假设检验
假设检验一般概念
x 400 k 时接受原假设H0；
(1)
x 400 k 时拒绝原假设H0接受备择假设H1
(2)
进一步，由于当H0为真时，有
u x400 ~N(0,1) 25/ n
1 |u|要构x造一40个0具有明确k分布的统计量，可将(1)、(2)式转化为
25/ n 25/ n
2 |u|时接x受原40假0设H0 k
2. 拒绝域与接受域 称是检验水平或显著性水平，它是我们
制定检验标准的重要依据。常数u/2把标准正态分布密度曲线下
的区域分成了两大部分，其中一部分
(x1,x2, ,xn)uu/2
称为H0的拒绝域或否定域， 当样本点落入拒绝域时，我们便拒 绝原假设H0(同前述(6)式)，另一部分
(x1,x2, ,xn)uu/2
（1）根据问题的要求提出假设，写明原假设H0和备择假设H1的
具体内容。
（2）根据H0的内容，建立（或选取）检验统计量并确定其分布。 （3）对给定（或选定）的显著性水平 ，由统计量的分布查表 或计算确定出临界值，进而得到H0的拒绝域和接受域。
（4）由样本观察值计算出统计量的值。
（5）做出推断：当统计量的值满足“接受H0的条件”时就接受 H0，否则就拒绝H0接受H1 。
u
2
时接受原假设H0 (5)
时拒绝原假设H0，接受备择假设 H1 (6)
分析(5)、(6)两式，可以这 样认为：
拒绝H0，是因为以H0成立 为出发点进行推理时，得到 了不合情理的结论，使小概 率事件在一次试验中发生了。
接受H0，是因为以H0成立 为出发点进行推理时，未发 现异常。
这就是带有概率特征的反证 法，认为小概率事件在一次 试验中不可能发生。
H0：X服从泊松分布；H1：X不服从泊松分布.
假设检验名词解释
假设检验名词解释假设检验是统计学中一种重要的推断方法，用于判断针对总体参数的某个假设是否成立。
在进行假设检验时，我们首先提出一个关于总体参数的虚无假设（null hypothesis）和一个备择假设（alternative hypothesis），然后通过收集样本数据来进行推断和决策。
虚无假设是我们想要拒绝或证伪的假设，通常是基于无效、无差异或不相关等假设。
备择假设是我们希望接受的假设，即我们认为总体参数存在某种特定的差异或关联性。
假设检验的步骤可以分为以下几个阶段：1. 确定假设：根据问题的要求和研究的目标，明确虚无假设和备择假设。
2. 选择显著性水平：显著性水平（significance level）决定了拒绝虚无假设的标准。
常见的显著性水平有5%和1%。
3. 收集样本数据：从总体中抽取样本，并得到所需的统计指标。
4. 计算检验统计量：根据样本数据计算出与虚无假设相关的检验统计量。
常见的检验统计量有t检验、F检验和卡方检验等。
5. 确定拒绝域：通过设定显著性水平和计算的检验统计量，确定拒绝域（rejection region）。
如果检验统计量的计算值落在拒绝域内，就拒绝虚无假设。
6. 进行假设检验：将计算得到的检验统计量与拒绝域进行比较，根据比较结果得出对虚无假设的结论。
7. 给出结论：根据对虚无假设的判断，得出是否拒绝虚无假设，并给出相应的推断结论。
需要注意的是，假设检验并不能直接证明备择假设的正确性，只是提供了一种基于样本数据的推断方法。
假设检验面临两种错误，即第一类错误和第二类错误。
第一类错误是拒绝了真实的虚无假设，即误认为有差异存在；第二类错误是接受了虚无假设，即认为两个总体没有差异，而实际上有差异存在。
在实际应用中，假设检验广泛应用于医学、生物学、商业和社会科学等领域。
