Что значит различия статистически значимы. Время до события

Прежде чем собирать и изучать данные, психологи-экспериментаторы обычно решают, как эти данные будут анализироваться статистически. Часто исследователь устанавливает уровень значимости, определяемый как статистическая величина, выше (или ниже ) которой лежат значения, позволяющие считать влияние факторов неслучайным. Исследователи обычно представляют этот уровень в форме вероятностного выражения.

Во многих психологических экспериментах он может быть выражен как «уровень 0,05 » или «уровень 0,01 ». Это значит, что случайные результаты будут иметь место только с частотой 0,05 (1 из го раз) или 0,01 (1 из 100 раз) . Результаты статистического анализа данных, удовлетворяющие предварительно установленному критерию (будь то 0,05, 0,01 или даже 0,001) , называются далее статистически значимыми.

Следует отметить, что результат может не быть статистически значимым, но все же представлять определенный интерес. Нередко, особенно во время предварительных исследований или экспериментов с участием небольшого количества испытуемых или при ограниченном количестве наблюдений, результаты могут не достигать уровня статистической значимости, но дают основание предполагать, что в дальнейших исследованиях при более точном контроле и при большем количестве наблюдений они приобретут большую достоверность. В то же время экспериментатор должен быть очень осторожен в своем стремлении к целенаправленному изменению условий эксперимента для достижения желаемого результата любой ценой.

В другом примере плана 2×2 Цзи использовал два типа испытуемых и два типа заданий для изучения влияния специальных знаний на запоминание информации.

В своем исследовании Цзи изучал запоминание чисел и шахматных фигур (переменная А ) детьми на креслах RECARO Young Sport и взрослыми (переменная В ), то есть по плану 2х2. Дети были 10-летнего возраста и хорошо играли в шахматы, тогда как взрослые были новичками в этой игре. В первом задании нужно было запомнить расположение фигур на доске, каким оно может быть при нормальной игре, и восстановить его после того, как фигуры будут убраны. В другой части этого задания нужно было запомнить стандартную серию чисел, как это обычно делается при определении IQ.

Оказывается, специальные знания, такие как умение играть в шахматы, облегчают запоминание относящейся к этой области информации, но не оказывают большого влияния на запоминание чисел. Взрослые, не слишком искушенные в премудростях древнейшей игры, запоминают меньше фигур, но в запоминании чисел проявляют себя более успешно.

В тексте отчета Цзи дает статистический анализ, математически подтверждающий представленные результаты.

План 2×2 является простейшим из всех факторных планов. Увеличение количества факторов или уровней отдельных факторов значительно усложняет эти планы.

Статистическая значимость или р-уровень значимости - основной результат проверки

статистической гипотезы. Говоря техническим языком, это вероятность получения данного

результата выборочного исследования при условии, что на самом деле для генеральной

совокупности верна нулевая статистическая гипотеза - то есть связи нет. Иначе говоря, это

вероятность того, что обнаруженная связь носит случайный характер, а не является свойством

совокупности. Именно статистическая значимость, р-уровень значимости является

количественной оценкой надежности связи: чем меньше эта вероятность, тем надежнее связь.

Предположим, при сравнении двух выборочных средних было получено значение уровня

статистической значимости р=0,05. Это значит, что проверка статистической гипотезы о

равенстве средних в генеральной совокупности показала, что если она верна, то вероятность

случайного появления обнаруженных различий составляет не более 5%. Иначе говоря, если бы

две выборки многократно извлекались из одной и той же генеральной совокупности, то в 1 из

20 случаев обнаруживалось бы такое же или большее различие между средними этих выборок.

То есть существует 5%-ная вероятность того, что обнаруженные различия носят случайный

характер, а не являются свойством совокупности.

В отношении научной гипотезы уровень статистической значимости – это количественный

показатель степени недоверия к выводу о наличии связи, вычисленный по результатам

выборочной, эмпирической проверки этой гипотезы. Чем меньше значение р-уровня, тем выше

статистическая значимость результата исследования, подтверждающего научную гипотезу.

Полезно знать, что влияет на уровень значимости. Уровень значимости при прочих равных

условиях выше (значение р-уровня меньше), если:

Величина связи (различия) больше;

Изменчивость признака (признаков) меньше;

Объем выборки (выборок) больше.

