※コラム「統計備忘録」の記事一覧は こちら ※ 独立性の検定とは、いわゆるカイ二乗検定のことです。アンケートをする人にはお馴染みの、あのカイ二乗検定です。適合度の検定、母分散の検定など、カイ二乗分布を利用した統計的仮説検定のことをカイ二乗検定と呼ぶのですが、ただ単に「カイ二乗検定」とあれば、それは「独立性の検定」を指していると考えて間違いないでしょう。 さて、独立性の検定の「独立」とは一体どういうことなのでしょうか。新曜社の統計用語辞典では次のように書かれています。 「2つの事象AとBについて、その同時確率P(AB)がAの確率とBの確率との積となるならば、すなわち P(AB)=P(A)・P(B) となるならば、AとBは独立であるという」 例えば、大学生を調査して、その中で、女性が60%、美容院で髪をカットする人が80%だったとします。 X. 性別 女性 男性 60% P(A) 40% Y. 髪をカットする所 美容院 80% P(B) 理容院 20% もし「女性である(A)」と「美容院で髪をカットする(B)」が完全に独立した事象であれば、「女性で、かつ、美容院で髪をカットする人」である確率P(AB)は、次の計算により48%となります。この確率は、独立を仮定した場合に期待される確率、すなわち期待確率です。 P(AB)=0. 6×0. 8=0.
分割表の解析 で出てくる検定は2つです。 それは、 「カイ二乗検定」 と 「フィッシャーの直接確率検定」 です。 この記事では、そのうちのカイ二乗検定についてわかりやすく解説していきます! カイ二乗検定とは何?から始まって、計算式まで解説します! 計算式についても、「カイ二乗検定が何をやっているか?」がわかれば、簡単に理解できるようになります。 ぜひこの記事で「カイ二乗検定」についてマスターしましょう! >> フィッシャーの直接確率検定についてはこちらで解説しています。 カイ二乗検定とはどんな検定?t検定との違いは? カイ二乗検定は、統計学的検定の中でも最も有名な検定と言っていいですね。 カイ二乗検定とt検定は、どの統計の本をみても必ず掲載されています。 ではカイ二乗検定と t検定 は何が違うの? と言われた時に、あなたは答えられますか? 一言でいうと、このような違いがあります。 カイ二乗検定は、カテゴリカルデータを対象とした検定手法 t検定は、連続データを対象とした検定手法 この違いが一番大きい違いです。 そのため、連続データに対してカイ二乗検定を実施することはできませんし、カテゴリカルデータに対してt検定を実施することもできません。 カイ二乗検定とは、独立性の検定ともいわれている カイ二乗検定は、独立性の検定ともいわれています。 (独立って言われても意味わからない・・・) と思いますよね。 私も初めは全く分かりませんでした。 でも理解すると、文字通りのまんまだなー、と思えるでしょう。 独立を辞書で引くと、このような意味です。 他のものから離れて別になっていること。「母屋から独立した離れ」 他からの束縛や支配を受けないで、自分の意志で行動すること。「独立の精神」「独立した一個の人間」 自分の力で生計を営むこと。また、自分で事業を営むこと。「親から独立して一家を構える」「独立して自分の店をもつ」 つまり言い換えると、 「何かに依存していない」「何かに関連していない」 ということです。 じゃあ、今回のカイ二乗検定の場合、何に関連していない状態か。 あなたは答えられるでしょうか? 答えは、 「2つの変数間で関連していない」 ということ。 言い換えると「2つの変数が独立している」ということ。 カイ二乗検定を例を用いてわかりやすく解説!
カイ二乗検定はカイ二乗分布を利用する検定方法の総称である。カイはギリシャ文字のχである。χ 2 検定とも書く。アルファベットのエックス( x )に似ているが異なる文字なので注意。 母分散の検定、分布の適合度検定、分割表(クロス集計表)の独立性や一様性の検定などに利用される。統計モデルを構築した際に、データとモデルとの適合度の検定にも使われる。 <カイ二乗検定の例> 1.適合度検定 母集団においてk個の級 A 1, …, A k が互いに重複なく分類され、その確率を P ( A i) = p i ( i = 1, …k )とする。∑ p i = 1 である。この確率分布 p i = ( p 1, …, p k) が、母集団の分布π i = (π 1, …, π k) に適合するかを検定する。 標本サイズ n とπ i の積 nπ i が各級の期待度数である。観測度数を f i と書き表に示す。観測度数にO(Observed),期待度数にE(Expected)を記号として使う。 ❶ 仮説の設定 帰無仮説 H 0 : p i = π i 対立仮説 H 1 : p i ≠ π i (H 0 の等号のうち少なくとも1つが不等号) ❷ 検定統計量: ❸ 自由度:φ = k - c - 1 ❹ 有意水準 α(通常はα=0. 05に設定することが多い) ❺ P値が0.
5 27 20 5. 5 ②「理論値」からの「実測値」のズレを2乗したものを「理論値」で割る ③すべての和をとる 和は6. 639になります。したがって、 =6. 639となります。 棄却ルールを決める (縦がm行、横がn列)のクロス集計表の場合、自由度が のカイ二乗分布を用いて検定を行います。この例題の場合(2-1)×(4-1)=3です。したがって自由度「3」の「カイ二乗分布」を使用します。また、独立性の検定は 片側検定 で行います。統計数値表から の値を読み取ると「7. 815」となっています。 v 0. 99 0. 975 0. 95 0. 9 0. 1 0. 05 0. 025 0. 01 1 0. 000 0. 001 0. 004 0. 016 2. 706 3. 841 5. 024 6. 635 2 0. 020 0. 051 0. 103 0. 211 4. 605 5. 991 7. 378 9. 210 3 0. 115 0. 216 0. 352 0. 584 6. 251 7. 815 9. 348 11. 345 0. 297 0. 484 0. 711 1. 064 7. 779 9. 488 11. 143 13. 277 5 0. 554 0. 831 1. 145 1. 610 9. 236 11. 070 12. 833 15. 086 検定統計量を元に結論を出す 次の図は自由度3のカイ二乗分布を表したものです。 =6. 639は図の矢印の部分に該当します。矢印は 棄却域 に入っていないことから、「有意水準5%において、帰無仮説を棄却しない」という結果になります。つまり「性別と血液型は独立ではないとはいえない(関連があるとはいえない)」と結論づけられます。 ■イェーツの補正 イェーツの補正 は2行×2列のクロス集計表のデータに対して行われる補正で、離散型分布を連続型分布(カイ二乗分布や正規分布)に近似させて統計的検定を行う際に用いられます。次のようなクロス集計表があるとき、 イェーツの補正を行ったカイ二乗値は下式から求められます。ただし、a, b, c, dは各度数を表し、N=a+b+c+dとします。 ■おすすめ書籍 そろそろ統計ソフトRでも勉強してみようかなという方にはコレ!自分のPC環境で手を動かしながら統計の基礎も勉強しつつRの勉強もできます。結構な厚みがある本です。 25.
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