通过假设检验，我们能够在一定程度上验证假设、支持决策，并为进一步研究提供可靠的数据分析方法。
第七章 假设检验
第七章假设检验第一节假设检验的基本知识一、假设陈述1、原假设/虚无假设：用H表示，常常是根据已有资料得出的，稳定、保守的经验性看法，没有充分根据是不会被推翻的。
2、备选假设/研究假设：与原假设对立的假设，用H1表示，经过抽样调查后，获得证据希望予以支持的假设。
二、假设检验的基本原理——小概率原理小概率原理：一次观察中小概率事件被认为不可能发生；如果一次观察出现了小概率事件，合理的想法应该是否定原有事件具有小概率的说法。
小概率原理在假设检验中的运用：抽取一个样本并计算出检验统计量，如果在原假设成立的条件下这个统计量几乎不可能发生，则拒绝原假设而接受备选假设。
反之，如果计算出的统计量发生的可能性不太小，则接受原假设。
即在原假设下，检验统计量是小概率事件则拒绝原假设。
例1：某市场有100位摊贩，根据以往统计，其中非本地居民占10%，现随机抽取10人调查，发现5个都不是本地人，则原有统计结果是否成立？解：H：100人中10个是非本地人。
计算在原假设成立的情况下，抽取5人都是非本地人的概率：P= C105 C905/C10010＜10-4可见，出现5名非本地人的结果概率极其小，但一次实验就出现了，所以怀疑原假设的真实性，拒绝原假设。
三、拒绝域与显著性水平1、显著性水平α，在原假设成立条件下，统计检验中规定的小概率的数量界限，常用的有α=0.10,0.05,0.01。
2、接受域和拒绝域根据原假设画出统计量的分布，以Z分布为例。
如果把拒绝原假设的小概率α事件定在分布的右侧尾部，则右侧面积代表的概率即显著性水平，Zα是临界值。
如果检验统计量值Z＞Zα，则应拒绝原假设；如Z＜Zα，则接受原假设。
以Zα为临界值，左边为接受域，右边为拒绝域。
也可把α定在左边或两边。
α1、双边检验如果拒绝域放在抽样分布的两侧，每侧拒绝域的概率分别为α/2，假设抽样本分布以0为对称，则P(|Z|＞Z α/2)= α；双边检验的假设如下：H 0: μ=μ0H 1: μ≠-Z α/2 Z α/2如果检验统计量|Z|＞Z α/2，则拒绝原假设，否则接受。
统计学中的假设检验
统计学中的假设检验统计学是一门研究如何收集、整理、分析和解释数据的学科。
在统计学中，假设检验是一种常用的方法，用于验证对于某一总体的某一假设是否成立。
假设检验在科学研究、商业决策以及社会调查等领域都有广泛的应用。
本文将介绍假设检验的基本概念、步骤和常见的统计方法。
一、假设检验的基本概念假设检验是基于样本数据对总体参数进行推断的一种方法。
在进行假设检验时，我们需要提出一个原假设（H0）和一个备择假设（H1），然后根据样本数据来判断是否拒绝原假设。
原假设通常是我们希望证伪的假设，而备择假设则是我们希望支持的假设。
二、假设检验的步骤假设检验一般包括以下步骤：1. 提出假设：根据研究问题和背景，提出原假设和备择假设。
2. 选择显著性水平：显著性水平（α）是我们在进行假设检验时所允许的犯第一类错误的概率。
通常情况下，显著性水平取0.05或0.01。
3. 收集样本数据：根据研究设计和样本容量要求，收集样本数据。
4. 计算统计量：根据样本数据计算出相应的统计量，如均值、标准差、相关系数等。
5. 判断拒绝域：根据显著性水平和统计量的分布，确定拒绝域。
拒绝域是指当统计量的取值落在该区域内时，我们拒绝原假设。
6. 做出决策：根据样本数据计算出的统计量与拒绝域的关系，判断是否拒绝原假设。
7. 得出结论：根据决策结果，得出对原假设的结论。
