医学统计学课件:第九章χ2检验2014(ACER-PC-acer-2014-05-02-00,33,09).ppt
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- 医学统计学课件:第九章 2检验2014ACER-PC-acer-2014-05-02-00 33 09 医学 统计学 课件 第九 检验 2014 ACER PC 05 02 00 33 09
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1、1第九章 2检验Chi-square test公共卫生学院公共卫生学院 沈敏沈敏Tel: 182719382262回顾与比较计量资料的统计分析计量资料的统计分析-均值、标准差均值、标准差总体均数、两样本均数的比较总体均数、两样本均数的比较-t 检验检验多个样本均数比较多个样本均数比较-方差分析(方差分析(F检验)检验)3组组 别别 发病人数发病人数 未发病人数未发病人数 观察例数观察例数 发病率(发病率(%) 实验组实验组 14 86 100 14 对照组对照组 30 90 120 25 合计合计 44 176 220 20 某种新药对流感的预防效果某种新药对流感的预防效果某医生想观察一种新药
2、对流感的预防效果,进行了如下的研究,问此药是否有效?4 检验的用途推断两个总体率或构成比之间有无差别推断多个总体率或构成比之间有无差别多个样本率间的多重比较两个分类变量(属性)之间有无关联性2 25 检验的主要内容四格表资料的2 检验及ishers精确概率检验配对四格表资料的2检验表资料的2检验多个样本率间的多重比较-Bonferroni方法2 26第一节 四格表资料的2检验2检验的基本思想检验的基本思想四格表资料的四格表资料的2检验专用公式检验专用公式四格表资料的四格表资料的2检验的校正公式检验的校正公式72统计量对于离散型数据的对于离散型数据的2 2统计量统计量, , 是由皮尔逊是由皮尔逊
3、(K.Pearson)(K.Pearson)于于18991899年提出来的年提出来的, , 它是度量它是度量实际频数实际频数与与理论频数理论频数之间的之间的偏偏差差的统计量。其基本公式为:的统计量。其基本公式为:T TT)T)(A(A2 22 2A为实际观察频数(为实际观察频数(actual frequency)T为理论频数(为理论频数(theoretical frequency)公式公式9-1公式公式9-19-1也称也称Pearson Pearson 2 22检验检验8例9-1:母豚鼠所产的幼豚鼠的性别分别为雌雄两组,在某次实验中,若干只母豚鼠所产的幼鼠中有70只雌性,54只为雄性,而在大量
4、调查的资料中,雌雄豚鼠的性别比例一般为1:1,问此组母豚鼠所产幼豚鼠的性别比是否符合1:1的比例?性别实际频数理论频数A-T(A-T)2/T雌 70 62 81.0323雄 54 62 -81.0323合计 124 124 02.0646 观察频数观察频数 observed frequency A 理论频数理论频数 expected frequency T 样本率样本率 sample proportion p 总体率总体率 population proportion表表9-1 1249-1 124只豚鼠幼仔的性别分布只豚鼠幼仔的性别分布2检验检验92 检验的基本思想现以两样本率比较的现以两样本
5、率比较的2 检验为例,介绍检验为例,介绍2 检验的基本思检验的基本思想。想。例例9-2:某医院欲比较异梨醇口服液(试验组)和氢氯:某医院欲比较异梨醇口服液(试验组)和氢氯噻嗪噻嗪+地塞米松(对照组)降低颅内压的疗效。将地塞米松(对照组)降低颅内压的疗效。将200例颅内压增高症患者随机分为两组,结果见表例颅内压增高症患者随机分为两组,结果见表7-2。问。问两组降低颅内压的总体有效率有无差别?两组降低颅内压的总体有效率有无差别?组组 别别 有效有效 无效无效 合计合计 有效率(有效率(%) 试验组试验组 99 5 104 95.20 对照组对照组 75 21 96 78.13 合合 计计 174
6、26 200 87.00 表表9-2 9-2 两组降低颅内压有效率的比较两组降低颅内压有效率的比较四格表资料的四格表资料的2检验检验10分析表格的基本数据只有表格的基本数据只有4 4个,称为四格表(个,称为四格表(fourfold fourfold table)table)资料资料a b c d 组组 别别 有效有效 无效无效 合计合计 有效率(有效率(%) 试验组试验组 99 a 5 b 104 (a+b) 95.20 对照组对照组 75 c 21 d 96 (c+d) 78.13 合合 计计 174 (a+c) 26 (b+d) 200 (n) 87.00 T TT)T)(A(A2 22
