区间检验 统计学
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统计学中的假设检验与置信区间统计学中最常用的方法就是假设检验和置信区间,它们是常见的统计推断方法,常用于判断总体参数是否满足某种假设或估计总体参数。
在不同的场景下,假设检验和置信区间都有非常重要的应用,本文将深入探讨它们的原理和应用。
假设检验假设检验是一种通过样本推断总体参数是否满足某种假设的方法,我们通常会根据样本推断总体参数的值,然后尝试去证伪原来的假设。
其中,假设又分为零假设和备择假设,我们通常来验证零假设是否成立。
在进行假设检验之前,我们需要先确定显著性水平,通常设定为5%或1%。
在假设检验的过程中,如果得到的P值小于设定的显著性水平,则可以拒绝原来的零假设。
例如,对于一组数据,我们要验证其均值是否等于30,其中零假设为均值等于30,备择假设为均值不等于30。
如果得到的P值小于设定的显著性水平,即P < 0.05,我们可以拒绝零假设,认为该数据的均值不等于30。
置信区间置信区间是指在一定置信水平下,总体参数的估计范围。
一般情况下,我们希望用样本数据去推断总体参数,但因为样本的局限性,我们无法确定总体参数的真实值,只能给出一个范围,这个范围就是置信区间。
置信区间的计算方法通常分为两种:参数法和非参数法。
参数法通常用于正态总体或样本量大于30的情况,非参数法则适用于小样本或未知总体分布的情况。
例如,我们要估计某城市成年人的平均收入,样本数据总共100个人,根据样本数据可以得到平均收入为5000元/月,标准差为1000元/月。
如果我们希望在95%的置信水平下估计总体平均收入,那么置信区间的计算公式为:置信区间 = 样本平均数 ± Z值 ×标准误差其中,Z值为95%置信水平下的标准正态分布的分位数,一般为1.96;标准误差是指样本平均数的标准误差,可以通过标准差除以样本量的平方根来计算。
通过计算,置信区间为:5000 ± 1.96 × (1000 / 10) = (4679, 5321)也就是说,在95%的置信水平下,我们可以估计该城市成年人的平均收入范围为4679元/月到5321元/月之间。
统计学区间估计
统计学区间估计是一种基于样本数据的推断方法,用于估计总体参数的取值范围,通常使用置信区间来描述这个范围。
在统计学中,区间估计是一种比点估计更加精确的方法,因为它考虑了样本误差和不确定性的影响。
区间估计的过程可以分为以下几步:首先,选择一个统计量作为总体参数的估计值,例如样本均值或比例。
其次,计算这个统计量的标准误差和置信水平,这可以用来确定置信区间的宽度。
最后,根据样本数据计算置信区间的上限和下限,使得总体参数的真实值有一定的概率落在这个区间内。
值得注意的是,置信区间的宽度和置信水平是相互关联的,一般来说,提高置信水平会导致置信区间变宽,而降低置信水平则会使置信区间变窄。
因此,在进行区间估计时,需要权衡置信度和估计精度的关系,选择最合适的置信水平。
最后,需要注意的是,区间估计只能用来估计总体参数的取值范围,并不能确定总体参数的具体取值。
如果需要确定总体参数的具体取值,需要进行假设检验等其他方法。
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统计学中的区间估计方法及其应用统计学是一门研究数据收集、分析和解释的学科。
在统计学中,区间估计是一种常用的方法,用于估计总体参数的范围。
本文将介绍区间估计的基本概念和常见方法,并探讨其在实际应用中的意义。
一、区间估计的基本概念区间估计是通过样本数据对总体参数进行估计,并给出一个范围,使得该范围内有一定的置信水平包含真实的总体参数值。
常见的区间估计方法有点估计法、区间估计法和极大似然估计法等。
点估计法是通过样本数据计算得到一个点估计值,作为总体参数的估计值。
例如,通过样本均值估计总体均值,通过样本方差估计总体方差等。
区间估计法是在点估计的基础上,给出一个置信区间,该区间包含了总体参数的真实值。
