Ф значение фишера определение. Критерий φ* — угловое преобразование Фишера
)Расчет критерия φ*
1. Определить те значения признака, которые будут критерием для разделения испытуемых на тех, у кого "есть эффект" и тех, у кого "нет эффекта". Если признак измерен количественно, использовать критерий λ для поиска оптимальной точки разделения.
2. Начертить четырёхклеточную (синоним: четырёхпольная) таблицу из двух столбцов и двух строк. Первый столбец - "есть эффект"; второй столбец - "нет эффекта"; первая строка сверху - 1 группа (выборка); вторая строка - 2 группа (выборка).
4. Подсчитать количество испытуемых в первой выборке, у которых "нет эффекта", и занести это число в правую верхнюю ячейку таблицы. Подсчитать сумму по двум верхним ячейкам. Она должна совпадать с количеством испытуемых в первой группе.
6. Подсчитать количество испытуемых во второй выборке, у которых "нет эффекта", и занести это число в правую нижнюю ячейку таблицы. Подсчитать сумму по двум нижним ячейкам. Она должна совпадать с количеством испытуемых во второй группе (выборке).
7. Определить процентные доли испытуемых, у которых "есть эффект", путем отнесения их количества к общему количеству испытуемых в данной группе (выборке). Записать полученные процентные доли соответственно в левой верхней и левой нижней ячейках таблицы в скобках, чтобы не перепутать их с абсолютными значениями.
8. Проверить, не равняется ли одна из сопоставляемых процентных долей нулю. Если это так, попробовать изменить это, сдвинув точку разделения групп в ту или иную сторону. Если это невозможно или нежелательно, отказаться от критерия φ* и использовать критерий χ2.
9. Определить по Табл. XII Приложения 1 величины углов φ для каждой из сопоставляемых процентных долей.
где: φ1 - угол, соответствующий большей процентной доле;
φ2 - угол, соответствующий меньшей процентной доле;
N1 - количество наблюдений в выборке 1;
N2 - количество наблюдений в выборке 2.
11. Сопоставить полученное значение φ* с критическими значениями: φ* ≤1,64 (р<0,05) и φ* ≤2,31 (р<0,01).
Если φ*эмп ≤φ*кр. H0 отвергается.
При необходимости определить точный уровень значимости полученного φ*эмп по Табл. XIII Приложения 1.
Данный метод описан во многих руководствах (Плохинский Н.А., 1970; Гублер Е.В., 1978; Ивантер Э.В., Коросов А.В., 1992 и др.) Настоящее описание опирается на тот вариант метода, который был разработан и изложен Е.В. Гублером.
Назначение критерия φ*
Критерий Фишера предназначен для сопоставления двух выборок по частоте встречаемости интересующего исследователя эффекта (показателя). Чем он больше, тем достовернее различия.
Описание критерия
Критерий оценивает достоверность различий между теми процентными долями двух выборок, в которых зарегистрирован интересующий нас эффект (показатель). Образно говоря, мы сравниваем между собой 2 лучших куска, вырезанные из 2-х пирогов, и решаем, какой из них действительно больше.
Суть углового преобразования Фишера состоит в переводе процентных долей в величины центрального угла, который измеряется в радианах. Большей процентной доле будет соответствовать больший угол ф, а меньшей доле - меньший угол, но соотношения здесь не линейные:
где Р - процентная доля, выраженная в долях единицы (см. Рис. 5.1).
При увеличении расхождения между углами φ 1 и φ 2 и увеличения численности выборок значение критерия возрастает. Чем больше величина φ* , тем более вероятно, что различия достоверны.
Гипотезы
H 0 : Доля лиц , у которых проявляется исследуемый эффект, в выборке 1 не больше, чем в выборке 2.
H 1 : Доля лиц, у которых проявляется исследуемый эффект, в выборке 1 больше, чем в выборке 2.
Графическое представление критерия φ*
Метод углового преобразования несколько более абстрактен, чем остальные критерии.
Формула, которой придерживается Е. В. Гублер при подсчете значений φ, предполагает, что 100% составляют угол φ=3,142, то есть округленную величину π=3,14159... Это позволяет нам представить сопоставляемые выборки в виде двух полукругов, каждый из которых символизирует 100% численности своей выборки. Процентные доли испытуемых с "эффектом" будут представлены как секторы, образованные центральными углами φ. На Рис. 5.2 представлены два полукруга, иллюстрирующие Пример 1. В первой выборке 60% испытуемых решили задачу. Этой процентной доле соответствует угол φ=1,772. Во второй выборке 40% испытуемых решили задачу. Этой процентной доле соответствует угол φ =1,369.
Критерий φ* позволяет определить, действительно ли один из углов статистически достоверно превосходит другой при данных объемах выборок.
Ограничения критерия φ*
1. Ни одна из сопоставляемых долей не должна быть равной нулю. Формально нет препятствий для применения метода φ в случаях, когда доля наблюдений в одной из выборок равна 0. Однако в этих случаях результат может оказаться неоправданно завышенным (Гублер Е.В., 1978, с. 86).
2. Верхний предел в критерии φ отсутствует - выборки могут быть сколь угодно большими.
Нижний предел - 2 наблюдения в одной из выборок. Однако должны соблюдаться следующие соотношения в численности двух выборок:
а) если в одной выборке всего 2 наблюдения, то во второй должно быть не менее 30:
б) если в одной из выборок всего 3 наблюдения, то во второй должно быть не менее 7:
в) если в одной из выборок всего 4 наблюдения, то во второй должно быть не менее 5:
г) при n 1 , n 2 ≥ 5 возможны любые сопоставления.
В принципе возможно и сопоставление выборок, не отвечающих этому условию, например, с соотношением n 1 =2, n 2 = 15, но в этих случаях не удастся выявить достоверных различий.
Других ограничений у критерия φ* нет.
Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих возможности критерия φ*.
