心理统计学 第七章假设检验

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实际应用中常常关心从样本中得出的差异是否可以作出一般性的结 论,即总体参数之间是否存在差异。如果样本之间的差异超过某一误差 即总体参数之间是否存在差异。 限度,则表明这种差异已不属于抽样误差,而是总体上确有差异, 限度,则表明这种差异已不属于抽样误差,而是总体上确有差异,这种 情况称为差异显著;反之,若所得差异未达到规定限度, 情况称为差异显著;反之,若所得差异未达到规定限度,说明该差异主 要来自抽样误差,这时称之为差异不显著。(考勤为例) 要来自抽样误差,这时称之为差异不显著。(考勤为例) 。(考勤为例
α和β 的关系就像翘翘板, 的关系就像翘翘板, 就大, α小β 就大, α大β 就小
β
α
四、单侧与双侧检验
• 1.双侧检验:只强调差异 1.双侧检验: 双侧检验 而不强调方向性的检验。 而不强调方向性的检验。
H 0 : µ = µ0
• 2.单侧检验:既强调差异 2.单侧检验: 单侧检验 又强调方向性的检验。 又强调方向性的检验。
假设检验回答的问题
• • • • • 某总体平均水平有无显著变化? 某总体平均水平有无显著变化? 两总体平均水平有无显著差异? 两总体平均水平有无显著差异? 多个总体平均水平有无显著差异? 多个总体平均水平有无显著差异? 两个或多个总体方差有无显著差异? 两个或多个总体方差有无显著差异? …… ——参数 ——参数假设检验 参数假
统计方法
描述统计
推断统计
参数估计
假设检验
第七章 假设检验
问题:
• 乐 历年 34度 34度,这 • 均气温 30度 均气温 30度, 今年 气温 今年 吗? 均气温 均气温
强历 90, 数学考 强历年 数学 绩 均 90, 今年期 数学考 85 ,能 结论 数学 绩 显 降 吗?
• 从 绩与2 1 选 10 绩与2 选 10 较, 结果2 高 5 ,能说 2 绩显 高 1 吗? • 研究 假设男女 假设 际交 能 别 异, 别 大学 测试, 选 500 大学 进 际交 能 测试,结果男 得 假设 高 女 10 ,能研究 假设 吗?
引言
• 参数估计和假设检验都是推论统计的重要组成部分, 参数估计和假设检验都是推论统计的重要组成部分, 它们都是利用样本统计量对总体参数进行某种推断, 它们都是利用样本统计量对总体参数进行某种推断, 然而推断的角度不同。 然而推断的角度不同。参数估计是用样本统计量估 计总体参数的方法,总体参数事先未知; 计总体参数的方法,总体参数事先未知;在假设检 验中,先对总体参数作出假设, 验中,先对总体参数作出假设,然后利用样本信息 去检验这个假设是否成立。 去检验这个假设是否成立。假设检验假设检验包括 参数检验与非参数检验。 参数检验与非参数检验。
解: 提出假设:用μ1表示受过早期教育的儿童的平均智商。单侧检验,提出假设: ⑴提出假设 Ho: H1: Ho:μ1≤μo=100 H1:μ1>μo=100 选择并计算统计量: ⑵选择并计算统计量:由于总体方差已知,样本平均数服从正态分布。
⑶查表确定临界值:Z0.05=1.645 查表确定临界值: 统计决断: p<0.05。 ⑷统计决断:Z=1.84> Z0.05=1.645 ,p<0.05。 p<0.05 落在拒绝区域,所以拒绝零假设,接受备择假设。 即应该认为受过良好早期教育的儿童智力高于一般水平。 即应该认为受过良好早期教育的儿童智力高于一般水平。
Z 检验
(单侧和双侧) 单侧和双侧)
推论统计首先需考虑的问题: 推论统计首先需考虑的问题:
– 总体方差σ2是否已知; 是否已知; – 总体是否正态分布; 总体是否正态分布; – 样本为大样本还是小样本。 样本为大样本还是小样本。
目的: 目的:判断样本分布形态
• 平均数的显著性检验是指对样本平均数与总 体平均数之间的差异进行的显著性检验。 体平均数之间的差异进行的显著性检验。
用样本标 准差S 准差 n-1代替

