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【概要】 統計検定準一級対応 統計学 実践ワークブックの問題を解いていくシリーズ 第21回は9章「 区間 推定」から1問 【目次】 はじめに 本シリーズでは、いろいろあってリハビリも兼ねて 統計学 実践ワークブックの問題を解いていきます。 統計検定を受けるかどうかは置いておいて。 今回は9章「 区間 推定」から1問。 なお、問題の全文などは 著作権 の問題があるかと思って掲載してないです。わかりにくくてすまんですが、自分用なので。 心優しい方、間違いに気付いたら優しく教えてください。 【トップに戻る】 問9. 共分散と相関関係の正負について -共分散の定義で相関関係の有無や正負- 高校 | 教えて!goo. 2 問題 (本当の調査結果は知らないですが)「最も好きなスポーツ選手」の調査結果に基づいて、 区間 推定をします。 調査の回答者は1, 227人で、そのうち有効回答数は917人ということです。 (テキストに記載されている調査結果はここでは掲載しません) (1) イチロー 選手が最も好きな人の割合の95%信頼 区間 を求めよ 調査結果として、最も好きな選手の1位は イチロー 選手ということでした。 選手名 得票数 割合 イチロー 240 0. 262 前回行ったのと同様に、95%信頼 区間 を計算します。z-scoreの導出が気になる方は 前回 を参照してください。 (2) 1位の イチロー 選手と2位の 羽生結弦 選手の割合の差の95%信頼 区間 を求めよ 2位までの調査結果は以下の通りということです。 羽生結弦 73 0. 08 信頼 区間 を求めるためには、知りたい確率変数を標準 正規分布 に押し込めるように考えます。ここで知りたい確率変数は、 なので、この確率変数の期待値と分散を導出します。 期待値は容易に導出できます。ベルヌーイ分布に従う確率変数の標本平均( 最尤推定 量)は一致推 定量 となることを利用しました。 分散は、 が独立ではないため、共分散 成分を考慮する必要があります。共分散は以下のメモのように分解されます。 ここで、N1, N2の期待値は明らかですが、 は自明ではありません(テキストではここが書かれてない! )。なので、導出してみます。 期待値なので、確率分布 を考える必要があります。これは、多項分布において となる確率なので、以下のメモ(上部)のように変形できます。 次に総和の中身は、総和に関係しない成分を取り出すと、多項定理を利用して単純な形に変形することができます。するとこの部分は1になるということがわかりました。 ということで、共分散成分がわかったので、分散を導出することができました。 期待値と分散が求まったので、標準 正規分布 を考えると以下のメモのように95%信頼 区間 を導出することができました。 参考資料 [1] 日本 統計学 会, 統計学 実践ワークブック, 2020, 学術図書出版社 [2] 松原ら, 統計学 入門, 1991, 東京大学出版会 【トップに戻る】
共分散 相関係数
各群の共通回帰から得られる推定値と各群の平均値との差の平均平方和を残差の平均平方和で除した F値 で検定します。共通回帰の F値 が大きければ共通回帰が意味を持つことになる。小さい場合には、共通回帰の傾きが0に近いことを意味します。 F値 = (AB群の共通回帰の推定値の平均平方和ー交互作用の平均平方和)÷ 残差平方和 fitAB <- lm ( 前後差 ~ 治療前BP * 治療, data = dat1) S1 <- anova ( fitA)$ Mean [ 1] + anova ( fitA)$ Mean [ 1] S2 <- anova ( fitAB)$ Mean [ 3] S3 <- anova ( fitAB)$ Mean [ 4] Fvalue <- ( S1 - S2) / S3 pf ( Fvalue, 1, 16, = F) 非並行性の検定(交互性の検定) 共通回帰の F値 が大きく、非平行性の F値 が大きい場合には、両群の回帰直線の傾きが非並行ということになり、両群の共通回帰直線が意味を持つことになります。 