Пример 1: сопоставление выборок по качественно определяемому признаку.
Пример 2: сопоставление выборок по количественно измеряемому признаку.
Пример 3: сопоставление выборок и по уровню, и по распределению признака.
Пример 4: использование критерия φ* в сочетании с критерием X Колмогорова-Смирнова в целях достижения максимально точного результата.
Пример 1 - сопоставление выборок по качественно определяемому признаку
В данном варианте использования критерия мы сравниваем процент испытуемых в одной выборке, характеризующихся каким-либо качеством, с процентом испытуемых в другой выборке, характеризующихся тем же качеством.
Допустим, нас интересует, различаются ли две группы студентов по успешности решения новой экспериментальной задачи. В первой группе из 20 человек с нею справились 12 человек, а во второй выборке из 25 человек - 10. В первом случае процентная доля решивших задачу составит 12/20·100%=60%, а во второй 10/25·100%=40%. Достоверно ли различаются эти процентные доли при данных n 1 и n 2 ?
Казалось бы, и "на глаз" можно определить, что 60% значительно выше 40%. Однако на самом деле эти различия при данных n 1 , n 2 недостоверны.
Проверим это. Поскольку нас интересует факт решения задачи, будем считать "эффектом" успех в решении экспериментальной задачи, а отсутствием эффекта - неудачу в ее решении.
Сформулируем гипотезы.
H 0 : Доля лиц, справившихся с задачей, в первой группе не больше, чем во второй группе.
H 1 : Доля лиц, справившихся с задачей, в первой группе больше, чем во второй группе.
Теперь построим так называемую четырехклеточную, или четырехпольную таблицу, которая фактически представляет собой таблицу эмпирических частот по двум значениям признака: "есть эффект" - "нет эффекта".
Таблица 5.1
Четырехклеточная таблица для расчета критерия при сопоставлении двух групп испытуемых по процентной доле решивших задачу.
Группы | "Есть эффект": задача решена | "Нет эффекта": задача не решена | Суммы |
||||
Количество испытуемых | % доля | Количество испытуемых | % доля | ||||
1 группа | (60%) | (40%) | |||||
2 группа | (40%) | (60%) | |||||
Суммы |
В четырехклеточной таблице, как правило, сверху размечаются столбцы "Есть эффект" и "Нет эффекта", а слева - строки "1 группа" и "2 группа". Участвуют в сопоставлениях, собственно, только поля (ячейки) А и В, то есть процентные доли по столбцу "Есть эффект".
По Табл. XII Приложения 1 определяем величины φ, соответствующие процентным долям в каждой из групп.
Теперь подсчитаем эмпирическое значение φ* по формуле:
где φ 1 - угол, соответствующий большей % доле;
φ 2 - угол, соответствующий меньшей % доле;
n 1 - количество наблюдений в выборке 1;
n 2 - количество наблюдений в выборке 2.
В данном случае:
По Табл. XIII Приложения 1 определяем, какому уровню значимости соответствует φ* эмп =1,34:
р=0,09
Можно установить и критические значения φ*, соответствующие принятым в психологии уровням статистической значимости:
Построим "ось значимости".
Полученное эмпирическое значение φ* находится в зоне незначимости.
Ответ: H 0 принимается. Доля лиц, справившихся с задачей, в первой группе не больше, чем во второй группе.
Можно лишь посочувствовать исследователю, который считает существенными различия в 20% и даже в 10%, не проверив их достоверность с помощью критерия φ*. В данном случае, например, достоверными были бы только различия не менее чем в 24,3%.
Похоже, что при сопоставлении двух выборок по какому-либо качественному признаку критерий φ может нас скорее огорчить, чем обрадовать. То, что казалось существенным, со статистической точки зрения может таковым не оказаться.
Гораздо больше возможностей порадовать исследователя появляется у критерия Фишера тогда, когда мы сопоставляем две выборки по количественно измеренным признакам и можем варьировать "эффект.
Пример 2 - сопоставление двух выборок по количественно измеряемому признаку
В данном варианте использования критерия мы сравниваем процент испытуемых в одной выборке, которые достигают определенного уровня значения признака, с процентом испытуемых, достигающих этого уровня в другой выборке.
В исследовании Г. А. Тлегеновой (1990) из 70 юношей - учащихся ПТУ в возрасте от 14 до 16 лет было отобрано по результатам обследования по Фрайбургскому личностному опроснику 10 испытуемых с высоким показателем по шкале Агрессивности и 11 испытуемых с низким показателем по шкале Агрессивности. Необходимо определить, различаются ли группы агрессивных и неагрессивных юношей по показателю расстояния, которое они спонтанно выбирают в разговоре с сокурсником. Данные Г. А. Тлегеновой представлены в Табл. 5.2. Можно заметить, что агрессивные юноши чаще выбирают расстояние в 50 см или даже меньше, в то время как неагрессивные юноши чаще выбирают расстояние, превышающее 50 см.
Теперь мы можем рассматривать расстояние в 50 см как критическое и считать, что если выбранное испытуемым расстояние меньше или равно 50 см, то "эффект есть", а если выбранное расстояние больше 50 см, то "эффекта нет". Мы видим, что в группе агрессивных юношей эффект наблюдается в 7 из 10, т. е. в 70% случаев, а в группе неагрессивных юношей - в 2 из 11, т. е. в 18,2% случаев. Эти процентные доли можно сопоставить по методу φ* , чтобы установить достоверность различий между ними.
Таблица 5.2
Показатели расстояния (в см), выбираемого агрессивными и неагрессивными юношами в разговоре с сокурсником (по данным Г.А. Тлегеновой, 1990)
Группа 1: юноши с высокими показателями по шкале Агрессивности FPI - R (n 1 =10) | Группа 2: юноши с низкими значениями по шкале Агрессивности FPI - R (n 2 =11) |
|||
d(c м ) | % доля | d(c M ) | % доля |
|
"Есть эффект" d ≤50 см | ||||
18,2% |
||||
"Нет эффекта" d>50 см | ||||
80 QO | 81,8% |
|||
Суммы | 100% | 100% |
||
Средние | 5б:о | 77.3 |
Сформулируем гипотезы.