置信区间的计算依赖于样本数据的分布和样本容量等因素。
极大似然估计法是通过最大化似然函数,寻找最有可能生成观测数据的参数值。
该方法常用于对总体分布的参数进行估计。
二、常见的区间估计方法1. 正态分布的区间估计在正态分布的区间估计中,常用的方法有Z检验和T检验。
Z检验适用于大样本,T检验适用于小样本。
这两种方法都是基于正态分布的性质,通过计算样本均值与总体均值之间的差异,得出置信区间。
2. 二项分布的区间估计对于二项分布的区间估计,常用的方法是Wald区间估计和Wilson区间估计。
Wald区间估计是基于正态近似的方法,适用于大样本。
Wilson区间估计是一种修正的方法,适用于小样本。
3. 指数分布的区间估计对于指数分布的区间估计,常用的方法是对数似然比法和置信上限法。
对数似然比法是通过最大化似然函数,得到参数的估计值,并计算置信区间。
置信上限法是寻找参数的最大值,使得观测值在该上限下的概率达到一定的置信水平。
三、区间估计的应用意义区间估计在实际应用中具有重要的意义。
首先,区间估计提供了对总体参数范围的估计,使得我们能够更准确地了解总体的特征。
其次,区间估计能够帮助我们进行决策和预测。
例如,在市场调研中,我们可以通过区间估计来估计产品的需求量,从而制定合理的生产计划。
统计学假设检验与置信区间统计学假设检验与置信区间是统计学中两个重要且常用的概念。
它们的主要作用是在样本数据的基础上对总体的特征进行推断和判断。
本文将从统计学假设检验和置信区间的定义、计算方法以及实际应用等方面进行论述。
一、统计学假设检验的基本概念统计学假设检验是用统计原理对总体的某个特征进行推断和判断的一种方法。
其基本思想是:根据样本数据推断总体参数,然后进行统计推断,判断总体参数是否满足某个事先给定的假设。
在进行统计学假设检验时,我们常常会对总体均值、总体比例、总体方差等进行检验。
对于总体均值的检验,通常会使用t检验、z检验等方法;对于总体比例的检验,则常常使用卡方检验、比例检验等方法;而总体方差的检验则可以使用F检验等方法。
根据具体的问题和数据类型,我们可以选择适当的检验方法进行分析。
二、统计学假设检验的步骤统计学假设检验通常包括以下几个步骤:1. 提出原假设和备择假设。
原假设(H0)是对总体参数的一个假设,备择假设(H1)则是对原假设的一个反面假设。
通常情况下,原假设被假定为不成立或不满足的情况,而备择假设则是我们要进行推断和判断的目标。
2. 选择合适的统计量。
在假设检验中,我们需要选择适当的统计量来对总体参数进行估计和判断。
根据检验的要求和数据的特点,我们可以选择t统计量、z统计量、卡方统计量等。
3. 设置显著性水平。
显著性水平通常用α表示,表示我们允许出现的错误的概率。
常用的显著性水平有0.05和0.01。
4. 计算检验统计量的观察值。
根据样本数据进行计算,得到检验统计量的观察值。
5. 判断拒绝域。
根据显著性水平和检验的方法,判断处于拒绝域的观察值,如果观察值落入拒绝域内,则拒绝原假设,否则不拒绝。
6. 得出结论。
根据观察值的判断结果,得出对原假设的结论。
三、置信区间的基本概念置信区间是指对总体参数的估计范围,用于描述样本对总体的推断和判断。
在统计学中,置信区间通常由点估计和标准误差构成。
区间估计在统计学中的重要性解析统计学是一门应用广泛的学科,它研究如何收集、整理、分析和解释数据。
在统计学中,区间估计是一种重要的方法,用于估计总体参数的范围。
本文将对区间估计的概念、应用和重要性进行解析。
一、区间估计的概念区间估计是统计学中一种用于估计总体参数的方法。
总体参数是指用于描述总体特征的数值,例如总体均值、总体比例等。
由于总体参数很难直接获得,因此需要通过样本来进行估计。
区间估计通过样本统计量和抽样分布的性质,给出一个参数范围,称为置信区间,该区间内有一定的概率包含真实的总体参数值。
二、区间估计的应用区间估计在实际应用中具有广泛的用途。
例如,在医学研究中,研究人员可以利用区间估计来估计某种药物的治疗效果。
