[精选]总体均数估计与假设检验.pptx
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1、第三章第三章总体均数估计与假设检验总体均数估计与假设检验研究生医学统计学第三版第三章第三章总体均数估计与假设检验总体均数估计与假设检验均数的抽样误差与标准误均数的抽样误差与标准误t 分布分布总体均数的估计总体均数的估计假设检验的基本原理和步骤假设检验的基本原理和步骤t 检验检验假设检验的本卷须知假设检验的本卷须知正态性检验和两样本方差比较的正态性检验和两样本方差比较的F检验检验第四节第四节 假设检验的基本原理和步骤假设检验的基本原理和步骤假设检验假设检验hypothesis testing亦称为显著性检验亦称为显著性检验significance test。下面通过一个实例说明假设。下面通过一个
2、实例说明假设检验的基本思想和方法步骤。检验的基本思想和方法步骤。例例 健健康康成成年年男男子子脉脉搏搏均均数数为为72次次/min。某某医医生生随随机机抽抽查查了了25名名某某病病成成年年男男性性病病人人,求求得得脉脉搏搏的的均均数数为为75.5次次/min,标标准准差差为为5.0次次/min,能能否否据据此此认认为为该该病病病病人人的的脉脉搏搏均均数数与与一一般般健健康康成成年年男男子子的的脉脉搏搏均均数有差异数有差异?第四节第四节 假设检验的基本原理和步骤假设检验的基本原理和步骤这里样本均数与总体均数的差异有两种可能:这里样本均数与总体均数的差异有两种可能:差异仅仅是由抽样误差引起的。差异
3、仅仅是由抽样误差引起的。差异不仅仅是由抽样误差引起的,还有疾病的影响。差异不仅仅是由抽样误差引起的,还有疾病的影响。假设检验就是要答复假设检验就是要答复“差异是否仅仅由于抽样误差所引起这差异是否仅仅由于抽样误差所引起这样一个问题。样一个问题。第四节第四节 假设检验的基本原理和步骤假设检验的基本原理和步骤 首先,假设所观察到的某病病人与一般健康成年男子首先,假设所观察到的某病病人与一般健康成年男子脉搏均数的差异仅仅是由于抽样误差引起。这一假设的基脉搏均数的差异仅仅是由于抽样误差引起。这一假设的基本含义是:某病病人与一般健康成年男子脉搏的总体均数本含义是:某病病人与一般健康成年男子脉搏的总体均数相
4、同,即该病对脉搏没有影响。相同,即该病对脉搏没有影响。假设我们随机抽取假设我们随机抽取25名一般健康成年男子,测定其脉名一般健康成年男子,测定其脉搏并计算脉搏的均数,所得到的样本均数是否一定是搏并计算脉搏的均数,所得到的样本均数是否一定是72次次/min?由于抽样误差的存在,样本均数恰好等于总体均数?由于抽样误差的存在,样本均数恰好等于总体均数的概率是较小的。的概率是较小的。第四节第四节 假设检验的基本原理和步骤假设检验的基本原理和步骤 假设该病病人脉搏的总体均数也是假设该病病人脉搏的总体均数也是72次次/min,因总体,因总体标准差未知,可用样本标准差来估计,即标准差为标准差未知,可用样本标
5、准差来估计,即标准差为5.0次次/min,那么,从这样一个总体,那么,从这样一个总体=72次次/min,=5.0次次/min 中抽取一个中抽取一个25人的样本,有没有可能得到样本均数人的样本,有没有可能得到样本均数75.5次次/min?第四节第四节 假设检验的基本原理和步骤假设检验的基本原理和步骤u假设检验就是要借助于一定的检验统计量如假设检验就是要借助于一定的检验统计量如t值、值、Z值、值、F值等推算出这个可能性概率的大小值等推算出这个可能性概率的大小u如果这种情况发生的概率很小,譬如如果这种情况发生的概率很小,譬如P 0.05或或0.01,那么我们可以认为这种情况基本不会发生,因此拒绝该假