H 0 d ≤ 50 см, в группе агрессивных юношей не больше, чем в группе неагрессивных юношей.
H 1 : Доля лиц, которые выбирают дистанцию d ≤ 50 см, в группе агрессивных юношей больше, чем в группе неагрессивных юношей. Теперь построим так называемую четырехклеточную таблицу.
Таблица 53
Четырехклеточная таблица для расчета критерия φ* при сопоставлении групп агрессивных (nf =10) и неагрессивных юношей (п2=11)
Группы | "Есть эффект": d ≤50 | "Нет эффекта". d >50 | Суммы |
||||
Количество испытуемых | (% доля) | Количество испытуемых | (% доля) | ||||
1 группа -агрессивные юноши | (70%) | (30%) | |||||
2 группа -неагрессивные юноши | (180%) | (81,8%) | |||||
Сумма |
По Табл. XII Приложения 1 определяем величины φ, соответствующие процентным долям "эффекта" в каждой из групп.
Полученное эмпирическое значение φ* находится в зоне значимости.
Ответ: H 0 отвергается. Принимается H 1 . Доля лиц, которые выбирают дистанцию в беседе меньшую или равную 50 см, в.группе агрессивных юношей больше, чем в группе неагрессивных юношей
На основании полученного результата мы можем сделать заключение, что более агрессивные юноши чаще выбирают расстояние менее полуметра, в то время как неагрессивные юноши чаще выбирают большее, чем полметра, расстояние. Мы видим, что агрессивные юноши общаются фактически на границе интимной (0-46 см) и личной зоны (от 46 см). Мы помним, однако, что интимное расстояние между партнерами является прерогативой не только близких добрых отношений, но и рукопашного боя (Hall E . T ., 1959).
Пример 3 - сопоставление выборок и по уровню, и по распределению признака.
В данном варианте использования критерия мы вначале можем проверить, различаются ли группы по уровню какого-либо признака, а затем сравнить распределения признака в двух выборках. Такая задача может быть актуальной при анализе различий в диапазонах или форме распределения оценок, получаемых испытуемыми по какой-либо новой методике.
В исследовании Р. Т. Чиркиной (1995) впервые использовался опросник, направленный на выявление тенденции к вытеснению из памяти фактов, имен, намерений и способов действия, обусловленному личными, семейными и профессиональными комплексами. Опросник был создан при участии Е. В. Сидоренко на основании материалов книги 3. Фрейда "Психопатология обыденной жизни". Выборка из 50 студентов Педагогического института, не состоящих в браке, не имеющих детей, в возрасте от 17 до 20 лет, была обследована с помощью данного опросника, а также методики Менестера-Корзини для выявления интенсивности ощущения собственной недостаточности, или "комплекса неполноценности" (Manaster G . J ., Corsini R . J ., 1982).
Результаты обследования представлены в Табл. 5.4.
Можно ли утверждать, что между показателем энергии вытеснения, диагностируемым с помощью опросника, и показателями интенсивности, ощущения собственной недостаточности существуют какие-либо значимые соотношения?
Таблица 5.4
Показатели интенсивности ощущения собственной недостаточности в группах студентов с высокой (nj =18) и низкой (п2=24) энергией вытеснения
Группа 1: энергия вытеснения от 19 до 31 балла (n 1 =181 | Группа 2: энергия вытеснения от 7 до 13 баллов (n 2 =24) |
|
0; 0; 0; 0; 0 20; 20 30; 30; 30; 30; 30; 30; 30 50; 50 60; 60 | 0; 0 5; 5; 5; 5 10; 10; 10; 10; 10; 10 15; 15 20; 20; 20; 20 30; 30; 30; 30; 30; 30 |
|
Суммы Средние | 26,11 | 15,42 |
Несмотря на то, что средняя величина в группе с более энергичным вытеснением выше, в ней наблюдаются также и 5 нулевых значений. Если сравнить гистограммы распределения оценок в двух выборках, то между ними обнаруживается разительный контраст (Рис. 5.3).
Для сравнения двух распределений мы могли бы применить критерий χ 2 или критерий λ , но для этого нам пришлось бы укрупнять разряды, а кроме того, в обеих выборках n <30.
Критерий φ* позволит нам проверить наблюдаемый на графике эффект несовпадения двух распределений, если мы условимся считать, что "эффект есть", если показатель чувства недостаточности принимает либо очень низкие (0), либо, наоборот, очень высокие значения (S 30), и что "эффекта нет", если показатель чувства недостаточности принимает средние значения, от 5 до 25.
Сформулируем гипотезы.
H 0 : Крайние значения показателя недостаточности (либо 0, либо 30 и более) в группе с более энергичным вытеснением встречаются не чаще, чем в группе с менее энергичным вытеснением.
H 1 : Крайние значения показателя недостаточности (либо 0, либо 30 и более) в группе с более энергичным вытеснением встречаются чаще, чем в группе с менее энергичным вытеснением.
Создадим четырехклеточную таблицу, удобную для дальнейшего расчета критерия φ*.
Таблица 5.5
Четырехклеточная таблица для расчета критерия φ*при сопоставлении групп с большей и меньшей энергией вытеснения по соотношению показателей недостаточности
Группы | "Есть эффект": показатель недостаточности равен 0 или >30 | "Нет эффекта": показатель недостаточности от 5 до 25 | Суммы |
||
(88,9%) | (11,1%) | ||||
(33,3%) | (66,7%) | ||||
Суммы |
По Табл. XII Приложения 1 определим величины ф, соответствующие сопоставляемым процентным долям:
Подсчитаем эмпирическое значение φ*:
Критические значения φ* при любых n 1 , n 2 , как мы помним из предыдущего примера, составляют:
Табл. XIII Приложения 1 позволяет нам и более точно определить уровень значимости полученного результата: р<0,001.