三、常见的统计方法在假设检验中，常见的统计方法包括：1. 单样本t检验：用于检验一个样本的均值是否等于某个给定值。
2. 双样本t检验：用于检验两个样本的均值是否相等。
3. 方差分析：用于检验两个或多个样本的均值是否有显著差异。
4. 相关分析：用于检验两个变量之间是否存在线性相关关系。
5. 卡方检验：用于检验观察频数与期望频数之间的差异是否显著。
四、假设检验的局限性假设检验作为一种统计方法，也存在一定的局限性。
首先，假设检验只能提供关于原假设的拒绝与否的结论，并不能确定备择假设的真实性。
什么是假设检验？
减少主观臆断
假设检验基于客观数据和事实， 而非主观臆断，从而能够减少决 策过程中的主观性和不确定性。
提高决策科学性
假设检验能够提供一种相对可靠 的决策依据，提高决策的科学性 和准确性。
假设检验的未来发展
不断扩展应用领域
方法的改进和完善
随着科学技术的发展，假设检验的应 用领域将会越来越广泛，如人工智能 、生物技术、医学、社会科学等领域 。
随着数据的复杂性和规模的增加，假 设检验的方法也需要不断改进和完善 ，以适应不同场景和需求。
提高可解释性和透明 度
为了更好地理解和解释假设检验的结 果，需要提高其可解释性和透明度， 以便更多的人能够理解和应用。
正确理解和运用假设检验
01
理解基本概念
正确理解和运用假设检验需要深入理解其基本概念和方法，包括如何
社会学研究
社会调查
利用假设检验对社会现象进行调查研究，以揭示社会现象之间的内在联系和 规律。
行为研究
通过假设检验探讨人类行为和社会影响之间的相互作用，为政策制定和社会 干预提供依据。
06
结论
假设检验的意义
科学探究的基础
假设检验是科学探究中最为核心 的方法之一，它能够通过严谨的 逻辑和数学推理来验证或否定一 个特定的假设。
假设检验是统计分析的一部分，它是 一种方法论，用于根据样本数据推断 总体参数。
统计分析包括多种方法和技术，如描 述性统计、推断性统计和回归分析等 ，它们都是为了帮助我们更好地理解 和解释数据。
在进行假设检验时，需要使用统计分 析方法来对数据进行处理和分析，从 而得出结论。
02
假设检验的基本原理
假设的设定与分类
病因研究
通过对暴露因素与疾病之间关系的假设检验，探讨病因和预防策 略的有效性。
假设检验
U | X 0 | ~ N (0,1)
/ n
3° 在假设 H0成立的条件下，由样本判断 y 小概率事件是否发生。 y pU ( x )
P{| U | u / 2 }
2
2
当 0很小时 ,
uα / 2
O uα / 2
x
{| U | u / 2 }是个小概率事件 （如上图） .
第一节
假设检验的 基本概念
一、假设检验的基本原理 二、假设检验的基本概念 三、两类错误
回
四、假设检验的一般步骤
停 下
实验设计 数理统计 统计推断
参数估计 假设检验 (回归分析)
统计推断： 研究如何加工、处理数据，从而 对所考察对象的性质做出尽可能精确和可靠的 推断.
很难发生. 但“很难发生”不等于“不发生”, 因而 假设检验所作出的结论有可能是错误的. 这种错误 有两类： (1) 当原假设H0为真, 观察值却落入拒绝域, 而 作出了拒绝H0的判断, 称为第Ⅰ类错误, 又叫弃真 错误, 这类错误是“以真为假”. 犯第Ⅰ类错误的概 率就是显著性水平 .
= P { 拒绝原假设H0 | H0为真 }
H0称为原假设或零假设, H1称为备择假设.
4. 拒绝域与临界点样本值x=(x1, x2, · · · , xn)所组成的集合. W1 = { x x 且使H0不成立}
W1 W1 ： 拒绝原假设H0的检验统计量的取值范围.
