医学假设检验的基本原理与t检验.pptx
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1、假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第1页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理假设检验(hypothesis test)亦称显著性检验(significance test),是统计推断的两个重要内容之一。假设检验的方法很多,如t检验、u检验、方差分析、检验、秩和检验、;应用时,需根据研究目的、设计方法、资料类型及其分布特征等选用。二十世纪二、三十年代二十世纪二、三十年代NeymanNeyman和和PearsonPearson建立了建立了统计假设检验问题的数统计假设检验问题的数学模型。学模型。第2页/共73页假设检验的基本原理与假
2、设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理第3页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理第4页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理假设检验是利用小概率反证法思想,从问题的对立面假设检验是利用小概率反证法思想,从问题的对立面(H H0 0)出发间接判断要出发间接判断要解决的问题解决的问题(H H1 1)是否成立。然后在是否成立。然后在H H0 0成立的条件下计算检验统计量,最后获成立的条件下计算检验统计量,最后获得得P P值来判断。值来判断。问题实质上都是希望通过样本统计量与总体参数的差别,或两
3、个样本问题实质上都是希望通过样本统计量与总体参数的差别,或两个样本统计量的差别,来推断总体参数是否不同。这种识别的过程,就是本统计量的差别,来推断总体参数是否不同。这种识别的过程,就是本章介绍的假设检验章介绍的假设检验(hypothesis test)(hypothesis test)。第5页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理例例 根据大量调查,已知健康成年男子脉搏的均数为根据大量调查,已知健康成年男子脉搏的均数为7272次次/分钟,某医生分钟,某医生在一山区随机测量了在一山区随机测量了2525名健康成年男子脉搏数,求得其均数为名健康成年男子脉
4、搏数,求得其均数为74.274.2次次/分分钟,标准差为钟,标准差为6.56.5次次/分钟,能否认为该山区成年男子的脉搏数与一般健康分钟,能否认为该山区成年男子的脉搏数与一般健康成年男子的脉搏数不同?成年男子的脉搏数不同?1.1.建立检验假设建立检验假设 确定检验水准确定检验水准一种是一种是无效假设(无效假设(null hypothesisnull hypothesis),符号为,符号为H H0 0;一种是一种是备择假设(备择假设(alternative hypothesisalternative hypothesis)符号为符号为H H1 1。H0:H1:第6页/共73页假设检验的基本原理与
5、假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理第7页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理检验水准亦称显著性水准(significance level),符号为 ,是判断拒绝或不拒绝 的水准,也是允许犯型错误的概率,通常用 。必要时,可用0.01或0.10或0.20。第8页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理2.2.选定检验方法和计算统计量选定检验方法和计算统计量 根据研究设计的类型和统计推断的目根据研究设计的类型和统计推断的目的要求选用不同的检验方法。如完全随机设计中,两样本均数的比较可的要
6、求选用不同的检验方法。如完全随机设计中,两样本均数的比较可用用t t检验,样本含量较大时(检验,样本含量较大时(n n100100),可用可用u u检验。不同的统计检验方法,检验。不同的统计检验方法,可得到不同的统计量,如可得到不同的统计量,如t t 值和值和u u值。各检验方法都有其应用条件。选值。各检验方法都有其应用条件。选择时,须根据研究目的、设计类型、资料类型及其分布特征等选用适当择时,须根据研究目的、设计类型、资料类型及其分布特征等选用适当的统计检验方法,并计算出相应的检验统计量。例如,本例为样本均数的统计检验方法,并计算出相应的检验统计量。例如,本例为样本均数与总体均数比较,样本是
7、随机抽取的,变量值为数值变量资料,样本含与总体均数比较,样本是随机抽取的,变量值为数值变量资料,样本含量较小,且总体标准差未知,因而选用单样本量较小,且总体标准差未知,因而选用单样本 检验。检验。第9页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理2.2.选定检验方法和计算统计量选定检验方法和计算统计量XN(72,2)第10页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理2.2.选定检验方法和计算统计量选定检验方法和计算统计量第11页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理2
8、.2.确定确定P P值,作出结论值,作出结论第12页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理P值是指在H0所规定的总体中作随机抽样,获得等于及大于(或小于)现有统计量t值的概率。3.3.确定概率确定概率P P值作出结论值作出结论第13页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理3.3.确定概率确定概率P P值作出结论值作出结论当当P P时时,表示在,表示在H H0 0成立的条件下,成立的条件下,出现等于及大于现有统计量的出现等于及大于现有统计量的概率是小概率是小概率概率,根据小概率事件原理,现有样本,根据小概
9、率事件原理,现有样本信息不支持信息不支持H H0 0,因而拒绝,因而拒绝H H0 0,结论为按,结论为按所取检验水准拒绝所取检验水准拒绝H H0 0,接受,接受H H1 1,即差异,即差异有统计学意义,如例有统计学意义,如例3.3 3.3 可认为两总体可认为两总体脉搏均数有差别;脉搏均数有差别;当当P P时时,表示在,表示在H H0 0成立的条件下,成立的条件下,出现等于及大于现有统计量的概率出现等于及大于现有统计量的概率不是不是小概率小概率,现有样本信息还不能拒绝,现有样本信息还不能拒绝H H0 0,结论为按所取检验水准不拒绝结论为按所取检验水准不拒绝H H0 0,即差,即差异无统计意义,如
10、例异无统计意义,如例3.3 3.3 尚不能认为两尚不能认为两总体脉搏均数有差别。总体脉搏均数有差别。本例:结论为按所取检验水准不拒绝结论为按所取检验水准不拒绝H0,即差异无统计意义,尚不能认为两总体脉搏均数有差别。,即差异无统计意义,尚不能认为两总体脉搏均数有差别。第14页/共73页假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验 假设检验的基本原理3.3.确定概率确定概率P P值作出结论值作出结论当当P P时时,表示在,表示在H H0 0成立的条件下,成立的条件下,出现等于及大于现有统计量的出现等于及大于现有统计量的概率是小概率是小概率概率,根据小概率事件原理,现有样本,根据小概率事件