z 检验
z 检验
t 检验
Z=
X − µ0
σ n
Z=
X − µ0 Sn n
t=
X − µ0 Sn−1 n
• 例1.有人调查早期教育对儿童智力发展的影响,从受过良好早 1.有人调查早期教育对儿童智力发展的影响, 有人调查早期教育对儿童智力发展的影响 期的儿童中随机抽取70人进行韦氏儿童智力测验(常模μ 70人进行韦氏儿童智力测验 期的儿童中随机抽取70人进行韦氏儿童智力测验(常模μo=10 =15),结果样本平均数为103.3 ),结果样本平均数为103.3, 0, σo=15),结果样本平均数为103.3,能否认为受过良好早 期教育的儿童智力高于一般水平?( 期教育的儿童智力高于一般水平?( α =0.05 )
• 根据抽样分布理论: 根据抽样分布理论: • ①若总体方差已知时,样本平均数服从以总体均值μ为均 若总体方差已知时, 为方差的正态分布。 值,以σ n为方差的正态分布。 • ②若总体方差未知,则可用t分布。 若总体方差未知,则可用t分布。
检验统计量

总体σ 总体σ 是否已知 ?
否 小 样本容量 n

均数为 均数为 :
• 1、某一样本( n, X, S 是否来自某一总体( µ ,σ)? 某一样本( )是否来自某一总体( 两者之差为量差 由抽样误差所致。 量差, 答:是!则 X = µ ,两者之差为量差,由抽样误差所致。 两者之差为质差 二者差异显著。 质差, 否!则 X ≠ µ ,两者之差为质差,二者差异显著。 • 两个样本( 2、两个样本( n1
总体
我认为人口的平 均年龄是50 50岁 均年龄是50岁