他们可以通过随机选择一部分患者,给予药物治疗,并通过对比实验组和对照组的数据,利用区间估计来估计药物的疗效范围。
在市场调研中,区间估计也被广泛应用。
研究人员可以通过抽取一部分消费者的意见和反馈,利用区间估计来估计市场上某种产品的受欢迎程度。
这样可以帮助企业制定更加准确的市场策略。
三、区间估计的重要性区间估计在统计学中具有重要的地位和作用。
首先,区间估计提供了一个参数范围,而不是一个点估计。
这样可以更加客观地反映估计的不确定性。
如果只提供一个点估计,可能会忽略了估计的误差范围,导致结果的不准确。
其次,区间估计可以通过置信水平来控制估计的准确性。
置信水平是指在重复抽样下,置信区间包含真实参数的概率。
常见的置信水平有95%和99%。
通过选择不同的置信水平,可以控制估计的准确性和可靠性。
此外,区间估计还可以用于假设检验。
假设检验是统计学中常用的方法,用于判断样本数据是否支持某个假设。
在假设检验中,可以利用区间估计来判断总体参数是否在某个范围内。
如果置信区间与假设的范围重叠,说明数据支持该假设;反之,说明数据不支持该假设。
最后,区间估计还可以帮助决策者进行决策。
在实际应用中,决策者往往需要面对不确定性和风险。
统计学中的假设检验与置信区间统计学中的假设检验与置信区间是两个重要的概念,用于分析样本数据并对总体参数进行推断。
假设检验是一种统计推断方法,用于判断某个断言是否成立或者拒绝。
而置信区间则是用于估计总体参数的范围。
一、假设检验假设检验是一种基于样本数据对总体假设进行推断的方法。
其基本思想是:首先提出一个关于总体参数的假设,然后通过样本数据的分析来判断该假设是否成立。
在进行假设检验时,首先需要提出原假设(H0)和备择假设(H1)。
原假设是我们希望得到支持的假设,而备择假设则是我们希望进行反驳的假设。
然后,选择一个合适的检验统计量,根据该统计量的取值,计算出相应的P值。
若P值小于预先设定的显著性水平(通常为0.05),则拒绝原假设,否则接受原假设。
举个例子来说,假设我们要检验某个新药物的疗效是否优于传统药物。
原假设可以是该药物的疗效不优于传统药物,备择假设可以是该药物的疗效优于传统药物。
然后,收集一部分病人的数据,计算出适当的统计量,并根据该统计量的取值计算出P值,用以判断是否拒绝原假设。
二、置信区间置信区间是用于对总体参数的范围进行估计的方法。
它给出了一个范围,该范围内包含了可能的参数值,并以一定的置信水平(通常为95%)表示。
计算置信区间的方法有很多种,最常用的是基于正态分布的方法。
该方法假设样本数据近似服从正态分布,通过样本均值和样本标准差的计算,结合正态分布的性质,可以计算出一个置信区间,用于估计总体参数。
举个例子来说,我们想要估计某个城市的平均工资水平。
收集到了一部分居民的工资数据,计算出样本均值和样本标准差,然后使用正态分布的方法计算出一个置信区间,例如95%的置信区间为(1000, 2000),表示我们对于总体平均工资的估计范围在1000到2000之间,且有95%的置信水平。
三、假设检验与置信区间的联系假设检验与置信区间在某种程度上可以互相转化和补充。
在假设检验中,我们可以根据置信区间来判断原假设的合理性。
置信区间与假设检验统计学是一门研究如何收集、分析、解释和呈现数据的学科。
在统计学中,置信区间和假设检验是两个重要的概念和工具,用于对数据进行推断和推断性判断。
本文将介绍置信区间和假设检验的基本概念、应用场景以及具体步骤。
一、置信区间置信区间是统计学中用于估计总体参数的一种方法。
它是通过对样本数据进行分析,得出一个区间范围,称为置信区间,该区间内包含了总体参数值的估计范围。
置信区间通常由两个值表示,上限和下限,例如:[a, b]。
其中,a和b为计算得出的数值,表示总体参数值在该区间内的估计范围。
置信区间的宽度由置信水平和样本大小决定。
一般来说,置信水平越高,置信区间越宽;样本大小越大,置信区间越窄。
置信区间的应用场景广泛,常见于总体均值、总体比例、总体方差等参数的估计。