Ответ: H 0 отвергается. Принимается H 1 . Крайние значения показателя недостаточности (либо 0, либо 30 и более) в группе с большей энергией вытеснения встречаются чаще, чем в группе с меньшей энергией вытеснения.
Итак, испытуемые с большей- энергией вытеснения могут иметь как очень высокие (30 и более), так и очень низкие (нулевые) показатели ощущения собственной недостаточности. Можно предположить, что они вытесняют и свою неудовлетворенность, и потребность в жизненном успехе. Эти предположения нуждаются в дальнейшей проверке.
Полученный результат, независимо от его интерпретации, подтверждает возможности критерия φ* в оценке различий в форме распределения признака в двух выборках.
В первоначальной выборке было 50 человек, но 8 из них были исключены из рассмотрения как имеющие средний балл по показателю анергии вытеснения (14-15). Показатели интенсивности чувства недостаточности у них тоже средние: 6 значений по 20 баллов и 2 значения по 25 баллов.
В мощных возможностях критерия φ* можно убедиться, подтвердив совершенно иную гипотезу при анализе материалов данного примера. Мы можем доказать, например, что в группе с большей энергией вытеснения показатель недостаточности все же выше, несмотря на парадоксальность его распределения в этой группе.
Сформулируем новые гипотезы.
H 0 Наиболее высокие значения показателя недостаточности (30 и более) в группе с большей энергией вытеснения встречаются не чаще, чем в группе с меньшей энергией вытеснения.
H 1 : Наиболее высокие значения показателя недостаточности (30 и более) в группе с большей энергией вытеснения встречаются чаще, чем в группе с меньшей энергией вытеснения. Построим четырехпольную таблицу, используя данные Табл. 5.4.
Таблица 5.6
Четырехклеточная таблица для расчета критерия φ* при сопоставлении групп с большей и меньшей энергией вытеснения по уровню показателя недостаточности
Группы | "Есть эффект"* показатель недостаточности больше или равен 30 | "Нет эффекта": показатель недостаточности меньше 30 | Суммы |
||
1 группа - с большей энергией вытеснения | (61,1%) | (38.9%) | |||
2 группа - с меньшей энергией вытеснения | (25.0%) | (75.0%) | |||
Суммы |
По Табл. XIII Приложения 1 определяем, что этот результат соответствует уровню значимости р=0,008.
Ответ: Но отвергается. Принимается Hj : Наиболее высокие показатели недостаточности (30 и более баллов) в группе с большей энергией вытеснения встречаются чаще, чем в группе с меньшей энергией вытеснения (р=0,008).
Итак, нам удалось доказать и то, что в группе с более энергичным вытеснением преобладают крайние значения показателя недостаточности, и то, что больших своих значений этот показатель достигает именно в этой группе.
Теперь мы могли бы попробовать доказать, что в группе с большей энергией вытеснения чаще встречаются и более низкие значения показателя недостаточности, несмотря на то, что средняя величина в этой группе больше (26,11 против 15,42 в группе с меньшим вытеснением).
Сформулируем гипотезы.
H 0 : Самые низкие показатели недостаточности (нулевые) в группе с большей энергией вытеснения встречаются не чаще, чем в группе с меньшей энергией вытеснения.
H 1 : Самые низкие показатели недостаточности (нулевые) встречаются в группе с большей энергией вытеснения чаще, чем в группе с менее энергичным вытеснением. Сгруппируем данные в новую четырехклеточную таблицу.
Таблица 5.7
Четырехклеточная таблица для сопоставления групп с разной энергией вытеснения по частоте нулевых значений показателя недостаточности
Группы | "Есть эффект": показатель недостаточности равен 0 | "Нет эффекта" недостаточности | показатель не равен 0 | Суммы |
|
1 группа - с большей энергией вытеснения | (27,8%) | (72,2%) | |||
1 группа - с меньшей энергией вытеснения | (8,3%) | (91,7%) | |||
Суммы |
Определяем величины φ и подсчитываем значение φ*:
Ответ: H 0 отвергается. Самые низкие показатели недостаточности (нулевые) в группе с большей энергией вытеснения встречаются чаще, чем в группе с меньшей энергией вытеснения (р<0,05).
В сумме полученные результаты могут рассматриваться как свидетельство частичного совпадения понятий комплекса у З.Фрейда и А.Адлера.
Существенно при этом, что между показателем энергии вытеснения и показателем интенсивности ощущения собственной недостаточности в целом по выборке получена положительная линейная корреляционная связь (р=+0,491, р<0,01). Как мы можем убедиться, применение критерия φ* позволяет проникнуть в более тонкие и содержательно значимые соотношения между этими двумя показателями.
Пример 4 - использование критерия φ* в сочетании с критерием λ Колмогорова-Смирнова в целях достижения максимально точного результата
Если выборки сопоставляются по каким-либо количественно измеренным показателям, встает проблема выявления той точки распределения, которая может использоваться как критическая при разделении всех испытуемых на тех, у кого "есть эффект" и тех, у кого "нет эффекта".
В принципе точку, по которой мы разделили бы группу на подгруппы, где есть эффект и нет эффекта, можно выбрать достаточно произвольно. Нас может интересовать любой эффект и, следовательно, мы можем разделить обе выборки на две части в любой точке, лишь бы это имело какой-то смысл.
Для того, чтобы максимально повысить мощность критерия φ*, нужно, однако, выбрать точку, в которой различия между двумя сопоставляемыми группами являются наибольшими. Точнее всего мы сможем сделать это с помощью алгоритма расчета критерия λ , позволяющего обнаружить точку максимального расхождения между двумя выборками.
