Часто в статистике нас интересует измерение параметров населения — чисел, описывающих некоторые характеристики всего населения.
Двумя наиболее распространенными параметрами населения являются:
1. Среднее значение населения: среднее значение некоторой переменной в популяции (например, средний рост мужчин в США).
2. Доля населения: доля некоторой переменной в населении (например, доля жителей округа, которые поддерживают определенный закон).
Хотя мы заинтересованы в измерении этих параметров, обычно слишком дорого и долго собирать данные о каждом человеке в популяции, чтобы вычислить параметр популяции.
Вместо этого мы обычно берем случайную выборку из общей совокупности и используем данные из выборки для оценки параметра совокупности.
Например, предположим, что мы хотим оценить средний вес определенного вида черепах во Флориде. Поскольку во Флориде тысячи черепах, было бы очень много времени и денег, чтобы обойти и взвесить каждую отдельную черепаху.
Вместо этого мы могли бы взять простую случайную выборку из 50 черепах и использовать средний вес черепах в этой выборке для оценки истинного среднего значения популяции:
Проблема в том, что средний вес черепах в выборке не обязательно точно соответствует среднему весу черепах во всей популяции. Например, мы можем просто случайно выбрать образец, полный черепах с низким весом, или, возможно, образец, полный тяжелых черепах.
Чтобы зафиксировать эту неопределенность, мы можем создать доверительный интервал. Доверительный интервал — это диапазон значений, который может содержать параметр генеральной совокупности с определенным уровнем достоверности. Он рассчитывается по следующей общей формуле:
Доверительный интервал = (точечная оценка) +/- (критическое значение) * (стандартная ошибка)
Эта формула создает интервал с нижней границей и верхней границей, который, вероятно, содержит параметр совокупности с определенным уровнем достоверности.
Доверительный интервал = [нижняя граница, верхняя граница]
Например, формула для расчета доверительного интервала для среднего значения генеральной совокупности выглядит следующим образом:
Доверительный интервал = x +/- z*(s/ √n )
куда:
- x : выборочное среднее
- z: выбранное значение z
- s: стандартное отклонение выборки
- n: размер выборки
Z-значение, которое вы будете использовать, зависит от выбранного вами уровня достоверности. В следующей таблице показано значение z, которое соответствует популярным вариантам выбора уровня достоверности:
| Уровень достоверности | z-значение | | --- | --- | | 0,90 | 1,645 | | 0,95 | 1,96 | | 0,99 | 2,58 |
Например, предположим, что мы собираем случайную выборку черепах со следующей информацией:
- Размер выборки n = 25
- Средний вес выборки x = 300
- Стандартное отклонение выборки s = 18,5
Вот как найти вычислить 90% доверительный интервал для истинного среднего веса населения:
90% доверительный интервал: 300 +/- 1,645*(18,5/√25) = [293,91, 306,09]
Мы интерпретируем этот доверительный интервал следующим образом:
Вероятность того, что доверительный интервал [293,91, 306,09] содержит истинный средний вес популяции черепах, составляет 90%.
Другой способ сказать то же самое состоит в том, что существует только 10-процентная вероятность того, что истинное среднее значение генеральной совокупности лежит за пределами 90-процентного доверительного интервала. То есть существует только 10%-ная вероятность того, что истинный средний вес популяции черепах больше 306,09 фунтов или меньше 293,91 фунтов.
Ничего не стоит, что есть два числа, которые могут повлиять на размер доверительного интервала:
1. Размер выборки: чем больше размер выборки, тем уже доверительный интервал.
2. Уровень достоверности: чем выше уровень достоверности, тем шире доверительный интервал.
Типы доверительных интервалов
Существует много типов доверительных интервалов. Вот наиболее часто используемые:
Доверительный интервал для среднего
Доверительный интервал для среднего значения — это диапазон значений, который может содержать среднее значение генеральной совокупности с определенным уровнем достоверности. Формула для расчета этого интервала:
Доверительный интервал = x +/- z*(s/ √n )
куда:
- x : выборочное среднее
- z: выбранное значение z
- s: стандартное отклонение выборки
- n: размер выборки
Ресурсы: Как рассчитать доверительный интервал для среднего
Доверительный интервал для среднего калькулятора
Доверительный интервал для разницы между средними значениями
Доверительный интервал (ДИ) для разницы между средними значениями представляет собой диапазон значений, который, вероятно, содержит истинное различие между двумя средними значениями генеральной совокупности с определенным уровнем достоверности. Формула для расчета этого интервала:
Доверительный интервал = ( x 1 – x 2 ) +/- t * √ ((s p 2 /n 1 ) + (s p 2 /n 2 ))
куда:
- x 1 , x 2 : среднее значение для образца 1, среднее значение для образца 2
- t: t-критическое значение, основанное на доверительном уровне и (n 1 +n 2 -2) степенях свободы
- s p 2 : объединенная дисперсия
- n 1 , n 2 : размер выборки 1, размер выборки 2
куда:
- Объединенная дисперсия рассчитывается как: s p 2 = ((n 1 -1)s 1 2 + (n 2 -1)s 2 2 ) / (n 1 +n 2 -2)
- Критическое значение t можно найти с помощью калькулятора обратного t-распределения .
Ресурсы: Как рассчитать доверительный интервал для разницы между средними
Доверительный интервал для калькулятора разницы между средними значениями
Доверительный интервал для пропорции
Доверительный интервал для доли — это диапазон значений, который может содержать долю населения с определенным уровнем достоверности. Формула для расчета этого интервала:
Доверительный интервал = p +/- z * (√ p (1-p) / n )
куда:
- p: доля выборки
- z: выбранное значение z
- n: размер выборки
Ресурсы: Как рассчитать доверительный интервал для пропорции
Доверительный интервал для калькулятора пропорций
Доверительный интервал для разницы в пропорциях
Доверительный интервал для разницы в пропорциях — это диапазон значений, который может содержать истинную разницу между двумя пропорциями населения с определенным уровнем достоверности. Формула для расчета этого интервала:
Доверительный интервал = (p 1 –p 2 ) +/- z*√(p 1 (1-p 1 )/n 1 + p 2 (1-p 2 )/n 2 )
куда:
- p 1 , p 2 : доля образца 1, доля образца 2
- z: z-критическое значение, основанное на доверительном уровне
- n 1 , n 2 : размер выборки 1, размер выборки 2
Ресурсы: Как рассчитать доверительный интервал для разницы пропорций
Доверительный интервал для калькулятора разницы пропорций