☺ ☺ ☺ ☺ ☺ ☺ ☺ ☺
抽取随机样本
均值 ☺ ☺X = 20
第一节 检验假设的原理
一、假设与假设检验
1、假设是根据已知理论与事实对研究对象所做的假定性说明,在统 假设是根据已知理论与事实对研究对象所做的假定性说明, 计学中,假设是指用统计学术语对总体参数所做的假定性说明。 是指用统计学术语对总体参数所做的假定性说明 计学中,假设是指用统计学术语对总体参数所做的假定性说明。 2、假设检验是指先对总体参数或分布提出假设,然后利用样本信息, 假设检验是指先对总体参数或分布提出假设,然后利用样本信息, 是指先对总体参数或分布提出假设 根据一定概率来检验所提的假设是否正确,从而做出接受或拒绝 根据一定概率来检验所提的假设是否正确, 的决策。 的决策。
X1
s1 、 2 n
X2
s2 )是否来自同一总体? 是否来自同一总体?
两者之差为量差 由抽样误差所致。 量差, 答:是!则 X1 = X2,两者之差为量差,由抽样误差所致。 否!则 X1 ≠ X2,两者之差为质差,二者差异显著。 两者之差为质差,二者差异显著。 质差
提出假设
作出决策
拒绝假设! 拒绝假设 别无选择。 别无选择。
• (二)两类错误的关系
• • • • • 1. α+β不等于1 不等于1 是在两个不同前提下的概率。 α和β是在两个不同前提下的概率。 2. α和β不可能同时增大或减小 增大样本容量n 可同时减小两类错误。 增大样本容量n,可同时减小两类错误。 3.统计检验力 统计检验力1 3.统计检验力1-β。
假设检验中的两类错误(决策风险) 三、假设检验中的两类错误(决策风险)
• (一)Ⅰ型错误与Ⅱ型错误 型错误与Ⅱ
法庭审判 裁决 无罪 有罪 实际情况 无罪 正确 错误 有罪 错误 正确 决策 接受H 接受H0 拒绝H 拒绝H0 决策风险 实际情况 H0为真 正确决策(1正确决策(1-α) (1 Ⅰ型错误(α) 型错误( H0为假 Ⅱ型错误(β) 型错误( 正确决策(1正确决策(1-β) (1
• 根据已有理论和经验事先对研究结果作出的一种预想的希望证 实的假设,记作H 实的假设,记作H1。H 1: X ≠ µ H 1: µ1 ≠ µ 2 • 假设检验的问题就是要判断虚无假设H0是否正确,决定接受还 假设检验的问题就是要判断虚无假设H 是否正确, 是拒绝虚无假设H 零假设与备择假设互斥, 是拒绝虚无假设H0。零假设与备择假设互斥,运用统计学方法 如果证明H 为真, 为假;反之, 为真。 如果证明H0为真,则H1为假;反之,H1为真。 • 零假设是统计推论的出发点。 零假设是统计推论的出发点。
Ⅰ型错误:也称α型错误或弃真错误,即H0为真拒绝H0(拒 为真拒绝H 型错误:也称α型错误或弃真错误, 绝了一个本应接受的假设); 绝了一个本应接受的假设); 型错误:也称β型错误或取伪错误, 为假接受H Ⅱ型错误:也称β型错误或取伪错误,即H0为假接受H0(接 受了一个本应拒绝的假设)。 受了一个本应拒绝的假设)。 负责任的态度是无论做出什么决策, 负责任的态度是无论做出什么决策, 都应该给出该决策可能犯错误的概率。 都应该给出该决策可能犯错误的概率。
• 某总体是否服从正态分布(或其他分布)? 某总体是否服从正态分布(或其他分布)? • 某串数据是否随机? 某串数据是否随机? • ……K —— 参数假设检验 K 参数假
教学内容
• 假设检验的原理与步骤 • 平均数的显著性检验 • 平均数差异的显著性检验 • 方差与标准差差异的检验 • 相关系数的检验 • 比率的显著性检验
• 3、两种假设
• ①零假设(原假设、虚无假设或无差假设) 原假设、虚无假设或无差假设)
为什么叫0 为什么叫0 假设? 假设?
• 即待检验的假设,研究者收集证据予以反驳的假设,记作 H0。 即待检验的假设,研究者收集证据予以反驳的假设, •
H 0: X = µ H 0: µ1 = µ 2
• ②备择假设(研究假设、对立假设或科学假设) 研究假设、对立假设或科学假设)
α/ 2 α/ 2
拒绝
临界值H0值 临界值
拒绝
Z
样本统计量
样本统计量
第二节 平均数显著性检验
单总体参数的检验 单总体参数的检验
均值 方差 相关系数 比例
Z 检验
(单侧和双侧) 单侧和双侧)
t 检验
(单侧和双侧) 单侧和双侧)
χ2检验
(单侧和双侧) 单侧和双侧)
Z /t检验 检验
(单侧和双侧) 单ຫໍສະໝຸດ Baidu和双侧)
• 企图肯定什么事物很难,而否定却要相对容易得多。 企图肯定什么事物很难,而否定却要相对容易得多。
• 小概率事件原理:即认为小概率事件在一次抽样中不可能 小概率事件原理: 发生的原理。 旦发 发生的原理。 试验 概 件 旦发 , 们 拒绝 假设。 拒绝 假设
• 小概率称为显著性水平: α = 0.05 α = 0.01 小概率称为显著性水平: 显著性水平
H 0 : µ ≤ µ0 H 1 : µ>µ 0
H1 : µ ≠ µ0
H 0 : µ ≥ µ0
H 1 : µ<µ 0
五、假设检验的步骤
• • • • • 1.建 假设 1.建 假设(单/双侧); 双侧); 2.选择 2.选择 计 检验统计 ; 3.选 3.选 显 并查 临界值; 4.统计决断 统计决断。 4.统计决断。 绝对值大 拒绝区 ①检验统计 绝对值大 临界值→落 H0 拒绝区 →拒绝H0, 异显 。 • ②检验统计 绝对值 临界值→落 H0 区 → H0, 异 显 。
例题分析
• 某样本的平均数 X 与总体平均数 µ0 相差10分,但这10分 相差10 10分 但这10 10分 的差异可能产生于不同情况: 的差异可能产生于不同情况: • 一是由于抽样误差造成(随机误差); 一是由于抽样误差造成(随机误差); • 二是二者之间确实存在差异(系统误差)。 二是二者之间确实存在差异(系统误差)。 • 为了检验二者之间的差异到底抽样误差所致还是本身确实 存在差异(或样本是否出自总体),建立假设: ),建立假设 存在差异(或样本是否出自总体),建立假设: • 零假设H0: X = µ0 零假设H • 备择假设H1: ≠ µ 0 备择假设H X
二、小概率事件原理
• 假设检验的基本思想是反证法。研究者常常希望证明备择假设是 假设检验的基本思想是反证法。 正确的,但却不直接证明备择假设的正确性, 正确的,但却不直接证明备择假设的正确性,而是从备择假设的 对立的零假设出发,以零假设为条件,采集样本数据, 对立的零假设出发,以零假设为条件,采集样本数据,确定抽样 分布,计算统计量,考察检验统计量取值的概率, 分布,计算统计量,考察检验统计量取值的概率,如果发现这是 一个小概率事件,那就要根据小概率事件原理推翻零假设, 一个小概率事件,那就要根据小概率事件原理推翻零假设,从而 接受备择假设。 接受备择假设。
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