2).
Ошибки двух видов, связанные с
действиями а1 и а2 совершенно различны, различна и
важность избегания их. Сначала рассмотрим случай, когда применяется действие а1,
в то время когда предпочтительнее а2. Лекарство опасно для пациента,
в то время как оно признано безопасным. Ошибка этого вида может вызвать смерть
пациентов, употребляющих этот препарат. Это ошибка первого рода, так как нам
важнее ее избежать.
Рассмотрим случай когда
предпринимается действие а2, в то время когда а1 является
более предпочтительным. Это означает, что вследствие неточностей в проведении
эксперимента партия нетоксичного лекарства классифицировалась как опасная.
Последствия ошибки могут выражаться в финансовом убытке и в увеличении
стоимости лекарства. Однако случайное отвержение совершенно безопасного
лекарства, очевидно, менее нежелательно, чем, пусть даже изредка происходящие
гибели пациентов. Отвержение нетоксичной партии лекарства – ошибка второго
рода.
Допустимая вероятность
ошибки первого рода (Ркр) может быть равна 5% или 1% (0.05 или 0.01).
Уровень значимости – это вероятность ошибки
первого рода при принятии решения (вероятность ошибочного отклонения нулевой
гипотезы).
Альтернативные гипотезы принимаются тогда и только
тогда, когда опровергается нулевая гипотеза. Это бывает в случаях, когда
различия, скажем, в средних арифметических экспериментальной и контрольной
групп настолько значимы (статистически достоверны), что риск ошибки отвергнуть
нулевую гипотезу и принять альтернативную не превышает одного из трех принятых уровней
значимости статистического вывода:
первый уровень — 5% (р=5%); где допускается риск
ошибки в выводе в пяти случаях из ста теоретически возможных таких же
экспериментов при строго случайном отборе испытуемых для каждого эксперимента;
второй уровень — 1%, т. е. соответственно допускается
риск ошибиться только в одном случае из ста;
третий уровень — 0,1%, т. е. допускается риск ошибиться
только в одном случае из тысячи.
Последний уровень значимости предъявляет очень высокие
требования к обоснованию достоверности результатов эксперимента и потому редко
используется. В педагогических исследованиях, не нуждающихся в очень высоком
уровне достоверности, представляется разумным принять 5% уровень значимости.
Статистика критерия (Т) — некоторая функция
от исходных данных, по значению которой проверяется нулевая гипотеза. Чаще
всего статистика критерия является числовой функцией, но она может быть и любой
другой функцией, например, многомерной функцией.
Всякое правило, на основе которого отклоняется или
принимается нулевая гипотеза называется критерием для проверки данной
гипотезы. Статистический критерий (критерий) – это случайная величина,
которая служит для проверки статистических гипотез.
Критическая область – совокупность значений критерия,
при котором нулевую гипотезу отвергают. Область
принятия нулевой гипотезы (область
допустимых значений) – совокупность
значений критерия, при котором нулевую гипотезу принимают. При справедливости
нулевой гипотезы вероятность того, что статистика критерия попадает в область
принятия нулевой гипотезы должна быть равна 1-Ркр.
4.2 Общие принципы проверки статистических гипотез
Процедура проверки нулевой гипотезы в общем случае
включает следующие этапы:
1.
задается допустимая вероятность ошибки первого рода (Ркр=0,05)
2.
выбирается статистика критерия (Т)
3.
ищется область допустимых значений
4. по
исходным данным вычисляется значение статистики Т
5. если Т (статистика критерия) принадлежит
области принятия нулевой гипотезы, то нулевая гипотеза принимается (корректнее
говоря, делается заключение, что исходные данные не противоречат нулевой
гипотезе), а в противном случае нулевая гипотеза отвергается и принимается
альтернативная гипотеза. Это основной принцип проверки всех
статистических гипотез.
Обычно первые три этапа выполняют
профессиональные математики, а последние два – пользователи для своих частных
данных.
В современных статистических пакетах на
ЭВМ используются не стандартные уровни значимости, а уровни, подсчитываемые
непосредственно в процессе работы с соответствующим статистическим методом. Эти
уровни, обозначенные буквой P, могут иметь различное
числовое выражение в интервале от 0 до 1, например, 0,7 0,23 0,012. Понятно,
что в первых двух случаях полученные уровни значимости слишком велики и
говорить о том, что результат значим нельзя. В последнем случае результаты
значимы на уровне 12 тысячных. Это достоверный результат.
При проверке
статистических гипотез с помощью статистических пакетов, программа выводит на
экран вычисленное значение уровня значимости Р и подсказку о возможности
принятия или неприятия нулевой гипотезы.
Если вычисленное значение
Р превосходит выбранный уровень Ркр,
то принимается нулевая гипотеза, а в противном случае — альтернативная
гипотеза. Чем меньше вычисленное значение Р, тем более исходные данные
противоречат нулевой гипотезе.
Число степеней свободы у какого-либо параметра определяют
как число опытов, по которым рассчитан данный параметр, минус количество
одинаковых значений, найденных по этим опытам независимо друг от друга.
Величина Ф называется мощностью критерия и
представляет собой вероятность отклонения неверной нулевой гипотезы, то есть
вероятность правильного решения. Мощность критерия – вероятность
попадания критерия в критическую область при условии, что справедлива
альтернативная гипотеза. Чем больше Ф, тем вероятность ошибки 2-го рода меньше.
4.3 Понятие гипотезы в педагогике
Гипотеза исследования – методологическая характеристика
исследования, научное предположение, выдвигаемой для объяснения какого-либо
явления и требующее проверки на опыте для того, чтобы стать достоверным научным
знанием. От простого предположения гипотеза отличается рядом признаков. К ним
относят:
— соответствие фактам, на основе которых и для
обоснования которых она создана
— проверяемость
— приложимость к возможно более широкому кругу явлений
— относительная простота.
В гипотезе органически сливаются два момента:
выдвижение некоторого положения и последующее логическое и практическое
доказательство.
Педагогическая гипотеза (научное предположение о
преимуществе того или иного метода) в процессе статистического анализа
переводится на язык статистической науки и заново формулируется, по меньшей
мере, в виде двух статистических гипотез.
Возможны два типа гипотез:
первый тип — описательные гипотезы, в которых описываются
причины и возможные следствия. Второй тип — объяснительные: в
них дается объяснение возможным следствиям из определенных причин, а также
характеризуются условия, при которых эти следствия обязательно последуют, т. е.
объясняется, в силу каких факторов и условий будет данное следствие.
Описательные гипотезы не обладают предвидением, а объяснительные обладают таким
свойством. Объяснительные гипотезы выводят исследователей на предположения о
существовании определенных закономерных связей между явлениями,
факторами и условиями.
Гипотезы в педагогических
исследованиях могут предполагать, что одно из средств (или группа их) будет более
эффективным, чем другие средства. Здесь гипотетически
высказывается предположение о сравнительной эффективности средств,
способов, методов, форм обучения.
Более высокий уровень гипотетического предсказания
состоит в том, что автор исследования высказывает гипотезу о том, что какая-то
система мер будет не только лучше другой, но и из
ряда возможных систем она кажется оптимальной с точки зрения определенных
критериев. Такая гипотеза нуждается в еще более
строгом и оттого более развернутом доказательстве.

