1、零假设


首先假定零假设成立,然后求出某统计量达到如此极端的概率是多少


定义零假设,如果得到的值大于表上的值,则出现零假设的概率很小,则拒绝零假设


2、假设检验


2.1、T检验


总体标准差σ未知的正态分布。



单总体检验和 双总体检验。

(1)单总体检验


当总体分布是正态分布,如总体标准差未知且样本容量小于30,那么样本平均数与总体平均数的离差统计量呈t分布。


t统计量公式为:

$$t = \frac{\overline{x}-μ}{S/\sqrt{n}}\sim t(n-1)$$



由于t统计量服从自由度为n-1的t分布,在算出结果后可以通过查表得到“P值”,


这个结果表明,在整体均值为μ的情况下,样本均值X小于μ的概率不足“P值”,则能拒绝原假设。


(2)双总体样本检验,包括独立样本t检验和配对样本t检验


独立样本t检验:


检验两个独立样本所代表的总体均值差异是否显著。


适用条件:


1.两样本均来自于正态总体


2.两样本相互独立


3.满足方差齐性(通过方差齐性检验)


方差齐性检验(Homogeneity of variance test)是数理统计学中检查不同样本的总体方差是否相同的一种方法。其基本原理是先对总体的特征作出某种假设,然后通过抽样研究的统计推理,对此假设应该被拒绝还是接受作出推断。常用 方法有:Hartley检验、Bartlett检验、修正的Bartlett检验


统计量:



$$t = \frac{\overline{x}-\overline{y}}{^{S_{w}}\sqrt{\frac{1}{m}+\frac{1}{n}}}\sim t(m+n-2)$$
其中
$$S_{w} = \frac{1}{m+n+1}[(m-1)S_{1}^{2}+(n-1)S_2^2]$$

2.2、F检验

F检验又叫方差齐性检验,目的是判断两个样本的总体方差是否相等,计算双总体样本检验的前提条件。

2.3、卡方检验

卡方检验是一种用途很广的计数资料的假设检验方法。它属于非参数检验的范畴,主要是比较两个及两个以上样本率( 构成比)以及两个分类变量的关联性分析。



通过简单的统计我们得出喝牛奶组和不喝牛奶组的感冒率为30.94%和25.00%,两者的差别可能是抽样误差导致,也有可能是牛奶对感冒率真的有影响。

为了确定真实原因,我们先假设喝牛奶对感冒发病率是没有影响的,即喝牛奶喝感冒时独立无关的,所以我们可以得出感冒的发病率实际是(43+28)/(43+28+96+84)= 28.29%

 

感冒人数

未感冒人数

合计

感冒率

喝牛奶组

43

96

139

30.94%

不喝牛奶组

28

84

112

25.00%

合计

71

180

251

28.29%

所以,理论的四格表应该如下表所示:


 

感冒人数

未感冒人数

合计

喝牛奶组

=139*0.2829

=139*(1-0.2829)

139

不喝牛奶组

=112*0.2829

=112*(1-0.2829)

112


即下表:


 

感冒人数

未感冒人数

合计

喝牛奶组

39.3231

99.6769

139

不喝牛奶组

31.6848

80.3152

112

合计

71

180

251

卡方检验


卡方检验的计算公式为:

$$X^2 = \sum\frac{(A-T)^2}{T}$$

其中,A为实际值,T为理论值。

x2用于衡量实际值与理论值的差异程度(也就是卡方检验的核心思想),包含了以下两个信息:


1. 实际值与理论值偏差的绝对大小(由于平方的存在,差异是被放大的)


2. 差异程度与理论值的相对大小

根据卡方检验公式我们可以得出例1的卡方值为:

卡方 = (43 - 39.3231)平方 / 39.3231 + (28 - 31.6848)平方 / 31.6848 + (96 - 99.6769)平方 / 99.6769 + (84 - 80.3152)平方 / 80.3152 = 1.077


卡方分布的临界值:


上一步我们得到了卡方的值,但是如何通过卡方的值来判断喝牛奶和感冒是否真的是独立无关的?也就是说,怎么知道无关性假设是否可靠?

答案是,通过查询卡方分布的临界值表。


这里需要用到一个自由度的概念,自由度等于V = (行数 - 1) * (列数 - 1),对四格表,自由度V = 1。


对V = 1,喝牛奶和感冒95%概率不相关的卡方分布的临界概率是:3.84。即如果卡方大于3.84,则认为喝牛奶和感冒有95%的概率不相关。

显然1.077<3.84,没有达到卡方分布的临界值,所以喝牛奶和感冒独立不相关的假设不成立。


python算t检验的p值 t检验怎么求p值_标准差


3、自由度

定义:自由变动的样本观测值的数目


自由度的设定是出于这样一个理由:在总体平均数未知时,用样本平均数去计算离差(常用小s)会受到一个限制——要计算标准差(小s)就必须先知道样本平均数,而样本平均数和n都知道的情况下,数据的总和就是一个常数了。所以,“最后一个”样本数据就不可以变了,因为它要是变,总和就变了,而这是不允许的。至于有的自由度是n-2什么的,都是同样道理。


    在计算作为估计量的统计量时,引进一个统计量就会失去一个自由度。


    通俗点说,一个班上有50个人,我们知道他们语文成绩平均分为80,现在只需要知道49个人的成绩就能推断出剩下那个人的成绩。你可以随便报出49个人的成绩,但是最后一个人的你不能瞎说,因为平均分已经固定下来了,自由度少一个了。



4、总结

本文介绍了零假设的概念;几种常用的检验方式,包括:T检验,F检验,卡方检验;自由度的概念,至于不甚清晰的地方以后再补充。