6、那么我们可以认为这种情况基本不会发生,因此拒绝该假设,即所观察到的差异不能仅用抽样误差来解释,换句话设,即所观察到的差异不能仅用抽样误差来解释,换句话说,这种差异很可能是由于疾病所致;说,这种差异很可能是由于疾病所致;u如果如果P 0.05,那么我们没有充分的理由认为这种情况不会,那么我们没有充分的理由认为这种情况不会发生,因此就不能拒绝该假设,即所观察到的差异可能只发生,因此就不能拒绝该假设,即所观察到的差异可能只是由于抽样误差所造成的。是由于抽样误差所造成的。第四节第四节 假设检验的基本原理和步骤假设检验的基本原理和步骤假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤1.选择检验方法,建立假设和确定检
7、验水准选择检验方法,建立假设和确定检验水准2.计算统计量计算统计量3.确定确定P 值,做出推断结论值,做出推断结论1.1.建立假设和确定检验水准建立假设和确定检验水准u建立假设:建立假设:检验假设检验假设hypothesis to be tested又又称无效假设称无效假设null hypothesis,符号为,符号为H0;与无效;与无效假设对应的是备选假设假设对应的是备选假设alternative hypothesis符符号为号为H1。H0与与H1都是根据统计推断的目的而提出的对都是根据统计推断的目的而提出的对总体特征的假设。前例的检验假设应为:总体特征的假设。前例的检验假设应为:H0:该病
8、病人脉搏的总体均数:该病病人脉搏的总体均数一般健康成年男子脉一般健康成年男子脉搏的总体均数搏的总体均数0相同,即相同,即=0=72次次/min。H1:该病病人与一般健康成年男子脉搏的总体均数不同,:该病病人与一般健康成年男子脉搏的总体均数不同,即即0。假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤u确定检验水准:确定检验水准:检验水准检验水准size of a test,亦称为显著,亦称为显著性水准性水准significance level,符号为,符号为,即,即拒绝或不拒绝拒绝或不拒绝H0所要冒出错的风险大小。一般所要冒出错的风险大小。一般取取=0.05或或=0.0
9、1。假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤u确定单侧检验确定单侧检验one sided test还是双侧检验还是双侧检验two sided test:l如果根据现有的专业知识无法预先判断该病病人的脉搏如果根据现有的专业知识无法预先判断该病病人的脉搏是高于还是低于一般健康成年男,两种可能性都存在,是高于还是低于一般健康成年男,两种可能性都存在,研究者对这两种可能性同等关心,那么,就是要推断两研究者对这两种可能性同等关心,那么,就是要推断两总体均数有无差异,应当采用双侧检验;总体均数有无差异,应当采用双侧检验;l如果根据专业知识,病人的脉搏不会低于一般人,或是如果根据专业知识,病人的脉搏不会低于一般
10、人,或是研究者只关心病人的脉搏是否高于一般,而不关心是否研究者只关心病人的脉搏是否高于一般,而不关心是否低于一般,则应当采用单侧检验低于一般,则应当采用单侧检验one sided test。假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤u例如,抽样检查饮水细菌数,检测者所关心的只是饮水例如,抽样检查饮水细菌数,检测者所关心的只是饮水细菌含量是否高于饮水标准,故应采用单侧检验。细菌含量是否高于饮水标准,故应采用单侧检验。u 一般认为双侧检验较为稳妥,故更常用,所有探索性的一般认为双侧检验较为稳妥,故更常用,所有探索性的研究均应采用双侧检验。单侧检验和双侧检验的无效假研究均应采用双侧检验。单侧检验和双侧检验