Односторонние еpи двусторонние критерии проверки значимости

Если цель исследования том, чтобы выявить различие параметров двух генеральных

совокупностей, которые соответствуют различным ее естественным условиям (условия жизни,

возраст испытуемых и т. п.), то часто неизвестно, какой из этих параметров будет больше, а

какой меньше.

Например, если интересуются вариативностью результатов в контрольной и

экспериментальной группах, то, как правило, нет уверенности в знаке различия дисперсий или

стандартных отклонений результатов, по которым оценивается вариативность. В этом случае

нулевая гипотеза состоит в том, что дисперсии равны между собой, а цель исследования -

доказать обратное, т.е. наличие различия между дисперсиями. При этом допускается, что

различие может быть любого знака. Такие гипотезы называются двусторонними.

Но иногда задача состоит в том, чтобы доказать увеличение или уменьшение параметра;

например, средний результат в экспериментальной группе выше, чем контрольной. При этом

уже не допускается, что различие может быть другого знака. Такие гипотезы называются

Односторонними.

Критерии значимости, служащие для проверки двусторонних гипотез, называются

Двусторонними, а для односторонних - односторонними.

Возникает вопрос о том, какой из критериев следует выбирать в том или ином случае. Ответ

На этот вопрос находится за пределами формальных статистических методов и полностью

Зависит от целей исследования. Ни в коем случае нельзя выбирать тот или иной критерий после

Проведения эксперимента на основе анализа экспериментальных данных, поскольку это может

Привести к неверным выводам. Если до проведения эксперимента допускается, что различие

Сравниваемых параметров может быть как положительным, так и отрицательным, то следует

Проверка гипотез проводится с помощью статистического анализа. Статистическую значимость находят с помощью Р-значения, которое соответствует вероятности данного события при предположении, что некоторое утверждение (нулевая гипотеза) истинно. Если Р-значение меньше заданного уровня статистической значимости (обычно это 0,05), экспериментатор может смело заключить, что нулевая гипотеза неверна, и перейти к рассмотрению альтернативной гипотезы. С помощью t-критерия Стьюдента можно вычислить Р-значение и определить значимость для двух наборов данных.

Шаги

Часть 1

Определите свою гипотезу. Первый шаг при оценке статистической значимости состоит в том, чтобы выбрать вопрос, ответ на который вы хотите получить, и сформулировать гипотезу. Гипотеза - это утверждение об экспериментальных данных, их распределении и свойствах. Для любого эксперимента существует как нулевая, так и альтернативная гипотеза. Вообще говоря, вам придется сравнивать два набора данных, чтобы определить, схожи они или различны.

• Нулевая гипотеза (H 0) обычно утверждает, что между двумя наборами данных нет разницы. Например: те ученики, которые читают материал перед занятиями, не получают более высокие оценки.
• Альтернативная гипотеза (H a) противоположна нулевой гипотезе и представляет собой утверждение, которое нужно подтвердить с помощью экспериментальных данных. Например: те ученики, которые читают материал перед занятиями, получают более высокие оценки.

1. Установите уровень значимости, чтобы определить, насколько распределение данных должно отличаться от обычного, чтобы это можно было считать значимым результатом. Уровень значимости (его называют также α {\displaystyle \alpha } -уровнем) - это порог, который вы определяете для статистической значимости. Если Р-значение меньше уровня значимости или равно ему, данные считаются статистически значимыми.

   • Как правило, уровень значимости (значение α {\displaystyle \alpha } ) принимается равным 0,05, и в этом случае вероятность обнаружения случайной разницы между разными наборами данных составляет всего лишь 5%.
   • Чем выше уровень значимости (и, соответственно, меньше Р-значение), тем достовернее результаты.
   • Если вы хотите получить более достоверные результаты, понизьте Р-значение до 0,01. Как правило, более низкие Р-значения используются в производстве, когда необходимо выявить брак в продукции. В этом случае требуется высокая достоверность, чтобы быть уверенным, что все детали работают так, как положено.
   • Для большинства экспериментов с гипотезами достаточно принять уровень значимости равным 0,05.

