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应用多元统计分析-第四章 均值向量和协差阵检验
还有:某减肥产品夸口说它的减肥效果 是如何如何的好,如果我们有一些志愿 者对该产品试服减肥,减肥前和减肥后 的体重发生了一些差异。(具体数据见 spss数据:diet.sav) 请问:体重发生的差异是否显著的?即 减肥是否真有效果,是否能相信该减肥 产品的减肥效果?
为什么要假设检验?
这样的例子很多,其实只要我们进行比 较、判断时:总体与样本比,不同总体 之间比,样本与样本比等,都要用到假设 检验。
那么如何检验呢?
如何假设检验?
还是回到妇女身高的例子,已知样本均值与总 体均值相差2cm,这2cm是如何造成的? 是抽样误差造成的身高没变化 2cm产生的原因 不仅是误差, 确实是身高发生了变化
如何假设检验?
首先可假设这2cm的误差是由抽样误差造 成的。 在总体参数估计中我们学过了样本均值 的分布: 样本均值( x )服从N ( X , )
n
即:
样本均值( x )服从正态分布 ( X, N 即 : x N (160, 5 ) 100
n
)
P( X , X ) 68.27%
P( X 2 , X 2 ) 95.45%
P( X 3 , X 3 ) 99.37%
如何假设检验?
那么:( x X ) 2cm, 等于? 个标准差
Spss输出结果
One -Sampl e Sta tisti cs N WEIGHT 50 Mean 498.3472 Std. Deviation 4.33466 Std. Error Mean .61301
One -Samp le Te st Test Value = 500 Sig. (2-tailed) .010 Mean Difference -1.6528 95% Confidence Interval of the Difference Lower Upper -2.8847 -.4209
8
6
4
2 Std. Dev = 4.33 Mean = 498.3 0 491.0 493.0 495.0 497.0 499.0 501.0 503.0 505.0 N = 50.00 490.0 492.0 494.0 496.0 498.0 500.0 502.0 504.0 506.0
WEIGHT
根据一个样本对其总体均值大小进行检验 即:
H 0 : 500 H1 : 500
或:
H 0 : 500 H1 : 500
根据一个样本对其总体均值大小进行检验 检验统计量就是作为对均值的标准化的 x 0 t s n 符号中的 0 通常表示为零假设中的均 值(即总体的均值,这里是500) Spss选项:Analyze—Compare mean— One-Sample T Test
df 9
根据一个样本对其总体均值大小进行检验 可以发现p-值为0.1243(计算机输出的双 尾检验的p-值除以2),因此,没有证据 否定零假设。 这时的检验统计量t=1.2336。也可以画出 类似于图6.的图(图6.)这时的t分布的自 由度为9。
这就是双尾概率,p值为0.045,即p=4.5%
假设检验的过程-以妇女身高为例
首先要提出一个原假设,如妇女身高的 均值等于160cm( 160cm )。这种原假 设也称为零假设(null hypothesis),记 为H0。 与此同时必须提出对立假设,如妇女身 高均值不等于160cm( 160cm )。对立 假设又称为备选假设或备择假设 (alternative hypothesis)记为H1。
One -Samp le Tes t Test Value = 20 Sig. (2-tailed) .249 Mean Difference 1.1300 95% Confidence Interval of the Difference Lower Upper -.9422 3.2022
EXH
t 1.234
图6. 50包红糖重量的直方图
根据一个样本对其总体均值大小进行检验
这个直方图看上去象是正态分布的样本。于是 不妨假定这一批袋装红糖有正态分布。 由于厂家声称每袋500g(标明重量),因此零 假设为总体均值等于500g(被怀疑对象总是放 在零假设); 而且由于样本均值少于500g(这是怀疑的根 据),把备选假设定为总体均值少于500g(这 种备选假设为单向不等式的检验为单尾检 验,)。
例3.2(Spss数据exh.sav)汽车厂商声称 其发动机排放标准的一个指标平均低于 20个单位。 在抽查了10台发动机之后,得到下面的 排放数据:17.0、21.7、17.9、22.9、20.7、 22.4、17.3、21.8、24.2、25.4。 该样本均值为21.13。究竟能否由此认为 该指标均值超过20?
