以上の項目を確認して,2つのデータ間に対応がなく,各々の分布に正規性および等分散性が仮定できるとき,スチューデントのt検定を行う.サンプルサイズN 1 およびN 2 のデータXおよびYの平均値の比較は以下のように行う. データX X 1, X 2, X 3,..., X N 1 データY Y 1, Y 2, Y 3,..., Y N 2 以下の統計量Tを求める.ここで,μ X およびμ Y はそれぞれデータXおよびデータYの母平均である. \begin{eqnarray*}T=\frac{(\overline{X}-\overline{Y})-(\mu_X-\mu_Y)}{\sqrt{(\frac{1}{N_1}+\frac{1}{N_2})U_{XY}^2}}\tag{1}\end{eqnarray*} ここで,U XY は以下で与えられる値である. 母平均の差の検定 例題. \begin{eqnarray*}U_{XY}=\frac{(N_1-1)U_X^2+(N_2-1)U_Y^2}{N_1+N_2-2}\tag{2}\end{eqnarray*} 以上で与えられる統計量Tは自由度 N 1 +N 2 -2 のt分布に従う値である.ここで,検定の帰無仮説 (H 0) を立てる. 帰無仮説 (H 0) は2群間の平均値に差がないこと ,すなわち μ X -μ Y =0であること,となる.そこで,μ X -μ Y =0 を上の式に代入し,以下のTを得る. \begin{eqnarray*}T=\frac{\overline{X}-\overline{Y}}{\sqrt{(\frac{1}{N_1}+\frac{1}{N_2})U_{XY}^2}}\tag{3}\end{eqnarray*} この統計量Tが,自由度 N 1 +N 2 -2 のt分布上にてあらかじめ設定した棄却域に入るか否かを考える.帰無仮説が棄却されたら比較している2群間の平均値には差がないとはいえない (実質的には差がある) と結論する.
071、-0. 113、-0. 043、-0. 062、-0. 089となる。平均 は-0. 0756、標準偏差 s は0. 0267である。データ数は差の数なので、 n =5である。母平均の検定で示したように t を求めると。 となる。負の価の t が得られるが、差の計算を逆にすれば t は6. 3362となる。自由度は4なので、 t (4, 0. 776と比較すると、得られた t の方が大きくなり、帰無仮説 d =0が否定される。この結果、条件1と条件2の結果には差があるという結論が得られる。 帰無仮説 検定では、まず検定する内容を否定する仮説をたてる。この仮説を、帰無仮説あるいはゼロ仮説と呼ぶ。上の例では、「母平均は0. 5である。」あるいは「差の平均は0である。」が帰無仮説となる。 次に、その仮説が正しい場合に起こる事象の範囲を定める。上の例では、その仮説が正しければ、標本から計算した t が、自由度と確率で定まる t より小さくなるはずである。 測定結果が、その範囲に入るかどうかを調べる。 もし、範囲に含まれないならば、帰無仮説は否定され、含まれるなら帰無仮説は否定されない。ここで注意すべきは、否定されなかったからと言って、帰無仮説が正しいとはならないことである。正確に言うなら、帰無仮説を否定する十分な根拠がないということになる。たとえば、測定数を多くすれば、標本平均と標本標準偏差が同じでも、 t が大きくなるので、検定の結果は変わる可能性がある。つまり、帰無仮説は否定されたときにはじめて意味を持つ。 従って、2つの平均値が等しい、2つの実験条件は同等の結果を与える、といったことの証明のために平均値の差を使うことはあまり適切ではない。帰無仮説が否定されないようにするためには、 t を小さくすれば良いので、分母にある が大きい実験では t が小さくなる。つまり、バラつきが大きい実験を少ない回数行えば、有意の差はなくなるが、これは適切な実験結果に基づいた検定とはいえない。 帰無仮説として「母平均は0. サンプルサイズの決定（1つの母平均の検定） - 高精度計算サイト. 5ではない。」という仮説を用いると、これを否定して母平均が0. 5である検定ができそうに思えるかもしれない。しかし、母平均が0. 5ではないとすると、母平均として想定される値は無数にあり、仮説が正しい場合に起こる事象の範囲を定める(つまり t を求める)ことができないので、検定が不可能になる。 危険率 検定では、帰無仮説が正しい場合に起こる事象の範囲を定め、それと実際に得られた結果を比較する。得られる結論は、 ・得られた結果は、事象の範囲外である。→帰無仮説が否定される。 ・得られた結果は、事象の範囲内である。→帰無仮説が否定されない。 の2つである。しかし、帰無仮説が正しい場合に起こる事象の範囲を定める時に、何%が含まれるかを考慮している。これが危険率であり、 t (4, 0.
data # array([[ 5. 1, 3. 5, 1. 4, 0. 2], # [ 4. 9, 3., 1. 7, 3. 2, 1. 3, 0. 6, 3. 1, 1. 5, 0. 2], # 以下略 扱いやすいようにデータフレームに変換します。 import pandas as pd pd. 20-6. 母平均の差の信頼区間 | 統計学の時間 | 統計WEB. DataFrame ( iris. data, columns = iris. feature_names) targetも同様にデータフレーム化し、2つの表を結合します。 data = pd. feature_names) target = pd. target, columns = [ 'target']) pd. concat ([ data, target], axis = 1) 正規性検定 ヒストグラムによる可視化 データが正規分布に従うか、ヒストグラムで見てみましょう。 import as plt plt. hist ( val_setosa, bins = 20, alpha = 0. 5) plt. hist ( val_versicolor, bins = 20, alpha = 0. show () ヒストグラムを見る限り、正規分布になっているように思えます。 正規Q-Qプロットによる可視化 正規Q-Qプロットは、データが正規分布に従っているかを可視化する方法のひとつです。正規分布に従っていれば、点が直線上に並びます。 from scipy import stats stats. probplot ( val_setosa, dist = "norm", plot = plt) stats. probplot ( val_versicolor, dist = "norm", plot = plt) plt. legend ([ 'setosa', '', 'versicolor', '']) 点が直線上にならんでいるため、正規分布に近いといえます。 シャピロ–ウィルク検定 定量的な検定としてはシャピロ–ウィルク検定があります。帰無仮説は「母集団が正規分布である」です。 setosaの場合は下記のようになります。 W, p = stats. shapiro ( val_setosa) print ( "p値 = ", p) # p値 = 0. 4595281183719635 versicolorの場合は下記のようになります。 W, p = stats.
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