W1 x x , U U
根据小概率原理, 如果H 0为真，则 | x 0 | 不应太大，则由一次试验得到
满足不等式
| u |
| x 0 |
/ n
假设检验的名词解释
假设检验的名词解释在统计学中，假设检验是一种通过收集和分析样本数据，用以对总体参数做出统计推断的方法。
简而言之，它帮助我们判断一个统计假设是否在给定的数据中是有效的。
一、什么是假设检验？假设检验是一种从样本推断总体特征的方法，它基于两个互补的假设：原假设（H0）和备择假设（H1或Ha）。
原假设通常是我们要进行推断的现象不存在或没有关联，而备择假设则相反。
通过收集样本数据并使用适当的统计方法，我们根据样本数据对两个假设进行比较，并得出结论。
二、假设检验的基本步骤假设检验通常分为以下几个基本步骤：1. 陈述原假设和备择假设：在开始假设检验之前，我们需要明确原假设和备择假设。
原假设通常是表达无关联或无效果的假设，备择假设则相反。
2. 选择适当的显著性水平：显著性水平代表了我们作出拒绝原假设的临界值。
通常使用的显著性水平是0.05或0.01，表示我们愿意在5%或1%的概率下犯出错误的可能性。
3. 收集样本数据并进行统计分析：根据采样设计，收集足够数量的样本数据。
然后使用适当的统计方法，如t检验、方差分析或卡方检验等，分析样本数据。
4. 计算检验统计量：根据样本数据和所选择的统计方法，计算出相应的检验统计量。
检验统计量是一个数值，用于度量样本数据与原假设之间的偏差程度。
5. 判断拒绝域：根据所选择的显著性水平和计算的检验统计量，确定拒绝域的范围。
拒绝域是样本数据落在其中，我们将拒绝原假设并接受备择假设的区域。
6. 做出判断和推断：比较计算得到的检验统计量与拒绝域的位置。
如果检验统计量落在拒绝域内，我们拒绝原假设并接受备择假设；否则，我们无法拒绝原假设。
7. 做出结论：根据判断和推断结果，给出对原假设的结论。
结论可以是关于总体参数是否存在、是否有效或是否有差异的。
三、常见的假设检验在实际应用中，有许多不同类型的假设检验方法，以下是其中一些常见的假设检验示例：1. 单样本t检验：用于比较一个样本平均值与一个已知或预期的总体平均值是否存在显著差异。
假设检验
假设检验假设检验(Hypothesis Testing)是数理统计学中根据一定假设条件由样本推断总体的一种方法。
具体作法是：根据问题的需要对所研究的总体作某种假设，记作H0；选取合适的统计量，这个统计量的选取要使得在假设H0成立时，其分布为已知；由实测的样本，计算出统计量的值，并根据预先给定的显著性水平进行检验，作出拒绝或接受假设H0的判断。
常用的假设检验方法有u—检验法、t检验法、χ2检验法(卡方检验)、F—检验法，秩和检验等。
中文名假设检验外文名 hypothesis test提出者 K.Pearson 提出时间 20世纪初1、简介假设检验又称统计假设检验（注：显著性检验只是假设检验中最常用的一种方法），是一种基本的统计推断形式，也是数理统计学的一个重要的分支，用来判断样本与样本，样本与总体的差异是由抽样误差引起还是本质差别造成的统计推断方法。
其基本原理是先对总体的特征作出某种假设，然后通过抽样研究的统计推理，对此假设应该被拒绝还是接受作出推断。
[1]2、基本思想假设检验的基本思想是小概率反证法思想。
小概率思想是指小概率事件（P<0.01或P<0.05）在一次试验中基本上不会发生。
反证法思想是先提出假设(检验假设H0)，再用适当的统计方法确定假设成立的可能性大小，如可能性小，则认为假设不成立，若可能性大，则还不能认为假设成立。
[2] 假设是否正确，要用从总体中抽出的样本进行检验，与此有关的理论和方法，构成假设检验的内容。
设A是关于总体分布的一项命题，所有使命题A成立的总体分布构成一个集合h0，称为原假设(常简称假设)。
使命题A不成立的所有总体分布构成另一个集合h1，称为备择假设。