2. Решите, какой критерий вы будете использовать: односторонний или двусторонний. Одно из предположений в t-критерии Стьюдента гласит, что данные распределены нормальным образом. Нормальное распределение представляет собой колоколообразную кривую с максимальным количеством результатов посередине кривой. t-критерий Стьюдента - это математический метод проверки данных, который позволяет установить, выпадают ли данные за пределы нормального распределения (больше, меньше, либо в “хвостах” кривой).

   • Если вы не уверены, находятся ли данные выше или ниже контрольной группы значений, используйте двусторонний критерий. Это позволит вам определить значимость в обоих направлениях.
   • Если вы знаете, в каком направлении данные могут выйти за пределы нормального распределения, используйте односторонний критерий. В приведенном выше примере мы ожидаем, что оценки студентов повысятся, поэтому можно использовать односторонний критерий.

3. Определите объем выборки с помощью статистической мощности. Статистическая мощность исследования - это вероятность того, что при данном объеме выборки получится ожидаемый результат. Распространенный порог мощности (или β) составляет 80%. Анализ статистической мощности без каких-либо предварительных данных может представлять определенные сложности, поскольку требуется некоторая информация об ожидаемых средних значениях в каждой группе данных и об их стандартных отклонениях. Используйте для анализа статистической мощности онлайн-калькулятор, чтобы определить оптимальный объем выборки для ваших данных.

   • Обычно ученые проводят небольшое пробное исследование, которое позволяет получить данные для анализа статистической мощности и определить объем выборки, необходимый для более расширенного и полного исследования.
   • Если у вас нет возможности провести пробное исследование, постарайтесь на основании литературных данных и результатов других людей оценить возможные средние значения. Возможно, это поможет вам определить оптимальный объем выборки.

   Часть 2

   Вычислите стандартное отклонение

   1. Запишите формулу для стандартного отклонения. Стандартное отклонение показывает, насколько велик разброс данных. Оно позволяет заключить, насколько близки данные, полученные на определенной выборке. На первый взгляд формула кажется довольно сложной, но приведенные ниже объяснения помогут понять ее. Формула имеет следующий вид: s = √∑((x i – µ) 2 /(N – 1)).

      • s - стандартное отклонение;
      • знак ∑ указывает на то, что следует сложить все полученные на выборке данные;
      • x i соответствует i-му значению, то есть отдельному полученному результату;
      • µ - это среднее значение для данной группы;
      • N - общее число данных в выборке.

   2. Найдите среднее значение в каждой группе. Чтобы вычислить стандартное отклонение, необходимо сначала найти среднее значение для каждой исследуемой группы. Среднее значение обозначается греческой буквой µ (мю). Чтобы найти среднее, просто сложите все полученные значения и поделите их на количество данных (объем выборки).

      • Например, чтобы найти среднюю оценку в группе тех учеников, которые изучают материал перед занятиями, рассмотрим небольшой набор данных. Для простоты используем набор из пяти точек: 90, 91, 85, 83 и 94.
      • Сложим вместе все значения: 90 + 91 + 85 + 83 + 94 = 443.
      • Поделим сумму на число значений, N = 5: 443/5 = 88,6.
      • Таким образом, среднее значение для данной группы составляет 88,6.

   3. Вычтите из среднего каждое полученное значение. Следующий шаг заключается в вычислении разницы (x i – µ). Для этого следует вычесть из найденной средней величины каждое полученное значение. В нашем примере необходимо найти пять разностей:

      • (90 – 88,6), (91- 88,6), (85 – 88,6), (83 – 88,6) и (94 – 88,6).
      • В результате получаем следующие значения: 1,4, 2,4, -3,6, -5,6 и 5,4.

   4. Возведите в квадрат каждую полученную величину и сложите их вместе. Каждую из только что найденных величин следует возвести в квадрат. На этом шаге исчезнут все отрицательные значения. Если после данного шага у вас останутся отрицательные числа, значит, вы забыли возвести их в квадрат.

      • Для нашего примера получаем 1,96, 5,76, 12,96, 31,36 и 29,16.
      • Складываем полученные значения: 1,96 + 5,76 + 12,96 + 31,36 + 29,16 = 81,2.

   5. Поделите на объем выборки минус 1. В формуле сумма делится на N – 1 из-за того, что мы не учитываем генеральную совокупность, а берем для оценки выборку из числа всех студентов.

