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Ch15& Ch16 Nonparametric Methods: NOMINAL LEVEL HYPOTHESIS TESTS…
Ch15& Ch16 Nonparametric Methods:
NOMINAL LEVEL HYPOTHESIS TESTS (非參數方法:名目與順序尺度資料的假設檢定)
(P569/P529)
1Preview(P570/P529)
類別
I 分配
2 goodness-of-fit(配適度檢定)(P570/P529)
卡方檢定
3 列聯表分析
II 無分配檢定
4 符號檢定
4-1 一般符號檢定
4-2 中位數檢定
5 無法符合t檢定假設
5-1 Wilcoxon符號排序檢定
5-2 Wilcoxon秩和檢定
適用情境/功能
針對名目尺度測量的變數進行假設檢定(P570/P529)
名目變數被用來來將資料分為兩個或以上互斥的類別
資料以次數進行匯總
用卡方分配作等為檢定統計量
goodness-of-fit(配適度檢定)(P570/P529)
流程
期望次數相同(P571/P533)
基本概念
計算一個用來比較一組觀測次數和一組相同期望次數的檢定統計量。若拒絕虛無假設,就得出觀測次數的分配,並非均勻分配的結論換句話說,每個類別的觀測次數不等。(P5/P530)
卡方分配的特徵(P574/P533)
a 卡方值永遠大於或等於0
因(fo − fe)2(P574/P533)
b 卡方分配是一個族系
卡片分配的形狀與樣本大小無關,而是與使用的類別數目有關
每次自由度改變時,即出現一個新的卡方分配(P5/P564)
c 卡方分配是正偏分配
當自由度增加時分配開始趨近常態機率分配
(P574/P533)
Step 0-1 確認情境與建立觀察與期望之次數分配表
Step 0-2 檢定前提假設
Step 1 建立虛無假設H0與對立假設H1
Step 2 選擇顯著水準
Step 3 選擇檢定統計量
Step 4 制定決策法則
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chi-square distribution, designated by χ2(卡方分配)(P573/P531)
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虛無假設H0:觀測次數與期望次數兩組間無差異(兩組次數間的任何差異為抽樣誤差);對立假設H1為觀測次數與期望次數兩組皆有差異(非平均分佈)(P5/P531)
前提假設:常態分配(P581/P541)
Step a 把類別的上下線轉換成Z值,並找到每個類別的標準常態分配(P5/P564)
Step b 計算每個類別的機率(P5/P564)
Step c 運用這些機率計算每個類別的預期次數: 把類別次數乘以標準常態機率分配,求得每個類別期望的常態分配次數 (P5/P564)
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Step a 找出樣本資料的平均數與標準差(P5/P564)
Step b 把資料分類成次數分配
檢定每個類別的次數都相同的假設。 次數為均勻分配。(P5/P530)
期望次數不同(P577/P535)
Step 0-1 確認情境與建立觀察與期望之次數分配表
Step 0-2 檢定前提假設
Step 1 建立虛無假設H0與對立假設H1
Step 2 選擇顯著水準
Step 3 選擇檢定統計量
Step 4 制定決策法則
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虛無假設H0:觀測次數與期望次數無差異;對立假設H1為觀測次數與期望次數有差異(P5/P531)
將資料轉換成期望次數fo (P577/P536)
卡方檢定的限制(P578/P537)
若某個類別的期望次數非常少,使用卡放可能導致錯誤的結論
因 fe 在分母,若fe 非常小,若除以一個非常小的數字將使商數變得相當大
a 若只有兩個類別,每個類別的期望次數不宜小於5(P578/P537)
b 20%的原則:當類別數目是兩個以上,如果20%以上的類別有小於五的期望次數(fe),則不宜使用卡方分配(P578/P537)
解決方法:(P578/P538)
若可行,則將小於期望次數為5(fe<5)的幾個類別合併在一起,視為一類
適用情境
比較兩個名目或順序尺度變數的觀測與期望次數分配(P570/P529)
例:比較現在與過去的分配(P570/P530)
3 列聯表分析(P585/P544)
適用情境
了解解某變數不受另一個變數影響嗎?