共通回帰の F値 が小さく、非平行性の F値 も小さい場合には、共変量の影響を考慮する必要はなく分散分析で解析します。 f <- S2 / S3 pf ( f, 1, 16, = F) P=0. 06ですので、 有意水準 をどのように設定するかで、A群とB群の非平行性の検定結果は異なります。 有意水準 は、検定の前に設定しなければなりません。p値から、どのような解析手法にするのか吟味しなければなりません。
7//と計算できます。 身長・体重それぞれの標準偏差も求めておく 次の項で扱う相関係数では、二つのデータの標準偏差が必要なので、前回「 偏差平方と分散・標準偏差の求め方 」で学んだ通りに、それぞれの標準偏差をあらかじめ求めておきます。 通常の式は前回の記事で紹介しているので、ここでは先ほどの共分散の時と同様にシグマ記号を使った、簡潔な表記をしておきます。 $$身長の標準偏差=\sqrt {\frac {\sum ^{n}_{k=1}( a_{k}-\bar {a}) ^{2}}{n}}$$ $$体重の標準偏差=\sqrt {\frac {\sum ^{n}_{k=1}( b_{k}-\bar {b}) ^{2}}{n}}$$ それぞれをk=1(つまり一人目)からn人目(今回n=10なので)10人目までのそれぞれの標準偏差は、 $$身長:\sqrt {24. 2}$$ $$体重:\sqrt {64. 4}$$ 相関係数の計算と範囲・散布図との関係 では、共分散が求まったところで、相関係数を求めましょう。 先ほど書いたように、相関係数は『共分散』と『二つのデータの標準偏差』を用いて次の式で計算できます。:$$\frac{データ1, 2の共分散}{(データ1の標準偏差)(データ2の標準偏差)}$$ ここでの『データ1』は身長・『データ2』は体重です。 相関係数の値の範囲 相関係数は-1から1までの値をとり、値が0のとき全く相関関係がなく1に近づくほど正の相関(右肩上がりの散布図)、-1に近付くほど負の相関(右肩下がりの散布図)になります。 相関係数を実際に計算する 相関係数の値を得るには、前回までに学んだ標準偏差と前の項で学んだ共分散が求まっていれば単なる分数の計算にすぎません。 今回では、$$\frac{33. 7}{(\sqrt {24. 2})(\sqrt {64. 4})}≒\frac{337}{395}≒0. 853$$ よって、相関係数はおよそ"0. 853"とかなり1に近い=強い正の相関関係があることがわかります。 相関係数と散布図 ここまでで求めた相関係数("0. 共分散 相関係数 関係. 853")と散布図の関係を見てみましょう。 相関係数はおよそ0. 853だったので、最初の散布図を見て感じた"身長が高いほど体重も多い"という傾向を数値で表すことができました。 まとめと次回「統計学入門・確率分布へ」 ・共分散と相関係数を求める単元に関して大変なことは"計算"です。できるだけ素早く、ミスなく二つのデータから相関係数まで計算できるかが重要です。 そして、大学入試までのレベルではそこまで問われることは少ないですが、『相関関係と因果関係を混同してはいけない』という点はこれから統計を学んでいく上では非常に大切です。 次回からは、本格的な統計の基礎の範囲に入っていきます。 データの分析・確率統計シリーズ一覧 第1回:「 代表値と四分位数・箱ひげ図の書き方 」 第2回:「 偏差平方・分散・標準偏差の意味と求め方 」 第3回:「今ここです」 統計学第1回:「 統計学の入門・導入:学習内容と順序 」 今回もご覧いただき有難うございました。 「スマナビング!」では、読者の皆さんのご意見や、記事のリクエストの募集を行なっています。 ご質問・ご意見がございましたら、是非コメント欄にお寄せください。 いいね!や、B!やシェアをしていただけると励みになります。 ・お問い合わせ/ご依頼に付きましては、お問い合わせページからご連絡下さい。