      • Вычитаем: N – 1 = 5 – 1 = 4
      • Делим: 81,2/4 = 20,3

   6. Извлеките квадратный корень. После того как вы поделите сумму на объем выборки минус один, извлеките из найденного значения квадратный корень. Это последний шаг в вычислении стандартного отклонения. Есть статистические программы, которые после введения начальных данных производят все необходимые вычисления.

      • В нашем примере стандартное отклонение оценок тех учеников, которые читают материал перед занятиями, составляет s =√20,3 = 4,51.

      Часть 3

      Определите значимость

      1. Рассчитайте дисперсию между двумя группами данных. До этого шага мы рассматривали пример лишь для одной группы данных. Если вы хотите сравнить две группы, очевидно, следует взять данные для обеих групп. Вычислите стандартное отклонение для второй группы данных, а затем найдите дисперсию между двумя экспериментальными группами. Дисперсия вычисляется по следующей формуле: s d = √((s 1 /N 1) + (s 2 /N 2)).

ПЛАТНАЯ ФУНКЦИЯ. Функция статистической значимости доступна только в некоторых тарифных планах. Проверьте, есть ли она в .

Можно узнать, есть ли статистически значимые отличия в ответах, полученных от разных групп респондентов на вопросы в опросе. Для работы с функцией статистической значимости в SurveyMonkey необходимо:

• Включить функцию статистической значимости при добавлении правила сравнения к вопросу в Вашем опросе. Выбрать группы респондентов для сравнения, чтобы отсортировать результаты опроса по группам для наглядного сравнения.
• Изучить таблицы с данными по вопросам Вашего опроса, чтобы выявить наличие статистически значимых отличий в ответах, полученных от различных групп респондентов.

Просмотр статистической значимости

Выполнив нижеописанные действия, Вы сможете создать опрос, отображающий статистическую значимость.

1. Добавьте в опрос вопросы закрытого типа

Для того, чтобы отобразить статистическую значимость во время анализа результатов, Вам понадобится применить правило сравнения к какому-либо вопросу из Вашего опроса.

Применить правило сравнения и вычислить статистическую значимость в ответах можно в том случае, если в схеме опроса Вы используете один из следующих типов вопросов:

Необходимо убедиться в том, что предлагаемые варианты ответа можно разделить на полноценные группы. Варианты ответа, выбираемые Вами для сравнения при создании правила сравнения, будут использованы для организации данных в перекрестные таблицы в рамках всего опроса.

2. Соберите ответы

После завершения составления опроса создайте коллектор для его рассылки. Существует несколько способов .

Вам необходимо получить не менее 30 ответов по каждому варианту ответа, который Вы планируете использовать в своем правиле сравнения, чтобы активировать и просмотреть статистическую значимость.

Пример опроса

Вы хотите узнать, довольны ли мужчины Вашей продукцией значительно больше, чем женщины.

1. Добавьте в опрос два вопроса с множественными вариантами ответа:
   Какой Ваш пол? (мужской, женский)
   Довольны ли Вы или недовольны нашим продуктом? (доволен(-льна), недоволен(-льна))
2. Убедитесь, что не менее 30 респондентов выбрали вариант ответа «мужской» на вопрос о поле, А ТАКЖЕ не менее 30 респондентов в качестве своего пола выбрали вариант «женский».
3. Добавьте правило сравнения к вопросу "Какой Ваш пол?" и выберите оба варианта ответа как Ваши группы.
4. Используйте таблицу данных ниже диаграммы вопроса "Довольны ли Вы или недовольны нашим продуктом?" , чтобы узнать, показывают ли какие-нибудь варианты ответа статистически значимое отличие

Что такое статистически значимое отличие?

Статистически значимое отличие означает, что с помощью статистического анализа установлено наличие существенных отличий между ответами одной группы респондентов и ответами другой группы. Статистическая значимость означает, что полученные цифры достоверно отличаются. Такие знания в значительной мере помогут Вам при анализе данных. Тем не менее, важность полученных результатов определяете Вы. Именно Вы решаете, как толковать результаты опросов и какие меры следует принять на их основе.

Например, Вы получаете больше претензий от покупателей женского пола, чем от покупателей-мужчин. Как определить, является ли такое отличие реальным и требуется ли в связи с этим принять меры? Одним из отличных способов проверить Ваши наблюдения является проведение опроса, который покажет Вам, действительно ли Вашим товаром в значительно большей мере довольны покупатели-мужчины. С помощью статистической формулы предлагаемая нами функция статистической значимости предоставит Вам возможность определить, действительно ли Ваш товар гораздо больше нравится мужчинам, чем женщинам. Это позволит Вам принять меры, основываясь на факты, а не на догадки.

