漫谈统计之假设检验

讲师风采
吴庆军
副教授
讲师简介:
曲阜师范大学管理学院副教授
视频简介:
看到“统计假设检验”这个名词也许大家觉得很陌生,认为与我们的生活没有任何联系。也许有人望文生义,觉得“检验”应该是专家们或者是专业人员的事情。其实,在我们日常生活中,经常用到假设检验这个原理,只不过我们不觉得罢了。在此吴庆军老师为我们生动举例说明了统计假设检验法在工作和生活中的灵活运用。
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我们知道推断统计学就是用样本信息去推断总体的一般特征,推断统计主要有两大类,一个是我们刚学的参数估计,另外一个就是我们现在要学的假设检验。假设检验在日常生活中用处是非常广泛的。 我们知道法院的审判,实际上就是一个假设检验的过程。比如说我们前面所关注的药家鑫的杀人事件,最后判决成死刑,当然他有很多的审判过程,在审判的过程当中,我们可以想象一下,这个法院的裁决和它的实际情况在多数情况下我们认为是一致的。但是也有不一致的情况。在多数情况下这个人本来无罪,我们判他是无罪,这是正确的,如果是有罪,我们判断是有罪也是正确的。最害怕的是有罪的判成无罪,无罪的判成有罪,这就是一种冤案。这是我们要防止的。 假设检验实际上和这个情况是非常相似的。我们在法院审判过程当中,尤其在西方法院过程当中,首先假设,不管这个人实际犯罪还是没有犯罪,首先假设这个人没有犯罪,然后举出一些证据,证据你犯罪了。推翻你原来假设无罪的这种假设,从而来进行判刑,它的思路和假设检验是类似的。 我们现在讲一下假设检验的概念和基本思想。首先我们看一下什么是假设?假设就是对总体参数数值所做的一种承受。比如说总体参数包括总体的均值、比例、方差。比如说一个人口续加,它假设这个地区新生儿的体重是三千一百九十克,这是一种假设。 什么是叫做假设检验?我首先对总体的参数和分布形态做出某种假设,然后利用样本信息判断这个假设是否成立的过程,就叫做假设检验。 假设检验分为参数检验和非参数检验,在逻辑上运用的是反证法,在统计上利用的是小概率原理。反证法在中学当中大家用的比较多,比如说我首先假设一个命题,然后在这个命题之上我推出来一些荒谬的结论或者错误的结论,原来的假设就是错误的,我就推翻了。假设检验也是类似的。它还利用一个小概率原理,什么叫做小概率原理呢?就是说这个事件本身发生的概率很小,我做了一万次甚至更多次可能才发现一次,但是我在实际情况下,我在抽样一次过程中竟然发生了,我就有理由怀疑我的原假设是错误的。因为在实际情况下不应该很大的概率发生。 比如说统计学家总体期望是50,竟然在一次抽样当中20,而且发生概率很小,那么他就可能要推翻这种假设了。 所以假设检验的过程实际上就是我们前面所说的,它的基本步骤就是首先提出一个原假设,提出一些假设,然后确立相应的检验统计量,然后规定相应的显著性水平,就是我们前面说的1-α,然后计算出相应的检验统计量的值,最后进行决策,大致的基本程序是这样的。 首先我们看一下原假设和备择假设,什么叫原假设,就是研究者收集证据予以反对的假设。也叫零假设。 我们知道辩论双方,首先他先立一个靶子对它进行攻击,这个原假设就是我们所立的靶子就是H0,一般情况下μ等于某一个数值,或者大于等于,或者小于等于,或者直接等于。备择假设是研究者收集证据予以支持的假设,也叫研究性假设。就是H1μ不等于哪一个数值。或者小于或者大于。 比如说我们生产一个零件的标准直径是十厘米,为了对质量进行控制,检测人员定期对计算进行检查,想确定这个机床生产的零件是否符合标准,如果这个零件的平均直径大于或者小于十厘米,则表示这个生产是不正常的,必须进行调整。那我们现在陈述一下这个事件的原假设和备择假设。 我们可以想,如果这个机床是正常的话,我们没有必要去做研究了,只有怀疑它不正常,或者想检测它不正常的时候才去检测它,因此研究所所收集证据予以证明的假设应该是不正常的,而建立原假设,我们可以认为μ=10cm是我们反对的目标,备择假设μ不等于10cm,这是我们所支持的。 还有比如说,一个品牌的洗涤剂声称净含量不少于一斤,从消费者角度来说,我想证明这个厂商的说明是否属实,来陈述它的原假设和备择假设。这个研究者抽检的目的是怀疑它不符合实际情况,因此它的原假设就是H0μ大于等于五百克,就是怀疑这种结论,他心里支持的H1μ小于五百克。 同样的,比如说在一家研究机构当中,想估计某一个城市的汽车比例是否超过30%,为了验证这个结论是正确,来进行抽检,这个研究者想支持的结论是超过30%,因此他反对的就是小于等于30%,所以H0μ小于等于30%,H1大于30%。 所以我们确定的时候,实际上H1是我们心目当中所支持的,H0是所反对的,所以我们心中支持的目标是容易确定的,我们首先可以先确定H1,再确定H0,当然在书写的时候,我们先写H0,后写H1。 在提出假设过程当中,我们要注意原假设和备择假设一定是一个完备的事件组,相互对立但又互补。首先在确定数学逻辑上,我们先确定备择假设,然后再确定原假设,而且注意一个等号一般放在原假设上。对于研究目的不同,同一问题可能提出相反的假设。 另

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