如果h0可以通过有限个实参数来描述，则称为参数假设，否则称为非参数假设(见非参数统计)。
如果h0(或h1)只包含一个分布，则称原假设(或备择假设)为简单假设，否则为复合假设。
对一个假设h0进行检验，就是要制定一个规则，使得有了样本以后，根据这规则可以决定是接受它（承认命题A正确），还是拒绝它（否认命题A正确）。
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假设检验
单个正态总体参数的检验
检验法
条件
原假设0H 备择假设1H
检验统计量
拒绝域
u 检验 2
σ已知
0μμ≤
0μμ> 0
x u n
μσ-=
1{}u u α-≥
0μμ≥ 0μμ< {}u u α≤ 0μμ= 0μμ≠ 1/2{||}u u α-≥ t 检验 2
σ未知
0μμ≤
0μμ> 0
x t s n
μ-=
1{(1)}t t n α-≥-
0μμ≥ 0μμ< {(1)}t t n α≤- 0μμ= 0μμ≠ 1/2{||(1)}t t n α-≥- 2
χ检验
μ未
知
220σσ≤
220σσ> 2
22
(1)n s
χσ
-=
221{(1)}n αχχ-≥-
220σσ≥
220σσ<
22
{(1)}n αχχ≤-
220σσ= 220σσ≠
2
22
{(1)}
n αχχ≤-
2
221{(1)}n αχχ-≥-U
5 两个正态总体参数的假设检验
设1
x 、2
x 、…、m
x 是来自2
1
1
(,)N μσ的样本，1y 、2
y 、…、
n
y 是来自22
2
(,)N μσ的样本，记2
)1()1(2
22-+-+-=
n m s n s m s
y
x w
.
两个正态总体参数的检验
检验
法
条件
原假设
0H
备择假设
1H
检验统计量 拒绝域
u 检验
21σ、22
σ
已知
12μμ≤
12μμ> 221
2
()
x y u m
n
σ
σ
-=
+
1{}u u α-≥
12μμ≥ 12μμ< {}u u α≤ 12μμ=
12μμ≠ 1/2{||}u u α-≥ t 检验
22
12σσ=12μμ≤
12μμ>
()
11w x y t s m n
-=
+
1{(2)}t t m n α-≥+-
未知
12μμ≥ 12μμ< {(2)}t t m n α≤+- 12μμ=
12μμ≠
1/2{||(2)}t t m n α-≥+- F
检
验 1
μ、
2
μ未知
22
12
σσ≤ 22
12σσ> 22x
y
s F s =
1{(1,1)}F F m n α-≥--
22
12σσ≥ 22
12
σσ< {(1,1)}F F m n α≤--
2212
σσ
=
2212
σσ
≠
2
{(1,1)}
F F m n α≤--
2
1{(1,1)}F F m n α-≥--U
正态总体参数假设检验例子
例1从甲地发送一个讯号到乙地。
设乙地接受到的讯号值服从正态分布
2(,0.2)N μ，其中μ为甲地发送的真实讯号值。
现甲地重复发送同一讯号5次，
8.05 8.15 8.2 8.1 8.25
0.05α=。
分析：（1）单正态总体；
（2）总体方差已知22=0.2σ； （3）参数μ的双边检验问题。
解：依题意建立假设：
0:8H μ=vs 1:8H μ≠
检验水平0.05α=时，拒绝域为：
1/20.975{||}={||}{|| 1.96}u u u u u α-≥≥=≥
用观测值可计算得
8.15x =、0
058)0.2 1.6771x u n
σ=
=-= 从而0||=1.6771<1.96u 值未落入拒绝域内，故不能拒绝原假设，即接受原假设，可认为猜测成立。
例2某厂生产的某种铝材的长度服从正态分布，其均值设定为240厘米。
239.7 239.6 239 240 239.2
分析：（1）单正态总体； （2）总体方差未知；
（3）参数μ的双边检验问题。
解：依题意建立假设：