Статистически значимое отличие

Если полученные Вами результаты выделены в таблице данных, это означает, что две группы респондентов значительно отличаются друг от друга. Термин «значительно» не означает, что полученные цифры имеют какую-то особую важность или значение, а лишь то, что между ними есть статистическая разница.

Отсутствие статистически значимого отличия

Если полученные Вами результаты не выделены в соответствующей таблице данных, это означает, что, несмотря на возможную разницу в двух сравниваемых цифрах, между ними нет статистической разницы.

Ответы без статистически значимых отличий демонстрируют, что между двумя сравниваемыми элементами нет значительной разницы при используемом Вами объеме выборки, однако это не обязательно означает, что они не имеют значения. Возможно, увеличив объем выборки, Вы сможете выявить статистически значимое отличие.

Объем выборки

Если у Вас очень малый объем выборки, значительными будут только очень большие отличия между двумя группами. Если у Вас очень большой объем выборки, как небольшие, так и большие отличия будут учтены как значительные.

Тем не менее, если две цифры являются статистически различными, это не означает, что разница между результатами имеет для Вас какое-либо практическое значение. Вам придется самим решить, какие именно отличия значимы для Вашего опроса.

Вычисление статистической значимости

Мы вычисляем статистическую значимость, используя стандартный уровень доверия 95 %. Если вариант ответа отображается как статистически значимый, это означает, что только благодаря случайности либо из-за ошибки выборки отличие между двумя группами имеет место с вероятностью менее 5 % (часто отображается в виде: p<0,05).

Для вычисления статистически значимых отличий между группами мы используем следующие формулы:

*1,96 является значением, применяемым для уровня доверия 95 %, поскольку 95 % диапазона, обрабатываемого функцией t-распределения Стьюдента, лежит в пределах 1,96 стандартного отклонения от среднего значения.

Пример вычислений

Продолжая пример, используемый выше, давайте выясним, действительно ли процент мужчин, заявляющих о том, что они довольны Вашим товаром, значительно выше процента женщин.

Допустим, в Вашем опросе приняло участие 1000 мужчин и 1000 женщин, и в результате опроса оказалось, что 70 % мужчин и 65 % женщин утверждают, что они довольны Вашим товаром. Является ли показатель на уровне 70 % значительно выше показателя на уровне 65 %?

Подставьте следующие данные из опроса в предлагаемые формулы:

• p1 (% мужчин, довольных продуктом) = 0,7
• p2 (% женщин, довольных продуктом) = 0,65
• n1 (количество опрошенных мужчин) = 1000
• n2 (количество опрошенных женщин) = 1000

Поскольку абсолютная величина тестового статистического показателя больше чем 1,96, это означает, что отличие между мужчинами и женщинами является значительным. По сравнению с женщинами мужчины с большей долей вероятности будут довольны Вашим продуктом.

Скрытие статистической значимости

Как скрыть статистическую значимость для всех вопросов

1. Нажмите стрелку «вниз» справа от правила сравнения на левой боковой панели.
2. Выберите пункт Редактировать правило .
3. Отключите функцию Показать статистическую значимость с помощью переключателя.
4. Нажмите кнопку Применить .

Чтобы скрыть статистическую значимость для одного вопроса, необходимо:

1. Нажмите кнопку Настроить над диаграммой данного вопроса.
2. Откройте вкладку Параметры отображения .
3. Снимите флажок напротив пункта Статистическая значимость .
4. Нажмите кнопку Сохранить .

Параметр отображения автоматически активируется при включении отображения статистической значимости. Если снять флажок этого параметра отображения, отображение статистической значимости также будет отключено.

Включите функцию статистической значимости при добавлении правила сравнения к вопросу в Вашем опросе. Изучите таблицы с данными по вопросам Вашего опроса, чтобы выявить наличие статистически значимых отличий в ответах, полученных от различных групп респондентов.