Возможность сочетания критериев φ* и λ описана Е.В. Гублером (1978, с. 85-88). Попробуем использовать этот способ в решении следующей задачи.
В совместном исследовании М.А. Курочкина, Е.В. Сидоренко и Ю.А. Чуракова (1992) в Великобритании проводился опрос английских общепрактикующих врачей двух категорий: а) врачи, поддержавшие медицинскую реформу и уже превратившие свои приемные в фондодержащие организации с собственным бюджетом; б) врачи, чьи приемные по-прежнему не имеют собственных фондов и целиком обеспечиваются государственным бюджетом. Опросники были разосланы выборке из 200 врачей, репрезентативной по отношению к генеральной совокупности английских врачей по представленности лиц разного пола, возраста, стажа и места работы - в крупных городах или в провинции.
Ответы на опросник прислали 78 врачей, из них 50 работающих в приемных с фондами и 28 - из приемных без фондов. Каждый из врачей должен был прогнозировать, какова будет доля приемных с фондами в следующем, 1993 году. На данный вопрос ответили только 70 врачей из 78, приславших ответы. Распределение их прогнозов представлено в Табл. 5.8 отдельно для группы врачей с фондами и группы врачей без фондов.
Различаются ли каким-то образом прогнозы врачей с фондами и врачей без фондов?
Таблица 5.8
Распределение прогнозов сбщепрактикующих врачей о том, какова будет доля приемных с фондами в 1993 году
Прогнозируемая доля | |||
приемных с фондами | врачами с фондом (n 1 =45) | врачами без фонда (n 2 =25) | Суммы |
1. от 0 до 20% | 4 | 5 | 9 |
2. от 21 до 40% | 15 | И | 26 |
3. от 41 до 60% | 18 | 5 | 23 |
4. от 61 до 80% | 7 | 4 | И |
5. от 81 до 100% | 1 | 0 | 1 |
Суммы | 45 | 25 | 70 |
Определим точку максимального расхождения между двумя распределениями ответов по Алгоритму 15 из п. 4.3 (см. Табл. 5.9).
Таблица 5.9
Расчет максимальной разности накопленных частостей в распределениях прогнозов врачей двух групп
Прогнозируемая доля приемных с фондами (%) | Эмпирические частоты выбора данной категории ответа | Эмпирические частости | Накопленные эмпирические частости | Разность (d) |
|||
врачами с фондом (n 1 =45) | врачами без фонда (n 2 =25) | f* э 1 | f* a2 | ∑f* э1 | ∑f* а1 |
||
1. от 0 до 20% 2. от 21 до 40% 3. от 41 до 60% 4. от 61 до 80% 5. от 81 до 100% | 4 15 18 7 1 | 5 11 5 4 0 | 0,089 0,333 0,400 0,156 0,022 | 0,200 0,440 0,200 0,160 0 | 0,089 0,422 0,822 0,978 1,000 | 0,200 0,640 0,840 1,000 1,000 | 0111 0,218 0,018 0,022 0 |
Максимальная выявленная между двумя накопленными эмпирическими частостями разность составляет 0,218.
Эта разность оказывается накопленной во второй категории прогноза. Попробуем использовать верхнюю границу данной категории в качестве критерия для разделения обеих выборок на подгруппу, где "есть эффект" и подгруппу, где "нет эффекта". Будем считать, что "эффект есть", если данный врач прогнозирует от 41 до 100% приемных с фондами в 1993 году, и что "эффекта нет", если данный врач прогнозирует от 0 до 40% приемных с фондами в 1993 году. Мы объединяем категории прогноза 1 и 2, с одной стороны, и категории прогноза 3, 4 и 5, с другой. Полученное распределение прогнозов представлено в Табл. 5.10.
Таблица 5.10
Распределение прогнозов у врачей с фондами и врачей без фондов
Прогнозируемая доля приемных с фондами(%1 | Эмпирические частоты выбора данной категории прогноза | Суммы |
|
врачами с фондом (n 1 =45) | врачами без фонда (n 2 =25) |
||
1. от 0 до 40% | 19 | 16 | 35 |
2. от 41 до 100% | 26 | 9 | 35 |
Суммы | 45 | 25 | 70 |
Полученную таблицу (Табл. 5.10) мы можем использовать, проверяя разные гипотезы путем сопоставления любых двух ее ячеек. Мы помним, что это так называемая четырехклеточная, или четырехпольная, таблица.
В данном случае нас интересует, действительно ли врачи, уже располагающие фондами, прогнозируют больший размах этого движения в будущем, чем врачи, не располагающие фондами. Поэтому мы условно считаем, что "эффект есть", когда прогноз попадает в категорию от 41 до 100%. Для упрощения расчетов нам необходимо теперь повернуть таблицу на 90°, вращая ее по направлению часовой стрелки. Можно сделать это даже буквально, повернув книгу вместе с таблицей. Теперь мы можем перейти к рабочей таблице для расчета критерия φ* - углового преобразования Фишера.
Таблица 5.11
Четырехклеточная таблица для подсчета критерия φ* Фишера для выявления различий в прогнозах двух групп общепрактикующих врачей
Группа | Есть эффект -прогноз от 41 до 100% | Нет эффекта -прогноз от 0 до 40% | Всего |
I группа - врачи, взявшие фонд | 26 (57.8%) | 19 (42.2%) | 45 |
II группа - врачи, не взявшие фонда | 9 (36.0%) | 16 (64.0%) | 25 |
Всего | 35 | 35 | 70 |
Сформулируем гипотезы.
H 0 : Доля лиц, прогнозирующих распространение фондов на 41%-100% всех врачебных приемных, в группе врачей с фондами не больше, чем в группе врачей без фондов.
H 1 : Доля лиц, прогнозирующих распространение фондов на 41%-100% всех приемных, в группе врачей с фондами больше, чем в группе врачей без фондов.
