Ftest(F檢驗,P值求取)

         F檢驗(F-test),最常用的別名叫做聯合假設檢驗(英語:joint hypotheses test),此外也稱方差比率檢驗、方差齊性檢驗。它是一種在假設(null hypothesis, H0)之下,統計值服從F-分佈的檢驗。

F檢驗的計算公式:


p值的計算:

       p值的計算是與假設檢驗有着密不可分的關係,p值爲結果可信水平的一個遞減指標,p值越大,我們越不能以爲樣本中變量的關聯是總體中各變量關聯的可靠指標。p值是將察看結果覺得有效即具有總體代表性的犯錯概率。如p=0.05提醒樣本中變量關聯有5%的可能是由於偶然性造成的。即假設總體中任意變量間均無關聯,我們反覆相似試驗,會發現約20個試驗中有一個試驗,我們所研討的變量關聯將等於或強於我們的實驗結果。(這並不是說如果變量間存在關聯,我們可得到5%或95%次數的雷同結果,當總體中的變量存在關聯,反覆鑽研和發明關聯的可能性與設計的統計學效率有關。)在許多鑽研範疇,0.05的p值通常被以爲是可接收過錯的邊界程度。

讓我們用一個統計學的例子來描述p值的求取過程:

例如:假設某製藥公司斷言,鼾克能夠在2周內治癒90%的患者。恰好一位醫生在給患者開治療藥物時隨機抽取了15名患者的治療情況,統計他們是否被治癒,結果如下:

是否治癒

頻數

11

4

根據抽樣結果,這名醫生對該藥物的治療效果表示失望,因此她想要否決該製藥公司的斷言。

1.確定原假設和備擇假設

      那麼她如果想要拒絕這個推論就需要檢驗鼻鼾藥物是否至少能治癒90%的患者,因此原假設爲:p=90%.即(H0:p=0.9)

而與原假設對立的結論被統計學稱爲備擇假設,一般用H1表示。因此有醫生認爲製藥公司對療效的判斷不準確,她認爲治癒率不會達到90%,低於90%的概率比較大。此時我們能夠確定備擇假設爲H1:p<0.9.

2.選擇檢驗統計量

       由於我們需要檢驗是否有充足的證據反駁原假設。辦法是:首先假設H0爲真,然後尋找不利於H0的證據。在針對上述案例中,我們假設治癒概率爲0.9,在X個樣本人數中隨機抽取15名患者的治療情況,此時的X就稱爲檢驗統計量。因此檢驗統計量將服從二項分佈,即:X~B(15,0.9)。而我們想要拒絕原假設又怎麼辦呢,這就需要根據樣本結果,然後計算髮生這個結果的概率—此時就需要求拒絕域來實現這一目的了。

3.確定拒絕域

      假設檢驗的拒絕域是一組數值,這組數值給出了反駁原假設的最極端的證據。再讓我們回到醫生的樣本中,以便了解拒絕域的使用方法。如果治癒人數爲90%或90%以上,這就與製藥公司的斷言吻合了。隨着治療人數的下降,製藥公司的斷言爲真的可能性越來越小。

     下面是概率分佈:

1)何時能夠拒絕製藥公司的斷言呢?

     樣本中得到成功治癒的患者人數越少,就可以用於反駁製藥公司斷言的證據就越有力。問題是:這些證據的強度達到多大時,我們能夠堅決地拒絕原假設?

我們需要通過某種方法指出何時能夠合理的拒絕原假設---指定一個拒絕域即可實現這一目的。如果鼻鼾患者的治癒人數位於拒絕域以內,我們就說有足夠的證據可以反駁原假設;如果鼻鼾患者的治癒人數位於拒絕域以外,我們就承認沒有足夠的證據可以反駁原假設,並接受制藥公司的斷言。我們把拒絕域的分界點稱爲“c”----臨界值。

2)如何選擇臨界值

     提到臨界值,就不得不談下顯著性水平。這也是求取拒絕域必須先定下的參數,檢驗的顯著性水平所量度的是一種願望,即:希望在樣本的結果的不可能程度達到多大時,就拒絕原假設H1.像置信區間的置信水平一樣,顯著性水平以百分數表示。

假設我們想以5%爲顯著性水平檢驗只要公式的斷言,這說明我們選取的拒絕域應使得“鼻鼾患者的治癒人數小於c”的概率小於0.05,即概率分佈最低端的5%部分。


顯著性水平通常用希臘字母α表示。α越小,爲了拒絕H0,樣本結果需要達到的不可能程度越高。

所以上述過程的公式化表達爲:

一般情況下α由人爲確定,概率的值也可以通過查表的方式獲取。

補充小知識(單邊檢驗,雙邊檢驗):

      兩者的區別主要看X<c之間的符號,不等於時候爲雙邊檢驗,文字表達有點囉嗦,直接上圖吧!

單邊檢驗:

雙邊檢測:

4.求取p值

      P值的求取取決於拒絕域和檢驗統計量。對於鼾克檢驗來說,治癒人數爲11人,而拒絕域位於分佈的最低端,於是P值爲(P(X<=11)),其中X爲樣本中的治癒人數的分佈。

由於顯著水平爲5%,說明如果P(X<=11)小於0.05,則落在拒絕域中,這時我們可以拒絕原假設。

要計算P的值,這時我們要回想起前面我們談到了X是服從B(15,0.9)的二項分佈的,因此我們的P(X<=11)的計算結果就爲:

好了,最終我們求得p值爲0.0555.此時的樣本不在拒絕域內,說明製藥廠的斷言還不足以被推翻。



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