7、2=(行数行数-1)(列数列数-1)99 5 75 21 A为实际频数为实际频数T为理论频数为理论频数公式公式7-2四格表资料的四格表资料的2检验检验11T如何确定?T是根据检验假设是根据检验假设H0:1=2确定的。确定的。本例:本例: H0:1=2= (=174/200=87%) H1:12则:则:n nn nn nT TC CR RRCRCTRC:第:第R行第行第C列的理论频数列的理论频数nR:相应行的合计:相应行的合计nC:相应列的合计:相应列的合计n:总例数:总例数公式公式7-3四格表资料的四格表资料的2检验检验12组组 别别 有效有效 无效无效 合计合计 有效率(有效率(%) 试验组
8、试验组 99(90.48) a 5(13.52) b 104 (a+b) 95.20 对照组对照组 75(83.52) c 21(12.48) d 96 (c+d) 78.13 合合 计计 174 (a+c) 26 (b+d) 200 (n) 87.00 T11=104174/200=90.48T12= 104 26/200=13.52T21= 96 174/200=83.52T22=9626/200=12.48n nn nn nT TC CR RRCRC公式公式7-37-3四格表资料的四格表资料的2检验检验13同时由公式同时由公式7-1可知,可知,2 值反映了实际频数与理论频数的吻合程度。值
9、反映了实际频数与理论频数的吻合程度。若若H0成立,实际频数与理论频数的差值愈小,则成立,实际频数与理论频数的差值愈小,则2 值值也愈小;也愈小;若若H0不成立,则实际频数与理论频数的差值愈大,则不成立,则实际频数与理论频数的差值愈大,则2 值也愈大。值也愈大。 2 值的大小还受到值的大小还受到自由度自由度大小的影响。大小的影响。自由度自由度越大,越大, 2 值的愈大。值的愈大。只有考虑了自由度只有考虑了自由度的影响,的影响, 2 值才能正确地反映实值才能正确地反映实际频数际频数A与理论频数与理论频数T的吻合程度的吻合程度T TT)T)(A(A2 22 2公式公式7-17-1四格表资料的四格表资
10、料的2检验检验14自由度自由度自由度取决于可以自由取值的格子数目,而不是样本含量取决于可以自由取值的格子数目,而不是样本含量n四格表资料在周边合计数固定的情况下,四格表资料在周边合计数固定的情况下,4个格子数据当中个格子数据当中只有一个数据可以自由取值。只有一个数据可以自由取值。因此四格表资料的理论频数还可按下式计算:因此四格表资料的理论频数还可按下式计算: T11=104 174/200=90.48 T12=104-98.48=13.52 T21=174-90.48=83.52 T22=26-13.52=12.48四格表资料的四格表资料的2检验检验=(行数行数-1)(列数列数-1)15f(x
11、2)Fail to reject Reject 0.050 2 4 6 8 10 12 ,05. 02 2 值与p值的关系假定检验水准为假定检验水准为,当,当 时,时,P,拒绝,拒绝H0,接受接受H1当当 时,时,P ,不拒绝不拒绝H02,22,22216 值与p值的关系 值越大则对应的值越大则对应的p p值越小,因此:值越小,因此:2,05. 02P P0.050.05差异无显著性意义差异无显著性意义2,05. 02P P0.050.05差异有显著性意义差异有显著性意义2,01. 02P P0.010.01差异有极显著性意义差异有极显著性意义22四格表资料的四格表资料的2检验检验2,172
12、检验的步骤1.检验假设检验假设 H0:1=2 ,即试验组与对照组降低颅内压的总体有,即试验组与对照组降低颅内压的总体有效率相等效率相等 H1:12:即试验组与对照组降低颅内压的总体有:即试验组与对照组降低颅内压的总体有效率不等效率不等2.确定检验水平确定检验水平,通常设,通常设= 0.053.计算统计量计算统计量4.确定概率,判断结果确定概率,判断结果(统计结果和专业结论)(统计结果和专业结论)T TT)T)(A(A2 22 2四格表资料的四格表资料的2检验检验183.计算计算统计量统计量2 值值 T11=104 174/200=90.48,T12=104-98.48=13.52 T21=17
13、4-90.48=83.52 T22=26-13.52=12.48 按公式按公式7-1计算计算2 值值 按按=(行数行数-1)(列数列数-1)=(2-1)(2-1)=1 以以=1查附表的查附表的2 界值表得界值表得 p=40且所有格且所有格子的子的T=5时时)()()(22dbcadcbanbcad公式公式7-4式中式中a,b,c,da,b,c,d为四格表的实际例数;为四格表的实际例数;n n为总例数为总例数四格表资料的四格表资料的2检验检验21用例2验证公式86.122617496104200755219922组组 别别 有效有效 无效无效 合计合计 试验组试验组 99(90.48) a 5(
14、13.52) b 104 (a+b) 对照组对照组 75(83.52) c 21(12.48) d 96 (c+d) 合合 计计 174 (a+c) 26 (b+d) 200 (n) 表表9-2 9-2 两组降低颅内压有效率的比较两组降低颅内压有效率的比较四格表资料的四格表资料的2检验检验22三、四格表资料2 检验的校正公式由公式由公式9-1计算计算2 值是离散型分布,而值是离散型分布,而2 界值表的依据是界值表的依据是2 分布,分布, 2 分布是连续型分布。分布是连续型分布。公式计算的公式计算的2 值查值查2 界值表所得的概率界值表所得的概率P偏小,特别是偏小,特别是当自由度为当自由度为1的
15、四格表资料。的四格表资料。美国统计学家美国统计学家F.Yates(1934年)提出了用(年)提出了用(|A-T|-0.5)计)计算算2 检验的连续校正公式法检验的连续校正公式法四格表资料的四格表资料的2检验检验TTA22)5 . 0|(|23TTA22)5 . 0|(|公式公式7-5)()()()2|(|22dbcadcbannbcad公式公式7-6四格表资料的四格表资料的2检验检验T TT)T)(A(A2 22 2)()()(22dbcadcbanbcad当当n40但但1 T5时时24对于四格表资料,通常规定:当当n40且所有的且所有的T5时,时,用用2 检验的基本公式检验的基本公式或四格表
16、资料专用公式或四格表资料专用公式当当n 40但有但有1T5时,用四格表资料时,用四格表资料2 检验的检验的校正公式校正公式;或改用或改用Fisher确切概率法确切概率法当当n40,或,或T1时,用四格表资料的时,用四格表资料的Fisher确切概率法确切概率法当当P时,改用四格表资料的时,改用四格表资料的Fisher确切概率法。确切概率法。T TT)T)(A(A2 22 2四格表资料的四格表资料的2检验检验)()()(22dbcadcbanbcad)()()()2|(|22dbcadcbannbcad25例例9-39-3:甲乙两种药物治疗某病,疗效如表:甲乙两种药物治疗某病,疗效如表7-47-4
17、,问两,问两药的有效率差别有无显著意义。药的有效率差别有无显著意义。检验步骤:检验步骤:1)1)检验假设:假设两种药物的疗效相同检验假设:假设两种药物的疗效相同 H H0 0:1 1=2 2 H H1 1:1 12 2=0.05 =0.05 有效有效 无效无效 合计合计 % 甲甲 3(6.5) 31(27.5) 34 8.8 乙乙 7(3.5) 11(14.5) 18 38.9 合计合计 10 42 52 19.2 表表9-4 9-4 甲乙两药治疗某病的效果比较甲乙两药治疗某病的效果比较四格表资料的四格表资料的2检验检验262)2)计算计算2 值:首先按式值:首先按式7-2计算各格子的理论频数
18、,结计算各格子的理论频数,结果见表。本例有一个格子的果见表。本例有一个格子的理论频数最小理论频数最小(T=3.5),1T40,故应用用计算校正的,故应用用计算校正的2 值。值。3)3)确定确定p p值,判断结果值,判断结果4)4)=(2-12-1)()(2-12-1)=1=1,查附表得,查附表得 而而2 =5.050,故,故p0.05,拒绝无效假设,拒绝无效假设H0,认为甲,认为甲乙两种药物治疗某病的疗效不同,乙药的有效率高乙两种药物治疗某病的疗效不同,乙药的有效率高于甲药。于甲药。050. 54210183452)2/52|731113(|2263. 684. 32)1(01. 02)1(0
19、5. 0四格表资料的四格表资料的2检验检验27最小理论频数的判断最小理论频数最小理论频数TRC的判断:的判断:R行与行与C列中,行合计数中列中,行合计数中最小值与列合计数中的最小值所对应的格子的理论频最小值与列合计数中的最小值所对应的格子的理论频数最小。见上例数最小。见上例四格表资料的四格表资料的2检验检验28第二节 Fishers精确概率法适用条件:适用条件:1.T1 或或 n 402.或用公式(或用公式(7-1)or(7-4)计算出)计算出2 值后所得的概率值后所得的概率P时时基本思想:基本思想: 在四格表的在四格表的周边合计不变的条件下周边合计不变的条件下,用下式直接计算,用下式直接计算
20、各种可能事件发生的概率(即表内四个数据的各种组合各种可能事件发生的概率(即表内四个数据的各种组合的概率)。的概率)。!n!d! c !b! a)!db()!ca()!dc ()!ba(p FishersFishers29例例9-4 两种药物治疗结果如表两种药物治疗结果如表7-5, 试比较两种药试比较两种药物的疗效差别有无显著性意义。物的疗效差别有无显著性意义。 未愈未愈 治愈治愈 合计合计 甲药甲药 5(a) 2(b) 7 乙药乙药 2(c) 4(d) 6 合计合计 7 6 13 表表9-5 两种药物治疗结果比较两种药物治疗结果比较FishersFishers30本例本例n40, 且且T=5并
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