Определяем величины φ 1 и φ 2 по Таблице XII приложения 1. Напомним, что φ 1 - это всегда угол, соответствующий большей процентной доле.
Теперь определим эмпирическое значение критерия φ*:
По Табл. XIII Приложения 1 определяем, какому уровню значимости соответствует эта величина: р=0,039.
По той же таблице Приложения 1 можно определить критические значения критерия φ*:
Ответ: Но отвергается (р=0,039). Доля лиц, прогнозирующих распространение фондов на 41-100 % всех приемных, в группе врачей, взявших фонд, превышает эту долю в группе врачей, не взявших фонда.
Иными словами, врачи, уже работающие в своих приемных на отдельном бюджете, прогнозируют более широкое распространение этой практики в текущем году, чем врачи, пока еще не согласившиеся перейти на самостоятельный бюджет. Интерпретации этого результата многозначны. Например, можно предположить, что врачи каждой из групп подсознательно считают свое поведение более типичным. Это может означать также, что врачи, уже перешедшие на самостоятельный бюджет, склонны преувеличивать размах этого движения, так как им нужно оправдать свое решение. Выявленные различия могут означать и нечто такое, что вовсе выходит за рамки поставленных в исследовании вопросов. Например, что активность врачей, работающих на самостоятельном бюджете, способствует заострению различий в позициях обеих групп. Они проявили большую активность, когда согласились взять фонды, они проявили большую активность, когда взяли на себя труд ответить на почтовый опросник; они проявляют большую активность, когда прогнозируют большую активность других врачей в получении фондов.
Так или иначе, мы можем быть уверены, что выявленный уровень статистических различий - максимально возможный для этих реальных данных. Мы установили с помощью критерия λ точку максимального расхождения между двумя распределениями и именно в этой точке разделили выборки на две части.
Ваша оценка.
На данном примере рассмотрим, как оценивается надежность полученного уравнение регрессии. Этот же тест используется для проверки гипотезы о том, что коэффициенты регрессии одновременно равны нулю, a=0 , b=0 . Другими словами, суть расчетов - ответить на вопрос: можно ли его использовать для дальнейшего анализа и прогнозов?
Для установления сходства или различия дисперсий в двух выборках используйте данный t-критерий .
Итак, целью анализа является получение некоторой оценки, с помощью которой можно было бы утверждать, что при некотором уровне α полученное уравнение регрессии - статистически надежно. Для этого используется коэффициент детерминации R 2
.
Проверка значимости модели регрессии проводится с использованием F-критерия Фишера, расчетное значение которого находится как отношение дисперсии исходного ряда наблюдений изучаемого показателя и несмещенной оценки дисперсии остаточной последовательности для данной модели.
Если расчетное значение с k 1 =(m) и k 2 =(n-m-1) степенями свободы больше табличного при заданном уровне значимости, то модель считается значимой.
где m – число факторов в модели.
Оценка статистической значимости парной линейной регрессии производится по следующему алгоритму:
1. Выдвигается нулевая гипотеза о том, что уравнение в целом статистически незначимо: H 0: R 2 =0 на уровне значимости α.
2. Далее определяют фактическое значение F-критерия:
где m=1 для парной регрессии.
3. Табличное значение определяется по таблицам распределения Фишера для заданного уровня значимости, принимая во внимание, что число степеней свободы для общей суммы квадратов (большей дисперсии) равно 1 и число степеней свободы остаточной суммы квадратов (меньшей дисперсии) при линейной регрессии равно n-2 (или через функцию Excel FРАСПОБР(вероятность;1;n-2)).
F табл - это максимально возможное значение критерия под влиянием случайных факторов при данных степенях свободы и уровне значимости α. Уровень значимости α - вероятность отвергнуть правильную гипотезу при условии, что она верна. Обычно α принимается равной 0,05 или 0,01.
4. Если фактическое значение F-критерия меньше табличного, то говорят, что нет основания отклонять нулевую гипотезу.
В противном случае, нулевая гипотеза отклоняется и с вероятностью (1-α) принимается альтернативная гипотеза о статистической значимости уравнения в целом.
Табличное значение критерия со степенями свободы k 1 =1 и k 2 =48, F табл = 4
Выводы : Поскольку фактическое значение F > F табл, то коэффициент детерминации статистически значим (найденная оценка уравнения регрессии статистически надежна ) .
Дисперсионный анализ
.Показатели качества уравнения регрессии
Пример
. По совокупности 25 предприятий торговли изучается зависимость между признаками: X - цена на товар А, тыс. руб.; Y - прибыль торгового предприятия, млн. руб. При оценке регрессионной модели были получены следующие промежуточные результаты: ∑(y i -y x) 2 = 46000; ∑(y i -y ср) 2 = 138000. Какой показатель корреляции можно определить по этим данным? Рассчитайте величину этого показателя, на основе этого результата и с помощью F-критерия Фишера
сделайте вывод о качестве модели регрессии.
Решение. По этим данным можно определить эмпирическое корреляционное отношение : , где ∑(y ср -y x) 2 = ∑(y i -y ср) 2 - ∑(y i -y x) 2 = 138000 - 46000 = 92 000.
η 2 = 92 000/138000 = 0.67, η = 0.816 (0.7 < η < 0.9 - связь между X и Y высокая).
F-критерий Фишера
: n = 25, m = 1.
R 2 = 1 - 46000/138000 = 0.67, F = 0.67/(1-0.67)x(25 - 1 - 1) = 46. F табл (1; 23) = 4.27
Поскольку фактическое значение F > Fтабл, то найденная оценка уравнения регрессии статистически надежна.
Вопрос: Какую статистику используют для проверки значимости модели регрессии?
Ответ: Для значимости всей модели в целом используют F-статистику (критерий Фишера).