使用卡方分配來檢定兩個名目尺度的變數之間是否相關
流程
手動
Step 0-1 確認情境與建立觀察與期望次數列聯表
Step 0-2 檢定前提假設
Step 1 建立虛無假設H0與對立假設H1
Step 2 選擇顯著水準
Step 3 選擇檢定統計量
Step 4 制定決策法則
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(15-1)(P573/P531)
虛無假設H0:相依變數與類型獨立變數無關;對立假設H1相依變數與類型獨立變數有關(P583/P543)
期望次數(P587/P546)
(15-2)
Excel
TA Class
增益集Megastat(P5/P547)
4 The Sign Test(符號檢定)(P597/P549)
4-1 一般符號檢定(P597/P550)
流程
Step 0-1 確認情境與建立二項機率分配表
Step 0-2 確認前提假設
Step 1 建立虛無假設H0與對立假設H1
Step 2 選擇顯著水準
Step 3 選擇檢定統計量
Step 4 制定決策法則
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正符號的數目/成功的次數
H0: π ≤ .50 ...沒有改變
H1: π > .50...有改變
The symbol π refers to the proportion in the population with a particular characteristic.(π 只具有模特徵的母體比例)
a 檢定統計量依循常態分配
b 符號檢定滿足所有二項實驗的假設
b 對每個試驗成功的機率被假設為0.5
成功的機率對所有試驗都相同
c 試驗的總次數是固定的
a 只有成功與失敗兩種結果
d 每個試驗都是獨立的
n=樣本數,π = .50;累加機率的方向依據虛無與對立假設決定
4-2 中位數檢定(P601/P553)
中位數世界與半數以上的跟另外一半觀測值以下之間的數值(P601/P553)
進行檢定時,把大於中位數的值標示為「正」,小於中位數的值標為「負」,若某值與中位數相同,就排除在外
流程
Step 0-1 確認情境與建立二項機率分配表
Step 0-2 確認前提假設
Step 1 建立虛無假設H0與對立假設H1
Step 2 選擇顯著水準
Step 3 選擇檢定統計量
Step 4 制定決策法則
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使用二項分配作為檢定統計量(P/P565)
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H0: Median = 某數值
H1: Median ≠ 某數值
定義:根據兩個相關變數間差異的符號,而進行的檢定
通常對正的差異標為正號
通常對負的差異標為負號
適用情境:
對符號檢定而言不關心差異的大小,只在乎差異的方向
例:before/after(「之前/之後」)的實驗
不需假設兩組母體的形狀(P/P565)
以成對或相依樣本為基礎(P/P565)
對於小樣本,找出正或負符號的數目,然後參考二項分配得到臨界值(P/P565)
5 無法符合t檢定前提假設
5-1 Wilcoxon Signed-Rank Test (Wilcoxon符號排序檢定,相依樣本)(P604/P556)
Review: 成對T檢定有兩個要求
a dependent(樣本必須相依)
相依樣本的特徵是先有一次測量、經過某種干預,接著另一次測量
b 差異的分配依循常態機率分配
相同的變異數(P609/P560)
適用情境
不能假設差異的分配近似常態分配時
但測量尺度為
順序尺度
而非區間或比例尺度時,經常遇到常態假設的問題
流程(P605/P557)
Step 0-1 確認情境與建立表格
Step 0-2 確認前提假設
Step 1 建立虛無假設H0與對立假設H1
Step 2 選擇顯著水準
Step 3 選擇檢定統計量
Step 4 制定決策法則
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排序總和較小者作為檢定統計量T
H0: ...沒有差異
H1: 有差異/方向:高或低
相依?;不需假設母體常態分配(P/P565)
建立表格:計算
前後分數的差異
將分數的差異取絕對值
從小至大排序
將差異的符號加到排序上(有R+/R-符號的排序)
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5-2 Wilcoxon Rank-Sum Test(Wilcoxon秩和檢定,獨立樣本)(P609/P560)
用來判定兩個獨立樣本是否來自相同母體的檢定方法
適用情境
兩個母體不需常態分配
兩個母體的變異數不需相同
基本概念
以排序的總和為基礎
把資料排序,就像是把觀測值當作是來自於單一母體
若虛無假設為真,排序大致會均勻分配於兩個樣本之間,兩個樣本的排序總和/秩和也會大約相同
換句話說, 低、中、高的排序應該會在兩個樣本之間大約各占一半
若對立假設為真,其中一個樣本會有較多的低階排序,也因此有較小的總/秩和。另一個樣本會有較多的高階排序,也因此有較大的總/秩和。
流程(P611/P561)
Step 0-1 確認情境與建立表格
Step 0-2 確認前提假設
Step 1 建立虛無假設H0與對立假設H1
Step 2 選擇顯著水準
Step 3 選擇檢定統計量
Step 4 制定決策法則
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(16-1)(P610/P561)
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H0: A=B...沒有差異
H1: 有差異/方向:高或低
不需假設母體常態分配(P/P565);變異數相同?
資料必須為順序尺度(P/P565)
每個樣本至少必須包含8個觀測值(P/P565)
建立排序表格
把兩個樣本當作單一樣本,觀測值由小至大排序
若遇到相同數值者,排序順序取平均數,給予一個平均排序
算出兩個樣本的排序總和:分別將兩個樣本的排序加總(P/P565)