例如,我们可以通过抽取一部分样本数据,并计算得出置信区间来估计总体均值。
二、假设检验假设检验是统计学中用于判断总体参数假设是否成立的方法。
它基于样本数据,通过计算得出一个统计量,再与一个已知的分布进行比较,从而推断总体参数是否存在显著差异或关联。
假设检验通常涉及两个假设,零假设(H0)和备择假设(H1)。
零假设是默认的假设,我们对其真实性进行检验;备择假设是与零假设相对立的假设,我们希望通过数据来支持备择假设。
假设检验的步骤一般包括:1. 根据问题确定零假设和备择假设;2. 选择一个适当的统计量,例如均值差异的t统计量或比例差异的Z统计量;3. 根据样本数据计算统计量的值;4. 建立一个比较分布,例如t分布或Z分布,以及显著性水平;5. 根据比较分布,计算得出拒绝域的临界值;6. 比较统计量的值和拒绝域的临界值,得出是否拒绝零假设的结论。
假设检验的结果通常有两种:拒绝零假设和接受零假设。
拒绝零假设意味着有足够的证据支持备择假设,我们认为总体参数存在显著差异或关联;接受零假设意味着数据不足以支持备择假设,我们认为总体参数不存在显著差异或关联。
统计推断中的区间估计及假设检验方法统计推断是统计学的基础,它是关于如何从样本数据中推断总体特性的学科。
在统计推断中,区间估计和假设检验是两个最常用的方法。
一、区间估计区间估计是用来确定总体参数估计值的可信程度或置信程度的方法。
在区间估计中,我们通过计算样本均值等统计量来得到总体参数的估计,并且使用置信区间来表示这个估计的正确程度。
1. 置信区间置信区间是一个范围,它包含了总体参数的真值的估计范围。
在确定置信区间时,我们需要设定置信水平,来说明总体参数估计的可信程度。
一般常用的置信水平是95%或99%。
如果我们设定置信水平为95%,那么总体参数的真值有95%的概率在置信区间内。
2. 区间估计的应用区间估计常用于总体均值、总体方差、总体比例等参数的估计中。
比如,在一个人口调查中,我们希望估计某个地区的平均身高,那么我们可以利用所得到的样本身高数据进行区间估计。
二、假设检验假设检验是用来检验总体参数与某个特定值之间关系的方法,从而判断总体参数是否具有某种特定性质。
在假设检验中,我们首先假设总体参数具有某种特定值,然后根据样本数据判断这个假设是否成立。
1. 假设检验的步骤假设检验的步骤通常包括以下几个步骤:(1)建立假设首先,我们需要建立假设。
一般来说,我们会有一个原假设和一个备择假设。
原假设通常表示我们要检验的总体参数符合某种特定值,而备择假设则表示总体参数不符合这个特定值。
(2)确定检验统计量确定检验统计量是根据样本数据计算出来的一个统计量,它可以用于检验假设。
通常情况下,我们选择t检验或者z检验作为检验统计量。
(3)设定显著水平显著水平通常用来表示我们在假设检验中所允许的错误概率。
常见的显著水平有0.05和0.01。
如果我们设定显著水平为0.05,那么我们允许出错的概率为5%。
(4)计算p值p值是在假设检验中非常重要的一个概念,它表示样本数据出现假设的可能性。
如果p值小于设定的显著水平,我们就拒绝原假设,否则我们不拒绝原假设。
§9.3 数值变量资料的统计推断《卫生学(7)》医学统计与流行病学系 骆福添一、均数的抽样误差与标准误【例】我们将某地14岁健康女生身高资料作为总体。
μ=155.40cm , σ=5.30cm• 样本1:120例,均数154.82 • 样本2:120例,均数155.41• 样本均数与总体均数(或样本均数之间)的差异称为均数的抽样误差(sampling error of mean )• 由于生物间的个体差异是客观存在的,因此抽样误差在抽样研究中是不可避免的,但有一定的规律可循♦ 从此总体随机抽取n =10的100个样本,可计算100个样本的均数,得频数分布如下:组段 151~ 152~ 153~ 154~ 155~ 156~ 157~ 158~ 159~ 频数1610182920862• 看出样本均数的分布近似服从正态分布 