11、的无效假设和备择假设是不同的。所以,只需看其检验假设和备设和备择假设是不同的。所以,只需看其检验假设和备择假设是什么,就可以知道是单侧检验还是双侧检验。择假设是什么,就可以知道是单侧检验还是双侧检验。假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤 单侧检验和双侧检验的假设单侧检验和双侧检验的假设 单双侧类型单双侧类型 目的目的 H0 H1 双侧检验双侧检验单侧检验单侧检验是否是否0是否是否0或是否或是否0=0=0或或0=0或或0000假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤2.计算检验统计量计算检验统计量u根据研究设计类型、数据资料类型、总体的分布特征及统根据研究设计类型、数据资料类型、总体的分布特征及统计
12、推断的目的等不同,要选用不同的假设检验方法。计推断的目的等不同,要选用不同的假设检验方法。u如样本均数与总体均数比较或成组设计两样本均数的比较如样本均数与总体均数比较或成组设计两样本均数的比较等要用等要用 t 检验或检验或 Z 检验,两样本方差的比较用检验,两样本方差的比较用 F 检验,多检验,多个样本均数的比较需用方差分析,两个率比较可以用个样本均数的比较需用方差分析,两个率比较可以用 Z 检检验、验、2检验等等。检验等等。u每种检验方法都有相应的检验统计量,如每种检验方法都有相应的检验统计量,如t 值、值、Z 值、值、F 值、值、2值等等。值等等。假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤本例的
13、资料符合本例的资料符合t 检验的应用条件,检验的应用条件,=72次次/min,=75.572次次/min,S=5.0次次/min,n=25,代入公式计算,代入公式计算t 值,结果:值,结果:假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤3.确定确定P值,做出推断结论值,做出推断结论uP值概率是指根据检验假设值概率是指根据检验假设H0,对规定的总体作,对规定的总体作随机抽样,获得等于及大于或等于及小于通过样本数随机抽样,获得等于及大于或等于及小于通过样本数据计算得到的检验统计量的概率。据计算得到的检验统计量的概率。uP 值的大小是根据检验统计量的大小来确定的,有两种方值的大小是根据检验统计量的大小来确定的
14、,有两种方法:法:l通过数学方法求得确切的通过数学方法求得确切的P值,但计算过程较为繁琐。值,但计算过程较为繁琐。l计算出检验统计量查相应的假设检验工具表,如计算出检验统计量查相应的假设检验工具表,如t界值表、界值表、F界值表、界值表、2界值表等,但由于界值表中不可能把检验统计界值表等,但由于界值表中不可能把检验统计量所有的值都列出来,所以通常只能确定量所有的值都列出来,所以通常只能确定P值的大致范围。值的大致范围。查表法确定查表法确定P 值值当当=24=24时一定时一定所对应的所对应的t t界值双侧检验界值双侧检验 本例本例:t=3.50 t0.05,24=2.064,t t0.05,24,
15、即,即P t0.01,24,故,故P0.01 t0.001,24=3.745,t 0.001即即0.01 P 0.001。假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤做出推断结论做出推断结论将确定的将确定的P值与检验水准值与检验水准比较,从而判断是否拒绝比较,从而判断是否拒绝H0。如果如果P,则按所定检验水准不拒绝,则按所定检验水准不拒绝H0,称差异不显著或,称差异不显著或差异无统计学显著性意义;差异无统计学显著性意义;如果如果P,则按所定检验水准拒绝,则按所定检验水准拒绝H0,接受,接受H1,称差异显著,称差异显著或差异有统计学显著性意义。或差异有统计学显著性意义。经常使用的显著性水准有经常使用的显
16、著性水准有=0.05和和=0.01,如果,如果P0.05,称,称有统计学显著性意义,如果有统计学显著性意义,如果P0.01,则称差异极显著或差异,则称差异极显著或差异有高度统计学显著性意义。有高度统计学显著性意义。假设检验的基本步骤假设检验的基本步骤u本本例例推推算算出出当当样样本本均均数数为为75.5次次/min时时,t=3.50,P0=0.05确定确定 P 值:值:=36-1=35,查查 t 界值表,单侧界值表,单侧 t 0.05,35=1.690,t 0.25,35=0.682,故,故 P 0.25。推断结论:在推断结论:在=0.05的水准上,的水准上,不拒绝不拒绝H0,尚不能认为尚不能