Статистическая значимость результата (p-значение) представляет собой оцененную меру уверенности в его «истинности» (в смысле «репрезентативности выборки»). Выражаясь более технически, p-значение ‑ это показатель, находящийся в убывающей зависимости от надежности результата. Более высокое p-значение соответствует более низкому уровню доверия к найденной в выборке зависимости между переменными. Именно, p-значение представляет собой вероятность ошибки, связанной с распространением наблюдаемого результата на всю популяцию. Например, p-значение=0.05 (т.е. 1/20) показывает, что имеется 5% вероятность, что найденная в выборке связь между переменными является лишь случайной особенностью данной выборки. Иными словами, если данная зависимость в популяции отсутствует, а вы многократно проводили бы подобные эксперименты, то примерно в одном из двадцати повторений эксперимента можно было бы ожидать такой же или более сильной зависимости между переменными.

Во многих исследованиях p-значение=0.05 рассматривается как «приемлемая граница» уровня ошибки.

Не существует никакого способа избежать произвола при принятии решения о том, какой уровень значимости следует действительно считать «значимым». Выбор определенного уровня значимости, выше которого результаты отвергаются как ложные, является достаточно произвольным. На практике окончательное решение обычно зависит от того, был ли результат предсказан априори (т.е. до проведения опыта) или обнаружен апостериорно в результате многих анализов и сравнений, выполненных с множеством данных, а также на традиции, имеющейся в данной области исследований. Обычно во многих областях результат p 0.05 является приемлемой границей статистической значимости, однако следует помнить, что этот уровень все еще включает довольно большую вероятность ошибки (5%). Результаты, значимые на уровне p 0.01 обычно рассматриваются как статистически значимые, а результаты с уровнем p 0.005 или p 0.001 как высоко значимые. Однако следует понимать, что данная классификация уровней значимости достаточно произвольна и является всего лишь неформальным соглашением, принятым на основе практического опыта в той или иной области исследования.

Как было уже сказано, величина зависимости и надежность представляют две различные характеристики зависимостей между переменными. Тем не менее, нельзя сказать, что они совершенно независимы. Говоря общим языком, чем больше величина зависимости (связи) между переменными в выборке обычного объема, тем более она надежна.

Если предполагать отсутствие зависимости между соответствующими переменными в популяции, то наиболее вероятно ожидать, что в исследуемой выборке связь между этими переменными также будет отсутствовать. Таким образом, чем более сильная зависимость обнаружена в выборке, тем менее вероятно, что этой зависимости нет в популяции, из которой она извлечена.

Объем выборки влияет на значимость зависимости. Если наблюдений мало, то соответственно имеется мало возможных комбинаций значений этих переменных и таким образом, вероятность случайного обнаружения комбинации значений, показывающих сильную зависимость, относительно велика.

Как вычисляется уровень статистической значимости. Предположим, вы уже вычислили меру зависимости между двумя переменными (как объяснялось выше). Следующий вопрос, стоящий перед вами: «насколько значима эта зависимость?» Например, является ли 40% объясненной дисперсии между двумя переменными достаточным, чтобы считать зависимость значимой? Ответ: «в зависимости от обстоятельств». Именно, значимость зависит в основном от объема выборки. Как уже объяснялось, в очень больших выборках даже очень слабые зависимости между переменными будут значимыми, в то время как в малых выборках даже очень сильные зависимости не являются надежными. Таким образом, для того чтобы определить уровень статистической значимости, вам нужна функция, которая представляла бы зависимость между «величиной» и «значимостью» зависимости между переменными для каждого объема выборки. Данная функция указала бы вам точно «насколько вероятно получить зависимость данной величины (или больше) в выборке данного объема, в предположении, что в популяции такой зависимости нет». Другими словами, эта функция давала бы уровень значимости (p-значение), и, следовательно, вероятность ошибочно отклонить предположение об отсутствии данной зависимости в популяции. Эта «альтернативная» гипотеза (состоящая в том, что нет зависимости в популяции) обычно называется нулевой гипотезой. Было бы идеально, если бы функция, вычисляющая вероятность ошибки, была линейной и имела только различные наклоны для разных объемов выборки. К сожалению, эта функция существенно более сложная и не всегда точно одна и та же. Тем не менее, в большинстве случаев ее форма известна, и ее можно использовать для определения уровней значимости при исследовании выборок заданного размера. Большинство этих функций связано с очень важным классом распределений, называемым нормальным.