2020/11/22 疫学 研究 統計 はじめに 今回が仮説検定のお話の最終回になります.P > 0. 05のときの解釈を深めつつ,サンプルサイズ設計のお話まで進めることにしましょう 入門②の検定のあらまし で,仮説検定の解釈の非対称性について述べました. P < 0. 05 → 有意差あり! P > 0. 05 → 差がない → 差があるともないとも言えない(無に帰す) P > 0. 05では「H 0: 差がない / H 1: 差がある」の 判定を保留 するということでしたが, 一定の条件下 で P > 0. 05 → 差がない に近い解釈することが可能になります! この 一定の条件下 というのが実は大事です 具体例で仮説検定の概要を復習しつつ,見ていくことにしましょう 仮説検定の具体例 コインAがあるとします.このコインAはイカサマかもしれず,表が出る確率が通常のコインと比べて違うかどうか知りたいとしましょう.ここで実際にコインAを20回投げて7回,表が出ました.仮説検定により,このコインAが通常のコインと比べて表が出る確率が「違うか・違わないか」を判定したいです. このとき,まず2つの仮説を設定するのでした. H 0 :表が出る確率は1/2である H 1 :表が出る確率は1/2ではない そして H 0 が成り立っている仮定のもとで,論理展開 していきます. 表が出る確率が1/2のコインを20回投げると,表が出る回数の分布は図のようになります ここで, 実際に得られた値かそれ以上に極端に差があるデータが得られる確率(=P値) を評価すると, P値 = 0. 1316 + 0. 1316 = 0. 2632となります. P > 0. 帰無仮説 対立仮説 立て方. 05ですので,H 0 の仮定を棄却することができず,「違うか・違わないか」の 判定を保留 するのでした. (補足)これは「表 / 裏」の二値変数で,1グループ(1変数)に対する検定ですので,母比率の検定(=1標本カイ二乗検定)などと呼ばれたりしています. 入門③で頻用する検定の一覧表 を載せています. αエラーについて ちなみに,5回以下または15回以上表が出るとP<0. 05になり,統計的有意差が得られることになります. このように,H 0 が成り立っているのに有意差が出てしまう確率も存在します. 有意水準0. 05のもとでは,表が出る確率が1/2であるにも関わらず誤って有意差が出てしまう確率は0.
05 あり,この過誤のことを αエラー と呼びます. H 1 を一つの仮説に絞る ところで,帰無仮説H 0 / 対立仮説 H 1 を 前回の入門③ でやった「臨床的な差=効果サイズ」で見直してみると H 0 :表が出る確率が50%である 臨床的な差=0 H 1 :表が出る確率がXX%である 臨床的な差は0ではない という状況になっています.つまり表が出る確率が80%の場合,75%の場合,60%の場合,と H 1 は色々なパターンが無限に考えられる わけです. この無限に存在するH 1 を一つの仮説に絞り H 1 :表が出る確率は80% として考えてみることにしましょう βエラーと検出力 このH 1 が成り立っていると仮定したもとで,論理展開 してみましょう!表が出る確率が80%のコインを20回投げると,表が出る回数の分布は図のようになります ここで,先ほどの仮説検定の中で有意差あり(P<0. 05)となる「5回以下または15回以上表が出る」領域を考えてみると 80%表が出るコインが正しく有意差あり,と判定される確率は0. 8042です.この「本当は80%表が出るコインAが正しく統計的有意差を出せる確率」のことを 検出力 といいます.また本当は80%表が出るコインなのに有意差に至らない確率のことを βエラー と呼びます.今回の例ではβエラーは0. 逆を検証する | 進化するガラクタ. 1958( = 19. 58%)です. 検出力が十分大きい状態の検定 ですと, 差がある場合に有意差が正しく検出 されることになります.今回の例のように7回しか表が出ないデータの場合, 「おそらく80%以上の確率で表が出るコインではない」 と解釈することが可能になります. βエラーと検出力は効果サイズとサンプルサイズにより変わる 効果サイズを変える 効果サイズ(=臨床的な差)を変えて H 1 : 表がでる確率は80% → 表が出る確率は60% とした場合も考えてみましょう. 表が出る確率が60%のコインを20回投げると,表が出る回数の分布は図のようになります となり,検出力(=正しく有意差が検出される確率)が12. 7%しかない状態になります.現状のデータは7回表が出たので,50%の確率で表が出るコインなのか,60%の確率で表が出るコインなのか判別する手がかりは乏しいです.判定を保留する必要があるでしょう. サンプルサイズを変える なお,このような場合でも サンプルサイズを増やすことで検出力を大きく することができます 表が出る確率が50%のコインを200回投げた場合を考えてみると,図のような分布になります.
Wald検定 Wald検定は、Wald統計量を用いて正規分布もしくは$\chi^2$分布で検定を行います。Wald統計量は(4)式で表され、漸近的に標準正規分布することが知られています。 \, &\frac{\hat{a}_k}{SE}\hspace{0. 4cm}・・・(4)\hspace{2. 5cm}\\ \mspace{1cm}\\ \, &SE:標準誤差\\ (4)式から、$a_k=0$を仮説としたときの正規分布における検定(有意水準0. 05)を表す式は(5)式となります。 -1. 96\leqq\frac{\hat{a}_k}{SE}\leqq1. 4cm}・・・(5)\\ $\hat{a}_k$が(5)式を満たすとき、仮説は妥当性があるとして採択します。 前章で紹介しましたように、標準正規分布の2乗は、自由度1の$\chi^2$分布と一致しますので、$a_k=0$を仮説としたときの$\chi^2$分布における検定(有意水準0. 05)を表す式は(6)式となります。$\hat{a}_k$が(6)式を満たすとき、仮説は妥当性があるとして採択します。 \Bigl(\frac{\hat{a}_k}{SE}\Bigl)^2\;\leqq3. 84\hspace{0. 【Pythonで学ぶ】仮説検定のやり方をわかりやすく徹底解説【データサイエンス入門:統計編27】. 4cm}・・・(6)\\ (5)式と(6)式は、いずれも、対数オッズ比($\hat{a}_k$)を一つずつ検定するものです。一方で、(3)式より複数の対数オッズ比($\hat{a}_k$)を同時に検定できることがわかります。複数(r個)の対数オッズ比($\hat{a}_{n-r+1}, \hat{a}_{n-r+2}, $$\cdots, \hat{a}_n$)を同時に検定する式(有意水準0. 05)は(7)式となります。 \, &\chi^2_L(\phi, 0. 05)\leqq\theta^T{V^{-1}}\theta\leqq\chi^2_H(\phi, 0. 05)\hspace{0. 4cm}・・・(7)\\ &\hspace{1cm}\theta=[\, \hat{a}_1, \hat{a}_2, \cdots, \hat{a}_{n-r+1}(=0), \hat{a}_{n-r+2}(=0), \cdots, \hat{a}_n(=0)\, ]\\ &\hspace{1cm}V:\hat{a}_kの分散共分散行列\\ &\hspace{1cm}\chi^2_L(\phi, 0.
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