Для сравнения двух нормально распределенных совокупностей, у которых нет различий в средних выборочных значениях, но есть разница в дисперсиях, используют критерий Фишера . Фактический критерий рассчитывают по формуле:
где в числителе
стоит большее значение выборочной
дисперсии, а в знаменателе - меньшее.
Для вывода о достоверности различий
между выборками используют ОСНОВНОЙ
ПРИНЦИП
проверки статистических гипотез.
Критические точки для
содержатся в таблице. Нулевую гипотезу
отвергают, если фактически установленная
величина
превзойдет или окажется равной
критическому (стандартному) значению
этой величины для принятого уровня
значимости
и числа
степеней свободы k
1
=
n
большая
-1
;
k
2
=
n
меньшая
-1
.
П р и м е р: при
изучении влияния некоторого препарата
на скорость проростания семян было
установлено, что в экспериментальной
партии семян и контроле средняя скорость
проростания одинакова, но есть разница
в дисперсиях.
=1250,
=417.
Объемы выборок одинаковы и равны 20.
=2,12.
Следовательно, нулевая гипотеза
отвергается.
Корреляционная зависимость. Коэффициент корреляции и его свойства. Уравнения регрессии.
ЗАДАЧА корреляционного анализа сводится к:
Установлению направления и формы связи между признаками;
Измерению ее тесноты.
Функциональной называется однозначная зависимость между переменными величинами, когда определенному значению одной (независимой) переменнойх , называемой аргументом, соответствует определенное значение другой (зависимой) переменнойу , называемой функцией. (Пример : зависимость скорости химической реакции от температуры; зависимость силы притяжения от масс притягивающихся тел и расстояния между ними).
Корреляционной называется зависимость между переменными, имеющими статистистический характер, когда определенному значению одного признака (рассматриваемого в качестве независимой переменной) соответствует целый ряд числовых значений другого признака. (Пример : связь между урожаем и количеством осадков; между ростом и весом и т.д.).
Поле корреляции представляет собой множество точек, координаты которых равны полученным на опыте парам значений переменныхх иу .
По виду корреляционного поля можно судить о наличии или отсутствии связи и ее типе.
Связь называется положительной , если при увеличении одной переменной увеличивается другая переменная.
Связь называется отрицательной , если при увеличении одной переменной уменьшается другая переменная.
Связь называется
линейной
, если ее можно в
аналитическом виде представить как
.
Показателем тесноты связи является коэффициент корреляции . Эмпирический коэффициент корреляции определяется выражением:
Коэффициент корреляции лежит в пределах от -1 до1 и характеризует степень близости между величинамиx иy . Если:
Корреляционную
зависимость между признаками можно
описывать разными способами. В частности,
любая форма связи может быть выражена
уравнением общего вида
.
Уравнение вида
и
называютсярегрессией
. Уравнение
прямой регрессииу
нах
в общем случае можно записать в виде
Уравнение прямой регрессии х нау в общем случае выглядит как
Наиболее вероятные значения коэффициентов а и в , с и d могут быть вычислены, например, при использовании метода наименьших квадратов.
Функция ФИШЕР выполняет возвращение преобразования Фишера для аргументов X . Это преобразование строит функцию, которая имеет нормальное, а не асимметричное распределение. Используется функция ФИШЕР для того чтобы проверить гипотезу с помощью коэффициента корреляции.
Описание работы функции ФИШЕР в Excel
При работе с данной функцией необходимо задать значение переменной. Сразу стоит отметить, что существуют некоторые ситуации, при которых данная функция не будет выдавать результатов. Это возможно, если переменная:
- не является числом. В такой ситуации функция ФИШЕР осуществит возвращение значения ошибки #ЗНАЧ!;
- имеет значение либо меньше -1, либо больше 1. В данном случае функция ФИШЕР возвратит значение ошибки #ЧИСЛО!.
Уравнение, которое используется для математического описания функции ФИШЕР, имеет вид:
Z"=1/2*ln(1+x)/(1-x)
Рассмотрим применение данной функции на 3-x конкретных примерах.
Оценка взаимосвязи прибыли и затрат по функции ФИШЕР
Пример 1. Используя данные об активности коммерческих организаций, требуется сделать оценку связи прибыли Y (млн руб.) и затрат X (млн руб.), используемых для разработки продукции (приведены в таблице 1).
Таблица 1 – Исходные данные:
№ | X | Y |
1 | 210 000 000,00 ₽ | 95 000 000,00 ₽ |
2 | 1 068 000 000,00 ₽ | 76 000 000,00 ₽ |
3 | 1 005 000 000,00 ₽ | 78 000 000,00 ₽ |
4 | 610 000 000,00 ₽ | 89 000 000,00 ₽ |
5 | 768 000 000,00 ₽ | 77 000 000,00 ₽ |
6 | 799 000 000,00 ₽ | 85 000 000,00 ₽ |
Схема решения таких задач выглядит следующим образом:
- Рассчитывается линейный коэффициент корреляции r xy ;
- Проверяется значимость линейного коэффициента корреляции на основе t-критерия Стьюдента. При этом выдвигается и проверяется гипотеза о равенстве коэффициента корреляции нулю. При проверке этой гипотезы используется t-статистика. Если гипотеза подтверждается, t-статистика имеет распределение Стьюдента. Если расчетное значение t р > t кр, то гипотеза отвергается, что свидетельствует о значимости линейного коэффициента корреляции, а следовательно, и о статистической существенности зависимости между Х и Y;
- Определяется интервальная оценка для статистически значимого линейного коэффициента корреляции.
- Определяется интервальная оценка для линейного коэффициента корреляции на основе обратного z-преобразования Фишера;
- Рассчитывается стандартная ошибка линейного коэффициента корреляции.
Результаты решения данной задачи с применяемыми функциями в пакете Excel приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Пример расчетов.