第三,确定显著性水平 根据样本所得的数据来拒绝零假设的概 率应小于0.05,当然也可能是0.01, 0.005,0.001等等。 显著性水平就是小概率水平,但小概率 并不能说明不会发生,仅仅是发生的概 率很小罢了。拒绝正确零假设的错误常 被称为第一类错误(type I error)。
假设检验的过程
第四章 多元正态总体
均值向量和斜方差阵 的检验
第一节
假设检验的回顾
为什么要假设检验?
我们举妇女身高的例子, 如果在2002年对10000 名妇女的身高进行了全 面调查,得出平均身高 为160cm,标准差为5cm。 在2004年对该妇女(还 是原总体)进行了随机 抽样调查,调查了100 名妇女,测得样本身高 162cm,标准差为5cm。
有第一类错误,就有第二类错误; 那是备选假设正确时反而说零假设正确 的错误,称为第二类错误(type II error)。 在一般的假设检验问题中,由于备选假 设往往不是一个点,所以无法算出犯第 二类错误的概率。
假设检验的过程
第四,根据数据计算检验统计量的实现 值(t-值)和根据这个实现值计算p-值; 这一步一般都可由计算机软件来完成。 第五,进行判断:如果p-值小于或等于a, 就拒绝零假设,这时犯错误的概率最多 为 ;如果p-值大于 ,就不拒绝零假 设,因为证据不足。
假设检验的过程-以妇女身高为例
形式上,上面的关于总体均值的H0 相对 于H1的检验记为:
H 0 : 160cm H1 : 160cm
我们将 H1 : 160cm 的假设称为双 尾检验 ,即前面说述的假设检验。
假设检验的过程-以妇女身高为例
如果备选假设为: H1 : 160cm
Tail Probability for t(59) 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 p-value=0.005 0 -5 -4 -3 t=-2.696 -2 -1 0 t value 1 2 3 4 5
Density of t(59)
根据一个样本对其总体均值大小进行检验
如果是两个以上总体的均值检验,则将 用到方差分析,到方差分析一章时,再 进行介绍。
根据一个样本对其总体均值大小进行检验
例3.1:如果你买了一包标有500g重的一包红糖, 你觉得份量不足。于是你找到监督部门; 当然他们会觉得一包份量不够可能是随机的。 于是监督部门就去商店称了50包红糖(数据在 sugar.sav); 其中均值(平均重量)是498.35g;这的确比 500g少,但这是否能够说明厂家生产的这批红 糖平均起来不够份量呢? 于是需要统计检验。 首先,可以画出这些重量的直方图(图5.)
根据一个样本对其总体均值大小进行检验 这次的假设检验问题就是:
H 0 : 20 H1 : 20
Spss选项:Analyze—Compare mean— One-Sample T Test
Spss输出结果
One -Samp le St atist ics N EXH 10 Mean 21.1300 Std. Deviation 2.89676 Std. Error Mean .91604
抽样误差,即( x X )在 2
n
范围内的概率为 5% 99.4
.即 : P 2 (x X ) 2 99.45% n n
抽样误差,即( x X )在 3
n
范围内的概率为 99.73 %
.即 : P 3 (x X ) 3 99.73% n n
如何假设检验?
因此我们就需要计算:样本均值与总体 均值的差究竟等于几个标准差,即:
162 160 2 t 4 5 0.5 n 100 (x X )
所以说明样本均值与总体均值的差不仅是 抽样误差,而是确实两者之间存在着显著 的差异,即该批妇女的身高增高了!
如何假设检验?
小概率事件:在一次事件中几乎不可能 发生的事件。 一般称之为“显著性水平,用 表示。
显著性水平一般取值为:
0.05,即5% 0.01,即1%
如何假设检验?
在用计算机软件进行假设检验时,计算 机输出的检验结果是:t-值和p-值(pvalue)
T值就是我们刚才计算过的t值,对于不 同的分布,计算t值的方法和公式不一样。 p-值(p-value)就是对应于t值及之外的双 尾概率,即小概率。
WEIGHT
t -2.696
df 49
根据一个样本对其总体均值大小进行检验
计算结果是t=-2.696(也称为t值), 同时得到p值为0.005(由于计算机输出的为双尾检验的p值,比单尾的大一倍,应该除以2)。 看来可以选择显著性水平为0.005,并宣称拒绝 零假设,而拒绝错误的概率为0.005。 对于这里红糖的具体问题则可以认为,红糖标 记重量为500g是不能接受的,实际上平均起来 要少于500g。 下面图6.2给出一个t分布图,让我们看看到底 这t统计量取值在什么位置。看得出来,在直观 上这也的确是个小概率事件。