样本均数的均数为52.155=X ,64.1=X S♦ 统计学中把样本均数的标准差称为均数的标准误,简称为标准误(standard error ,SE )① 从正态总体中随机抽取例数为n 的样本,样本均数X 也服从正态分布;即使从偏态总体抽样,当n 足够大时(如n >30),X 也近似服从正态分布② 从均数μ,标准差σ的正态或偏态总体抽取例数为n 的样本,样本均数的总体均数为μ,标准差为x σ(9-18)1.68x σ=• 与从100个样本均数计算出的样本均数的标准差(即标准误)1.64cm 相近• σ未知,样本标准差S 作为σ的估计值(9-19)Luo :x σ称为理论标准误,x S 称为样本标准误 ■ 均数标准误的用途:① 衡量样本均数的可靠性。
均数标准误越小,说明样本均数与总体均数的差异程度越小,越可靠② 估计总体均数的置信区间(见本节中的三) ③ 用于均数的假设检验(见本章第四节)。
二、t 分布♦u 叫作标准正态变量,u 服从标准正态分布,简写为 N (0, 1)♦ 用x S 来估计x σ,对X 采用的不是u 变换而是t 变换(9-20)标准t 变量不服从u 分布,而是t 分布(t -distribution )♦ t 分布主要用于总体均数的区间估计及t 检验等。
表9-9 t 界值表自由度 概率P ν 双侧: 0.10 0.05 0.02 0.01 单侧: 0.05 0.025 0.01 0.005 16.31412.70631.82163.657-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 图9-7 不同自由度下t 分布图-3 -2 -1 0 1 2 3 图B 标准正态分布图2 2.920 4.303 6.965 9.9253 2.353 3.182 4.541 5.8414 2.132 2.776 3.747 4.6045 2.015 2.571 3.365 4.0326 1.943 2.447 3.143 3.7077 1.895 2.365 2.998 3.4998 1.860 2.306 2.896 3.3559 1.833 2.262 2.821 3.25010 1.812 2.228 2.764 3.16911 1.796 2.201 2.718 3.10612 1.782 2.179 2.681 3.05513 1.771 2.160 2.650 3.01214 1.761 2.145 2.624 2.97715 1.753 2.131 2.602 2.94716 1.746 2.120 2.583 2.92117 1.740 2.110 2.567 2.89818 1.734 2.101 2.552 2.87819 1.729 2.093 2.539 2.86120 1.725 2.086 2.528 2.84521 1.721 2.080 2.518 2.83122 1.717 2.074 2.508 2.81923 1.714 2.069 2.500 2.80724 1.711 2.064 2.492 2.79725 1.708 2.060 2.485 2.78726 1.706 2.056 2.479 2.77927 1.703 2.052 2.473 2.77128 1.701 2.048 2.467 2.76329 1.699 2.462 2.75630 1.697 2.457 2.75040 1.685 2.423 2.70450 1.676 2.403 2.67860 1.671 2.390 2.660…………500 1.648 1.965 2.586 …∞ 1.645 1.960 2.576 …三、总体均数的置信区间估计♦反映总体特征的统计指标称为参数(parameter)♦反映样本特征的统计指标称为统计量(statistic)1.点(值)估计(point estimation)例如样本均数X、样本标准差S是总体均数μ、总体标准差σ的点估计,即2.