11、原理,现有样本信息不支持信息不支持H H0 0,因而拒绝,因而拒绝H H0 0,结论为按,结论为按所取检验水准拒绝所取检验水准拒绝H H0 0,接受,接受H H1 1,即差异,即差异有统计学意义,如例有统计学意义,如例3.3 3.3 可认为两总体可认为两总体脉搏均数有差别;脉搏均数有差别;当当P P时时,表示在,表示在H H0 0成立的条件下,成立的条件下,出现等于及大于现有统计量的概率出现等于及大于现有统计量的概率不是不是小概率小概率,现有样本信息还不能拒绝,现有样本信息还不能拒绝H H0 0,结论为按所取检验水准不拒绝结论为按所取检验水准不拒绝H H0 0,即差,即差异无统计意义,如例异无
12、统计意义,如例3.3 3.3 尚不能认为两尚不能认为两总体脉搏均数有差别。总体脉搏均数有差别。第15页/共73页 样本均数与总体均数的比较 小样本t检验法:目的:推断样本所代表的未知总体均数与已知总体均数0是否相等。t t检验的检验的适用条件适用条件:样本来自正态总体或近似正态总体;:样本来自正态总体或近似正态总体;若不符合条件可考虑用非参数方法(秩和检验法)若不符合条件可考虑用非参数方法(秩和检验法)假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第16页/共73页 样本均数与总体均数的比较:小样本t检验法:例经产科大量调查得知某市婴儿体重均数为3.30kg,今随机测得35名难产儿平均
13、出生体重为3.42kg,标准差为0.40kg。问该市难产儿出生体重与一般婴儿是否不同?假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第17页/共73页 样本均数与总体均数的比较:小样本t检验法:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第18页/共73页 样本均数与总体均数的比较:大样本u检验法:v国外统计书籍及统计软件亦称为单样本u检验(one sample u-test)。v样本均数与总体均数比较的u检验适用于:v总体标准差已知的情况;v样本含量较大时,比如n100时。对于后者,是因为n较大,也较大,则t分布很接近u分布的缘故。假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t
14、 t检验检验第19页/共73页 样本均数与总体均数的比较:大样本u检验法:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第20页/共73页 样本均数与总体均数的比较:SAS运行结果:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验例题:已知某水样中碳酸钙的真值为20.7mg/L.现用某法重复测定该水样11次,测得碳酸钙的含量分别为 20.99 20.41 20.10 20.00 20.91 22.60 20.99 20.41 20.00 23.00 22.00。问用该法测得的碳酸钙含量的均知与真值差异有无统计学意义?datadata a;input x;y=x-20.720.7;
15、cards;20.99 20.41 20.10 20.00 20.91 22.60 20.99 20.41 20.00 23.00 22.00run;procproc univariateunivariate data=a normal;var y;runrun;SAS code第21页/共73页 样本均数与总体均数的比较:SAS运行结果:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验SAS output第22页/共73页 样本均数与总体均数的比较:SAS运行结果:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验SAS output第23页/共73页 样本均数与总体均数的比较:S
16、AS运行结果:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验SAS output第24页/共73页 配对t检验:所谓配对样本(paired sample)是指两个样本中的观察对象由于存在某种联系或具有某些相近的重要特征而结成对子(matching),每对中的两个个体随机分配接受两种不同的处理。医学研究中常见的配对样本:配成对子的两个个体分别给予两种不同的处理(如把同窝、同性别和体重相近的动物配成一对;把同性别、同病情和年龄相近的病人配成一对等);同一个体同时分别接受两种不同处理(如同一动物的左右两侧神经、同一份标本分成两部分);同一个体自身前后的比较(如高血压患者治疗前后的舒张压比较、
17、肝炎患者治疗前后的转氨酶比较等)。假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第25页/共73页 配对t检验:对于配对样本数据,应该首先计算出各对差值的均数。当两种处理结果无差别或某种处理不起作用时,理论上差值的总体均数应该为0,故可将配对样本资料的假设检验视为样本均数与总体均数=0的比较,所用方法为配对t检验(paired t-test)适用条件:要求差值的总体分布为正态分布,即差数来自正态分布总体。要求差值的总体分布为正态分布,即差数来自正态分布总体。不符合条件时,可考虑用非参数检验(配对符号秩和检验法)假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第26页/共73页 配
18、对t检验:例4.3 将20只按体重、月龄及性别配对的大白鼠随机分入甲、乙2组,甲组给正常饲料,乙组饲料缺乏维生素E。10天后测定大白鼠肝脏的维生素A含量(IU/g),结果如下。问2组大白鼠肝脏维生素A含量是否有差别?假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第27页/共73页 配对t检验:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第28页/共73页 配对t检验:例4.4 有12名志愿受试者服用某减肥药,服药前和服药一个疗程后各测量一次体重(kg),数据如表4-2所示。试判断此减肥药是否有效。假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第29页/共73页 配对t
19、检验:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验第30页/共73页 配对t检验:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验SAS运行结果例题:为研究女性服用某种避孕药后是否影响其血清总胆固醇含量,将20名女性按年龄配成10对。每对随机抽取1人服用该药,另1人服用安慰剂。经一段时间后,测定血清总胆固醇含量如下。问该药是否影响女性血清总胆固醇含量?SAS code第31页/共73页 配对t检验:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验SAS运行结果SAS output第32页/共73页 配对t检验:假设检验的基本原理与假设检验的基本原理与t t检验检验SAS运
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