Mục lục bài họcĐang ở d06-b4
← AP Statistics
0/36 bài đã học xong
Chương 6 · Unit 6 — Inference for Categorical Data: Proportions · Bài 4/4 của chương · bài 24/36 của AP Statistics

Comparing Two Proportions

So sánh hai tỉ lệ
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

The interval

For two independent random samples, the confidence interval for $p_1-p_2$ has the usual shape, estimate $\pm$ (critical value)(standard error), with the standard error built from the two sample proportions:

$$(\hat p_1-\hat p_2)\pm z^*\sqrt{\frac{\hat p_1(1-\hat p_1)}{n_1}+\frac{\hat p_2(1-\hat p_2)}{n_2}}$$

Conditions: both samples random and independent of each other; each sample at most $10\%$ of its population; and at least $10$ successes and $10$ failures in each sample. Interpret as "we are $95\%$ confident that the difference in the true proportions ($p_1-p_2$) lies in the interval" — and say which group is subtracted from which.

The test and why it pools

The null hypothesis is $H_0:p_1=p_2$ (equivalently $p_1-p_2=0$). If the two proportions really are equal, the best estimate of that common value uses all the successes:

$$\hat p_c=\frac{X_1+X_2}{n_1+n_2},\qquad z=\frac{\hat p_1-\hat p_2}{\sqrt{\hat p_c(1-\hat p_c)\left(\frac{1}{n_1}+\frac{1}{n_2}\right)}}$$

The large-counts check for the test uses $\hat p_c$: $n_1\hat p_c$, $n_1(1-\hat p_c)$, $n_2\hat p_c$, $n_2(1-\hat p_c)$ all at least $10$. Example: $45$ of $150$ patients improve on a drug and $30$ of $150$ on a placebo. Then $\hat p_c=75/300=0{,}25$, the standard error is $\sqrt{0{,}25\cdot0{,}75\cdot(2/150)}=0{,}05$ and $z=(0{,}30-0{,}20)/0{,}05=2{,}0$.

Interval and test disagree slightly

Because the interval uses separate $\hat p$'s while the test pools, a $95\%$ interval that just barely excludes $0$ and a two-sided test at $\alpha=0{,}05$ can, rarely, give opposite verdicts. When asked, report the test for a decision and the interval for the size of the difference.

Giải thích tiếng Việt

Khoảng tin cậy cho $p_1-p_2$ vẫn là ước lượng $\pm$ (giá trị tới hạn)(sai số chuẩn), với sai số chuẩn dựng từ hai tỉ lệ mẫu: $(\hat p_1-\hat p_2)\pm z^*\sqrt{\dfrac{\hat p_1(1-\hat p_1)}{n_1}+\dfrac{\hat p_2(1-\hat p_2)}{n_2}}$. Điều kiện: hai mẫu ngẫu nhiên và độc lập nhau; mỗi mẫu không quá $10\%$ tổng thể; mỗi mẫu có ít nhất $10$ thành công và $10$ thất bại. Diễn giải phải nói rõ hiệu của hai tỉ lệ thật và nhóm nào trừ nhóm nào.

Kiểm định có $H_0:p_1=p_2$. Nếu hai tỉ lệ thật bằng nhau thì ước lượng tốt nhất cho giá trị chung ấy là gộp mọi thành công: $\hat p_c=\dfrac{X_1+X_2}{n_1+n_2}$, và $z=\dfrac{\hat p_1-\hat p_2}{\sqrt{\hat p_c(1-\hat p_c)(1/n_1+1/n_2)}}$. Kiểm đếm lớn của kiểm định dùng $\hat p_c$ cho cả bốn số.

Ví dụ: thuốc $45/150$ cải thiện, giả dược $30/150$. $\hat p_c=75/300=0{,}25$; sai số chuẩn $\sqrt{0{,}25\cdot0{,}75\cdot(2/150)}=0{,}05$; $z=\dfrac{0{,}30-0{,}20}{0{,}05}=2{,}0$.

Vì khoảng dùng hai $\hat p$ riêng còn kiểm định gộp, hai kết luận thỉnh thoảng lệch nhau ở sát ranh giới. Dùng kiểm định để quyết định, dùng khoảng để nói độ lớn của khác biệt.

Ví dụ — kiểm định hai tỉ lệ đủ bốn bước

Thử nghiệm phân nhóm ngẫu nhiên $300$ bệnh nhân: $150$ người dùng thuốc mới có $45$ người cải thiện; $150$ người dùng giả dược có $30$ người cải thiện. Có bằng chứng ở mức $\alpha=0{,}05$ rằng thuốc mới cho tỉ lệ cải thiện khác giả dược không?

Giải.

Nêu: $p_1,p_2$ là tỉ lệ cải thiện thật khi dùng thuốc và giả dược. $H_0:p_1=p_2$, $H_a:p_1\ne p_2$, $\alpha=0{,}05$.

Kiểm: phân nhóm ngẫu nhiên nên hai nhóm độc lập; $\hat p_c=\dfrac{45+30}{300}=0{,}25$; $150\cdot0{,}25=37{,}5$ và $150\cdot0{,}75=112{,}5$ đều $\ge10$ cho cả hai nhóm. Dùng kiểm định $z$ hai tỉ lệ.

Tính: $\hat p_1=0{,}30$, $\hat p_2=0{,}20$.

$$z=\frac{0{,}30-0{,}20}{\sqrt{0{,}25\cdot0{,}75\left(\frac{1}{150}+\frac{1}{150}\right)}}=\frac{0{,}10}{0{,}05}=2{,}0$$

Giá trị $P$ hai phía $=2\,P(z\gt2{,}0)\approx0{,}046$.

Kết luận: vì $0{,}046\lt0{,}05$, bác bỏ $H_0$. Có bằng chứng thuyết phục rằng tỉ lệ cải thiện khi dùng thuốc mới khác tỉ lệ khi dùng giả dược. Vì có phân nhóm ngẫu nhiên, được phép nói thuốc gây ra khác biệt này với nhóm bệnh nhân tham gia.

Bẫy hay mất điểm — Gộp $\hat p_c$ chỉ dùng cho kiểm định; khoảng tin cậy dùng hai $\hat p$ riêng. Đảo thứ tự trừ ($p_2-p_1$) thì dấu của khoảng đảo theo, phải nói rõ. Kết luận "hai tỉ lệ khác nhau $10\%$ trong tổng thể" là sai: $0{,}10$ là hiệu mẫu, còn hiệu thật chỉ được nói qua khoảng tin cậy.
Phải nhớ — Hai tỉ lệ: khoảng dùng hai $\hat p$ riêng, kiểm định gộp $\hat p_c$ vì $H_0$ nói hai tỉ lệ bằng nhau. Kiểm đếm lớn cho từng mẫu. Nói rõ nhóm nào trừ nhóm nào. Có phân nhóm ngẫu nhiên mới được nói nhân quả.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Unit 6 — Inference for Categorical Data: Proportions gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →