医学统计学假设检验课件.ppt
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- 医学 统计学 假设检验 课件
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1、第五章第五章 假设检验假设检验 样本样本总体总体统计推断统计推断随机抽样随机抽样参数?参数?统计量统计量参数估计参数估计假设检验假设检验通过样本统计量推断总体参数之间是否通过样本统计量推断总体参数之间是否存在差异,其推断过程称为假设检验。存在差异,其推断过程称为假设检验。教学目的与要求教学目的与要求 v掌握:掌握:假设检验原理假设检验原理单样本正态资料的假设检验单样本正态资料的假设检验两样本正态资料的假设检验两样本正态资料的假设检验二项分布与二项分布与Poisson分布资料的分布资料的Z检验检验假设检验应注意的问题假设检验应注意的问题v了解:了解:置信区间与假设检验的关系置信区间与假设检验的关
2、系教学内容提要教学内容提要 v重点讲解:重点讲解:假设检验原理假设检验原理单样本正态资料的假设检验单样本正态资料的假设检验两样本正态资料的假设检验两样本正态资料的假设检验Z检验检验假设检验应注意的问题假设检验应注意的问题v介绍:介绍:置信区间与假设检验的关系置信区间与假设检验的关系 v假设检验的基本任务假设检验的基本任务:事先对总体分布或总体:事先对总体分布或总体参数作出假设,利用样本信息判断原假设是否参数作出假设,利用样本信息判断原假设是否合理,从而决定是否拒绝或接受原假设。合理,从而决定是否拒绝或接受原假设。v参数检验参数检验(parametric test):若总体分布类型已:若总体分布
3、类型已知,需要对总体的未知参数进行假设检验。知,需要对总体的未知参数进行假设检验。v非参数检验非参数检验:若总体分布类型未知,需要对未:若总体分布类型未知,需要对未知分布函数的总体的分布类型或其中的某些未知分布函数的总体的分布类型或其中的某些未知参数进行假设检验。知参数进行假设检验。假设检验假设检验(hypothesis test)的基本思想的基本思想 亦称显著性检验(亦称显著性检验(significance test)是先对总体的特)是先对总体的特征(如总体的参数或分布、位置)征(如总体的参数或分布、位置)提出某种假设提出某种假设,如假,如假设总体均数(或总体率)为一定值、总体均数(或总体设
4、总体均数(或总体率)为一定值、总体均数(或总体率)相等、总体服从某种分布、两总体分布位置相同等率)相等、总体服从某种分布、两总体分布位置相同等等,然后等,然后根据根据随机样本提供的随机样本提供的信息信息,运用,运用“小概率原理小概率原理”推断推断假设是否成立。假设是否成立。“概率很小(接近于零)的事件在一次抽样中不概率很小(接近于零)的事件在一次抽样中不太可能出现,故可以认为小概率事件在一次随机太可能出现,故可以认为小概率事件在一次随机抽样中是不会发生的抽样中是不会发生的”。“小概率原理小概率原理”v例如在例如在2000粒中药丸中只有一粒是虫蛀过的,现从中随机取粒中药丸中只有一粒是虫蛀过的,现
5、从中随机取一粒,则取得一粒,则取得“虫蛀过的药丸虫蛀过的药丸”的概率是的概率是1/2000,这个概率,这个概率是很小的,因此也可以将这一事件看作在一次抽样中是不会是很小的,因此也可以将这一事件看作在一次抽样中是不会发生的。若从中随机抽取一粒,恰好是虫蛀过的,这种情况发生的。若从中随机抽取一粒,恰好是虫蛀过的,这种情况发生了,我们自然可以认为发生了,我们自然可以认为“假设假设”有问题,即虫蛀率有问题,即虫蛀率p不是不是1/2000,从而否定了假设。否定假设的依据就是,从而否定了假设。否定假设的依据就是小概率事件小概率事件原理原理。由此我们得到一个推理方法:如果在某假设(记为。由此我们得到一个推理
6、方法:如果在某假设(记为H0)成立的条件下,事件成立的条件下,事件A是一个小概率事件,现在只进行一次是一个小概率事件,现在只进行一次试验,事件试验,事件A就发生了,我们就认为原来的假设(就发生了,我们就认为原来的假设(H0)是不)是不成立的。成立的。v例如,根据大量调查,已知正常成年男性例如,根据大量调查,已知正常成年男性平均脉搏数为平均脉搏数为72次次/分,现随机抽查了分,现随机抽查了20名名肝阳上亢成年男性病人,其平均脉搏为肝阳上亢成年男性病人,其平均脉搏为84次次/分,标准差为分,标准差为6.4次次/分。问肝阳上亢男分。问肝阳上亢男病人的平均脉搏数是否较正常人快?病人的平均脉搏数是否较正
7、常人快?v以上两个均数不等有两种可能:以上两个均数不等有两种可能:第一,由于抽样误差所致;第一,由于抽样误差所致;第二,由于肝阳上亢的影响。第二,由于肝阳上亢的影响。例例 如如 已知正常成年男子脉搏平均为已知正常成年男子脉搏平均为72次次/分,现随机检查分,现随机检查20名慢性胃炎所致名慢性胃炎所致脾虚男病人,其脉搏均数为脾虚男病人,其脉搏均数为75次次/分,分,标准差为标准差为6.4次次/分,问此类脾虚男病人分,问此类脾虚男病人的脉搏快于健康成年男子的脉搏?的脉搏快于健康成年男子的脉搏?抽样误差?抽样误差?脾虚?脾虚?v假设检验:假设检验:v1、原因、原因v2、目的、目的v3、原理、原理v4
8、、过程(步骤)、过程(步骤)v5、结果、结果第一节第一节 假设检验原理假设检验原理某事发生了:某事发生了:是由于碰巧?还是由于必然的是由于碰巧?还是由于必然的原因?统计学家运用显著性检验原因?统计学家运用显著性检验来处理这类问题。来处理这类问题。1、假设检验的原因、假设检验的原因 由于总体不同或因个体差异的存在,在研究中进行由于总体不同或因个体差异的存在,在研究中进行随机抽样获得的样本均数,随机抽样获得的样本均数,x1、x2、x3、x4,不同。样本不同。样本均数不同有两种(而且只有两种)可能:均数不同有两种(而且只有两种)可能:(1)分别所代表的总体均数相同,由于抽样误差造成了样)分别所代表的
9、总体均数相同,由于抽样误差造成了样本均数的差别。差别无显著性本均数的差别。差别无显著性(差别无统计学意义差别无统计学意义)(2)分别所代表的总体均数不同。差别有显著性()分别所代表的总体均数不同。差别有显著性(差别有差别有统计学意义统计学意义)2、假设检验的目的、假设检验的目的 判断是由于何种原因造成的不同,以做出决策。判断是由于何种原因造成的不同,以做出决策。反证法反证法:当一件事情的发生只有两种可能当一件事情的发生只有两种可能A和和B,为了肯,为了肯定其中的一种情况定其中的一种情况A,但又不能直接证实,但又不能直接证实A,这时否定另一,这时否定另一种可能种可能B,则间接的肯定了,则间接的肯
10、定了A。概率论概率论(小概率)(小概率):如果一件事情发生的概率很小,那:如果一件事情发生的概率很小,那么在进行一次试验时,我们说这个事件是么在进行一次试验时,我们说这个事件是“不会发生的不会发生的”。从一般的常识可知,这句话在大多数情况下是正确的,但是从一般的常识可知,这句话在大多数情况下是正确的,但是它一定有犯错误的时候,因为概率再小也是有可能发生的。它一定有犯错误的时候,因为概率再小也是有可能发生的。4、假设检验的步骤、假设检验的步骤 建立假设(反证法),确定显建立假设(反证法),确定显著性水平(著性水平()计算统计量:计算统计量:u,t,2 确定概率确定概率P值值 做出推论做出推论【例
11、例5-1】已知正常成年男子脉搏平均为已知正常成年男子脉搏平均为72次次/分,现随机检查分,现随机检查20名慢性胃炎所致脾虚名慢性胃炎所致脾虚男病人,其脉搏均数为男病人,其脉搏均数为75次次/分,标准差分,标准差为为6.4次次/分,推断此类脾虚男病人的脉分,推断此类脾虚男病人的脉搏是否不同于健康成年男子的脉搏。搏是否不同于健康成年男子的脉搏。(1)建立假设,)建立假设,选定检验水准选定检验水准:假设两种:一种是检验假设假设两种:一种是检验假设,假设假设差异完全由抽样误差造差异完全由抽样误差造成成,常称,常称无效假设无效假设,用用H0表示。另一种是和表示。另一种是和H0相对立的相对立的备备择假设择
12、假设,用用H1表示。假设检验是针对表示。假设检验是针对H0进行的。进行的。确定双侧或单侧检验确定双侧或单侧检验:H0:此类脾虚病对脉搏数无影响,:此类脾虚病对脉搏数无影响,H0:=72次次/分分H1:脾虚病人的脉搏数不同于正常人,:脾虚病人的脉搏数不同于正常人,H1:72次次/分分选定检验水准选定检验水准:=0.05=0.05 是在统计推断时,预先设定的一个小概率值,是当是在统计推断时,预先设定的一个小概率值,是当H0为真时,允许错误地拒绝为真时,允许错误地拒绝H0的概率。的概率。双侧与单侧检验界值双侧与单侧检验界值比较比较(2)(2)选定适当的检验方法,计算选定适当的检验方法,计算检验检验统
13、计量值统计量值 t 检验检验 Z 检验检验v设计类型设计类型v资料的类型和分布资料的类型和分布v统计推断的目的统计推断的目的vn的大小的大小v如完全随机设计实验中,已知样本均数如完全随机设计实验中,已知样本均数与总体均数比较,与总体均数比较,n又不大,可用又不大,可用t检验,检验,计算统计量计算统计量t值。值。(3)计算计算P值值P值值:是在是在H0成立时,取得大于或等成立时,取得大于或等于现有检验统计量值的概率。于现有检验统计量值的概率。(3)计算概率值(计算概率值(P)将计算得到的将计算得到的Z Z值或值或 t t值与查表得到值与查表得到Z 或或t,,比较,得到比较,得到 P P值的大小。
14、根据值的大小。根据u u分布和分布和t t分布我们知道,如果分布我们知道,如果|Z|Z|Z 或或|t|t ,则则 PP ;如果;如果|Z|Z|Z 或或|t|P 。当当P时,统计学结论为按所取时,统计学结论为按所取检验水检验水准拒绝准拒绝H0,接受接受H1,称称“差异有显著性差异有显著性”(“差差异有统计学意义异有统计学意义”)。当当P 时,没有理由怀疑时,没有理由怀疑H0的真实性,统的真实性,统计学结论为按所取计学结论为按所取检验水准不拒绝检验水准不拒绝H0,称称“差差异无显著性异无显著性”(“差异无统计学意义差异无统计学意义”)。(4)作出推断结论作出推断结论与与P异同异同 相同相同:与与P
15、都是用检验统计量分布的尾部面积大小表示。都是用检验统计量分布的尾部面积大小表示。不同不同:是在统计推断时,预先设定的一个小概率值,是当是在统计推断时,预先设定的一个小概率值,是当H0为真时,允许错误地拒绝为真时,允许错误地拒绝H0的概率,是检验水准。的概率,是检验水准。P值是由实际样本决定的,是指从由值是由实际样本决定的,是指从由H0所规定的总所规定的总体中随机抽样,获得大于及等于(或小于)现有样本检体中随机抽样,获得大于及等于(或小于)现有样本检验统计量值的概率。验统计量值的概率。5、两类错误(、两类错误(I I型错误型错误 与与型错误型错误)统计推断可能出现的统计推断可能出现的4种结果种结
16、果 拒绝拒绝H0,接受,接受H1 不拒绝不拒绝H0H0为真为真 H0为假为假I型错误型错误()推断正确推断正确(1)推断正确推断正确(1)型错误型错误()(假阳性错误)(假阳性错误)(假阴性错误)(假阴性错误)(检验效能、把握度)(检验效能、把握度)(可信度)(可信度)无效假设(无效假设(H0)备择假设(备择假设(H1)两类错误两类错误(型错误与型错误与型错误型错误):型错误型错误:H H0 0原本是正确的原本是正确的 拒绝拒绝H H0 0 弃真弃真 假阳性错误假阳性错误 误诊误诊 用用表示表示 型错误型错误:H H0 0原本是错误的原本是错误的 不拒绝不拒绝H H0 0 存伪存伪 假阴性错误
17、假阴性错误 漏诊漏诊 用用表示表示 两均数的假设检验两均数的假设检验v样本均数与总体均数的比较样本均数与总体均数的比较 v成对资料均数的成对资料均数的 t 检验检验 v成组资料两样本均数的比较成组资料两样本均数的比较 v方差不齐时两小样本均数的比较方差不齐时两小样本均数的比较 第二节第二节 单样本正态资料的假设检验单样本正态资料的假设检验 不不满足满足 不不满足满足 满足满足 满足满足 已知已知 正态性正态性 非参数非参数检验检验 变量替换变量替换 结论结论 不不满足满足 大样本大样本 u检验检验 t 检验检验 满足满足 z思路思路一、正态总体均数的假设检验一、正态总体均数的假设检验 方方 法
18、法1、大样本、大样本【例例5-2】一般女性平均身高一般女性平均身高160.1 cm。某大学随机抽取某大学随机抽取100名女大学生,测量名女大学生,测量其身高,身高的均数是其身高,身高的均数是163.74cm,标准,标准差是差是3.80cm。请问某大学请问某大学18岁女大学生岁女大学生身高是否与一般女性不同。身高是否与一般女性不同。目的:目的:比较样本均数所代表的未知总体均数比较样本均数所代表的未知总体均数 与已知总体均数有无差别与已知总体均数有无差别计算公式:计算公式:z 统计量统计量=xSx0 适用条件:适用条件:(1)已知一个总体均数;已知一个总体均数;(2)可得到一个样本均数;可得到一个
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