区间估计(interval estimation)•根据一定的置信度进行估计得到的区间,称为置信区间或可信区间(confidence interval ,CI)•可信度(confidence level)要预先确定,可用1-α表示,常用的可信度为95%(1)σ已知时,按正态分布原理(9-21)(2)σ未知、且样本例数较小时,一般按t 分布原理,95%置信区间为(9-22) (3)σ未知,但样本例数n 足够大时(9-23)例9-13 随机抽取某地健康男子20人,测得收缩压均数X =118.4mmHg ,标准差S =10.8mmHg ,试估计该地男子收缩压总体均数的95%置信区间。
▲本例自由度ν=n -1=20 -1=19,α=0.05,查t 界值表,得 t 0.05,19=2.093,代入公式9-22 (0.050.05,x x X t S X t S -+)=(118.4 2.093,118.4 2.093-⨯+⨯=(113.3,123.5)• 这种估计方法犯错误的风险约5%Luo :正态分布指标的表达问题(1)118.4±10.8 ←→ 不必注释(2)118.4±2.41 ←→ 一定要注释说明(SE 即x S 的英文符号)(3←→ 95%的(个体) x 分布在此范围(参考值)(4←→ 95%的(指标)X 分布在此范围(5←→ 95%的置信度估计μ在此区间 ♦“范围”指分布范围,“区间”指数轴上的一段四、假设检验的基本思想和步骤例9-14某地抽样调查了280名健康成年男性的血红蛋白含量,其均数为136.0g/L,标准差为6.0g/L。
已知正常成年男性血红蛋白的均数为140.0g/L。
试问能否认为该地抽样调查的280名成年男性的血红蛋白含量与正常成年男性的血红蛋白含量的均数不同?步骤:1. 建立检验假设H0和备择假设H1H0:μ=μ0(=140.0),即该地成年男性血红蛋白含量与全国的平均水平相同(相等)H1:μ≠μ0(本例双侧检验),即该地成年男性血红蛋白含量与全国的平均水平不相同(不相等)如果是单侧检验,则H1:μ>μ0 (或μ<μ0)2. 确定检验水准 =0.05(小概率界限)3. 选定检验方法和计算检验统计量按公式9-20计算检验统计量t值11.16X t155112800601400136nS-X t 0....-=-=μ=★ 本例为大样本,也可以用近似u 检验 4. 确定P 值和作出推断结论。
本例t 0.01,200=2.601,结论表述为:1 统计结论(H 1):不分高低(差异有统计学意义∕差异有显著性) 实际推论(H 1):决择高低(结合样本信息作出抉择)结语一、均数的抽样误差与标准误1. 均数的抽样误差是指样本均数与总体均数的差别(抽样.个体变异,不可避免.有规律)•从抽样实验、理论上:样本均数服从正态分布2(,)X N μσ2. 标准误是描述抽样误差大小的指标,等于标准差除以例数的平方根(从抽样实验、理论上看:标准误=样本均数的标准差)3. 应用:反映样本均数的代表性、估计置信区间、假设检验 二、t 分布1. 来源:X 服从正态,以S 代替σ的标准化量,2. 特征(与标准正态u 分布对比) (1)外观:峰较低尾较高、对称于0点 (2)参数:比u 分布多一个参数——自由度 (3)面积:同一统计量,t 分布尾部面积较大相同P 值(相同的尾部面积),t 分布界值较大三、总体均数的置信区间估计(95%CI )• 它是均数误差分布的逆推理,置信度95%不是概率(近似),一般不叫把握度 1. 小样本:0.05x X t S ± 2. 大样本: 1.96x X S ±四、假设检验的基本思想和步骤1. 假设:样本差异包含“本质+误差”两部分,不假设无规律可循;在假设条件下,样本差异可用误差分布规律分析2. 统计量:根据分布类型选择统计量,统计量实质上是基于标准误的、相对的差异程度3. 确定P 值:通常,统计量愈大P 值愈小(离0点远尾巴小)•小样本检验结论无统计学意义,不说明问题、无实际价值作业:(一):(二)思考题: 7 (三)应用题: 9。