№ п/п | Наименование показателя | Формула расчета |
1 | Коэффициент корреляции | =КОРРЕЛ(B2:B7;C2:C7) |
2 | Расчетное значение t-критерия tp | =ABS(C8)/КОРЕНЬ(1-СТЕПЕНЬ(C8;2))*КОРЕНЬ(6-2) |
3 | Табличное значение t-критерия trh | =СТЬЮДРАСПОБР(0,05;4) |
4 | Табличное значение стандартного нормального распределения zy | =НОРМСТОБР((0,95+1)/2) |
5 | Значение преобразования Фишера z’ | =ФИШЕР(C8) |
6 | Левая интервальная оценка для z | =C12-C11*КОРЕНЬ(1/(6-3)) |
7 | Правая интервальная оценка для z | =C12+C11*КОРЕНЬ(1/(6-3)) |
8 | Левая интервальная оценка для rxy | =ФИШЕРОБР(C13) |
9 | Правая интервальная оценка для rxy | =ФИШЕРОБР(C14) |
10 | Стандартное отклонение для rxy | =КОРЕНЬ((1-C8^2)/4) |
Таким образом, с вероятностью 0,95 линейный коэффициент корреляции заключен в интервале от (–0,386) до (–0,990) со стандартной ошибкой 0,205.
Проверка статистической значимости регрессии по функции FРАСПОБР
Пример 2. Произвести проверку статистической значимости уравнения множественной регрессии с помощью F-критерия Фишера, сделать выводы.
Для проверки значимости уравнения в целом выдвинем гипотезу Н 0 о статистической незначимости коэффициента детерминации и противоположную ей гипотезу Н 1 о статистической значимости коэффициента детерминации:
Н 1: R 2 ≠ 0.
Проверим гипотезы с помощью F-критерия Фишера. Показатели приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Исходные данные
Для этого используем в пакете Excel функцию:
FРАСПОБР (α;p;n-p-1)
- α – вероятность, связанная с данным распределением;
- p и n – числитель и знаменатель степеней свободы, соответственно.
Зная, что α = 0,05, p = 2 и n = 53, получаем следующее значение для F крит (см. рисунок 2).
Рисунок 2 – Пример расчетов.
Таким образом можно сказать, что F расч > F крит. В итоге принимается гипотеза Н 1 о статистической значимости коэффициента детерминации.
Расчет величины показателя корреляции в Excel
Пример 3. Используя данные 23 предприятий о: X - цена на товар А, тыс. руб.; Y - прибыль торгового предприятия, млн. руб, производится изучение их зависимости. Оценка регрессионной модели дала следующее: ∑(yi-yx) 2 = 50000; ∑(yi-yср) 2 = 130000. Какой показатель корреляции можно определить по этим данным? Рассчитайте величину показателя корреляции и, используя критерий Фишера, сделайте вывод о качестве модели регрессии.
Определим F крит из выражения:
F расч = R 2 /23*(1-R 2)
где R – коэффициент детерминации, равный 0,67.
Таким образом, расчетное значение F расч = 46.
Для определения F крит используем распределение Фишера (см. рисунок 3).
Рисунок 3 – Пример расчетов.
Таким образом, полученная оценка уравнения регрессии надежна.
Критерий Фишера позволяет сравнивать величины выборочных дисперсий двух независимых выборок. Для вычисления F эмп нужно найти отношение дисперсий двух выборок, причем так, чтобы большая по величине дисперсия находилась бы в числителе, а меньшая – в знаменателе. Формула вычисления критерия Фишера такова:
где - дисперсии первой и второй выборки соответственно.
Так как, согласно условию критерия, величина числителя должна быть больше или равна величине знаменателя, то значение F эмп всегда будет больше или равно единице.
Число степеней свободы определяется также просто:
k 1 =n l - 1 для первой выборки (т.е. для той выборки, величина дисперсии которой больше) и k 2 = n 2 - 1 для второй выборки.
В Приложении 1 критические значения критерия Фишера находятся по величинам k 1 (верхняя строчка таблицы) и k 2 (левый столбец таблицы).
Если t эмп >t крит, то нулевая гипотеза принимается, в противном случае принимается альтернативная.
Пример 3. В двух третьих классах проводилось тестирование умственного развития по тесту ТУРМШ десяти учащихся. Полученные значения величин средних достоверно не различались, однако психолога интересует вопрос - есть ли различия в степени однородности показателей умственного развития между классами.
Решение. Для критерия Фишера необходимо сравнить дисперсии тестовых оценок в обоих классах. Результаты тестирования представлены в таблице:
Таблица 3.
№№ учащихся |
Первый класс |
Второй класс |
Рассчитав дисперсии для переменных X и Y, получаем:
s x 2 =572,83; s y 2 =174,04
Тогда по формуле (8) для расчета по F критерию Фишера находим:
По таблице из Приложения 1 для F критерия при степенях свободы в обоих случаях равных k=10 - 1 = 9 находим F крит =3,18 (<3.29), следовательно, в терминах статистических гипотез можно утверждать, что Н 0 (гипотеза о сходстве) может быть отвергнута на уровне 5%, а принимается в этом случае гипотеза Н 1 . Иcследователь может утверждать, что по степени однородности такого показателя, как умственное развитие, имеется различие между выборками из двух классов.
6.2 Непараметрические критерии
Сравнивая на глазок (по процентным соотношениям) результаты до и после какого-либо воздействия, исследователь приходит к заключению, что если наблюдаются различия, то имеет место различие в сравниваемых выборках. Подобный подход категорически неприемлем, так как для процентов нельзя определить уровень достоверности в различиях. Проценты, взятые сами по себе, не дают возможности делать статистически достоверные выводы. Чтобы доказать эффективность какого-либо воздействия, необходимо выявить статистически значимую тенденцию в смещении (сдвиге) показателей. Для решения подобных задач исследователь может использовать ряд критериев различия. Ниже будет рассмотрены непараметрические критерии: критерий знаков и критерий хи-квадрат.