0:240H μ=vs 1:240H μ≠
检验水平0.05α=时，拒绝域为：
1/20.975{||(1)}{||(4)}{|| 2.776)}t t n t t t α-≥-=≥=≥
由样本计算得到：
239.5x =、0.4s = 故005(239.5240)
2.7951x t s
n
-=
=
=-
由于0||=t 2.7951 2.776>，故拒绝原假设，即认为该厂生产的铝材的长度不满足设定要求。
例3某厂铸造车间为提高铸件的耐磨性而试制了一种镍合金铸件以取代铜合金铸件，为此，从两种铸件中各抽取一个容量分别为8和9的样本，测得其镍合金 76.43 76.21 73.58 69.69 65.29 70.83 82.75 72.34 铜合金 73.66 64.27 69.34 71.37 69.77 68.12 67.27 68.07 62.61 断镍合金的硬度是否有明显提高。
分析：（1）双正态总体；
（2）总体方差未知，但是2212σσ=；
（3）参数12,μμ比较的单边检验问题。
解：用X 表示镍合金的硬度，Y 表示铜合金的硬度，
依题意有21~(,)X N μσ、22~(,)Y N μσ，建立假设：
012:H μμ≤vs 112
:H μμ>
检验统计量11w x y
t s m n
=
⋅+
检验水平0.05α=时，拒绝域为：
10.95{(2)}={(892)}={ 1.7531}t t m n t t t α-≥+-≥+-≥
经计算得：
73.39x =、68.2756y =、82
1
()205.7958i i x x =-=∑、9
21
()91.1552i i y y =-=∑
从而1
(205.795891.1552) 4.4494892
w s =
+=+-
0 2.365611
4.449498
t =
=⋅+
由于00.952.3656(15)=1.7531t t =>
故拒绝原假设，可判断镍合金硬度有显著提高。
例4某类钢板每块的重量X 服从正态分布，其一项质量指标是钢板重量的方差不得超过20.016()kg 。
现从某天生产的钢板中随机抽取25块，得其样本方差220.025()s kg =，问该天生产的钢板重量的方差是否满足要求。
分析：（1）单正态总体； （2）总体均值未知；
（3）参数2σ的单边检验问题。
解：依题意建立假设：
20:0.016H σ≤vs 21:0.016H σ>，
检验水平0.05α=时，拒绝域为：
222210.95{(1)}={(24)}={36.415}n t αχχχχ-≥-≥≥
计算可得：
2
20
20
(1)240.025
37.536.4150.016
n s χσ-⨯=
=
=>
由此，在显著性水平0.05下，我们拒绝原假设，认为该天生产的钢板重量不符合要求。
例5甲、乙两台机床加工某种零件，零件的直径服从正态分布，总体方差反映了加工精度，为比较两台机床的加工精度有无差别，现从各自加工的零件X (机床甲) 16.2 16.4 15.8 15.5 16.7 15.6 15.8
Y (机床乙) 15.9 16.0 16.4 16.1 16.5 15.8 15.7 15.0 分析：（1）双正态总体；
（2）总体均值12,μμ均未知； （3）参数21σ，2
2σ比较的双边检验问题。
解：依题意建立假设：
22012:H σσ=vs 22
112:H σσ≠，
检验水平0.05α=时，拒绝域为：
12
2
{(1,1)}{(1,1)}F F m n F F m n αα-≥--≤--U
0.9750.025{(71,81)}{(71,81)}
F F F F =≥--≤--U
{ 5.12}{0.175}F F =≥≤U
经计算得20.2729x s =、20.2164y s =
于是2020.2729
1.2610.2164
x y s F s ===
样本未落入拒绝域，即在0.05水平下可以认为两台机床的加工精度一致。