17、认为该该县儿童前囟门闭合月龄的均数大于一般儿童。县儿童前囟门闭合月龄的均数大于一般儿童。二、二、配对样本配对样本t 检验检验配对设计有两种情况:配对设计有两种情况:对同一对的两个受试对象分别给予两种处理,这些实验的对同一对的两个受试对象分别给予两种处理,这些实验的目的均是推断两种处理的效果有无差异。目的均是推断两种处理的效果有无差异。是对同一批受试对象处理前后的比较,其目的是推断该处是对同一批受试对象处理前后的比较,其目的是推断该处理有无作用。理有无作用。l解决这类问题,先要求出各对差值解决这类问题,先要求出各对差值d 的均数。也可将这类问的均数。也可将这类问题看成样本均数与总体均数题看成样本
18、均数与总体均数0的比较。的比较。二、二、配对样本配对样本t 检验检验例例3-6 为比较两种方法对乳酸饮料中脂肪含量测定结为比较两种方法对乳酸饮料中脂肪含量测定结果是否不同,随机抽取了果是否不同,随机抽取了10份乳酸饮料制品,分份乳酸饮料制品,分别用脂肪酸水解法和哥特里罗紫法测定其结果如别用脂肪酸水解法和哥特里罗紫法测定其结果如表表3-5第第13栏。问两法测定结果是否不栏。问两法测定结果是否不同?同?二、二、配对样本配对样本t 检验检验表表3-5 两种方法对乳酸饮料中脂肪含量的测定结果两种方法对乳酸饮料中脂肪含量的测定结果%例例3-6H0:d=0 H1:d0 =0.05确定确定 P 值:本例值:
19、本例=9,查查 t 界值表,得界值表,得 P 0.50。推断结论:推断结论:在在=0.05的水准上,的水准上,不拒绝不拒绝H0,尚不能认为尚不能认为阿阿卡波糖胶囊与拜唐苹胶囊对空腹血糖的降糖效果不同。卡波糖胶囊与拜唐苹胶囊对空腹血糖的降糖效果不同。2.2.两样本所属总体方差不等两样本所属总体方差不等 SatterthwaiteSatterthwaite近似法近似法三、两独立样本资料的三、两独立样本资料的t 检验检验四、四、两组独立样本资料的方差齐性检验两组独立样本资料的方差齐性检验例例6-5 两组大鼠血糖的比较。两组大鼠血糖的比较。确定确定P 值:查值:查 附表附表3.2,得,得 F0.05/
20、27,11=3.76,P0.05。判断结果判断结果:在在=0.05的水准上,的水准上,拒绝拒绝H0,接受接受H1,可可以认为以认为两总体方差不相等。两总体方差不相等。例例6-5 两组大鼠血糖的比较。两组大鼠血糖的比较。确定确定P 值:查值:查 t 界值表,得界值表,得 t 0.05/2,8=2.306,t 0.002/2,8=4.501,t 0.001/2,8=5.041,P 0.002。推断结论:在推断结论:在=0.05的水准上,的水准上,拒绝拒绝H0,接受接受H1,可以认为可以认为两两组大鼠血糖有差异。组大鼠血糖有差异。第六节第六节 假设检验的本卷须知假设检验的本卷须知一、假设检验的两类错
21、误一、假设检验的两类错误第第I类错误,假阳性错误弃真,类错误,假阳性错误弃真,即拒绝正确的即拒绝正确的H0第第II 类错误,假阴性错误存伪,类错误,假阴性错误存伪,即不拒绝错误的即不拒绝错误的H0第第I类错误可以加以控制,即检验水准类错误可以加以控制,即检验水准;第第II类错误不能控制,但类错误不能控制,但 越大,越大,越小,故越小,故不能过小,不能过小,否则,否则,将增大。将增大。I型错误和型错误和II型错误型错误推断结论推断结论 客观实际客观实际 H0成立成立H0不成立不成立 拒绝拒绝H0,接受,接受H1第一类错误第一类错误弃真弃真推断正确推断正确不拒绝不拒绝H0推断正确推断正确第二类错误
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