Mục lục bài họcĐang ở d07-b4
← AP Statistics
0/36 bài đã học xong
Chương 7 · Unit 7 — Inference for Quantitative Data: Means · Bài 4/4 của chương · bài 28/36 của AP Statistics

Type I and Type II Errors, and Power

Sai lầm loại I, loại II và lực kiểm định
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

Two ways to be wrong

A significance test makes a decision from a sample, so it can err in two directions. A Type I error is rejecting $H_0$ when $H_0$ is actually true — a false alarm. A Type II error is failing to reject $H_0$ when $H_a$ is actually true — a missed signal. The probability of a Type I error is exactly the significance level $\alpha$: at $\alpha=0{,}05$, one true null in twenty will be wrongly rejected. The probability of a Type II error is called $\beta$, and it depends on how far the truth is from $H_0$.

Power

Power is the probability that the test correctly rejects $H_0$ when a particular alternative is true: $\text{power}=1-\beta$. A test with power $0{,}80$ will detect that particular effect four times in five. Four things raise power: a larger sample size, a larger $\alpha$ (at the cost of more Type I errors), a larger true effect (further from $H_0$), and less variability in the data (or a paired/blocked design that removes it). Example: a factory tests $H_0:\mu=500$ ml against $H_a:\mu\lt500$ with $n=20$ and $\alpha=0{,}05$; if the true mean is $495$ ml the power is $0{,}55$, but with $n=50$ it climbs to $0{,}91$.

Writing about errors in context

The exam asks three things: describe each error in the words of the problem, name a consequence of each, and say which is more serious here. Structure: "A Type I error would mean concluding that [$H_a$ in context] when in fact [$H_0$ in context]; the consequence is that [what happens next]." No symbols, no "rejecting a true null" — the context is the whole answer.

Giải thích tiếng Việt

Kiểm định quyết định từ mẫu nên có thể sai theo hai chiều. Sai lầm loại I: bác bỏ $H_0$ khi $H_0$ đúng — báo động giả. Sai lầm loại II: không bác bỏ $H_0$ khi $H_a$ đúng — bỏ sót tín hiệu. Xác suất sai lầm loại I đúng bằng mức ý nghĩa $\alpha$; xác suất sai lầm loại II gọi là $\beta$ và phụ thuộc vào việc sự thật cách $H_0$ bao xa.

Lực kiểm định $=1-\beta$: xác suất bác bỏ đúng $H_0$ khi một giá trị cụ thể của $H_a$ là thật. Lực $0{,}80$ nghĩa là bắt được tác động ấy bốn trên năm lần. Bốn thứ làm lực tăng: cỡ mẫu lớn hơn, $\alpha$ lớn hơn (đổi lấy nhiều sai lầm loại I hơn), tác động thật lớn hơn, và dữ liệu ít biến động hơn (hoặc thiết kế ghép cặp/chia khối để giảm biến động). Ví dụ: kiểm $H_0:\mu=500$ ml với $H_a:\mu\lt500$, $n=20$, $\alpha=0{,}05$; nếu trung bình thật là $495$ ml, lực là $0{,}55$; tăng lên $n=50$ thì lực đạt $0{,}91$.

Viết về sai lầm trong bối cảnh: đề hỏi ba ý — mô tả từng sai lầm bằng lời của bài toán, nêu hậu quả của mỗi sai lầm, và sai lầm nào nghiêm trọng hơn ở đây. Khuôn: "Sai lầm loại I là kết luận [nội dung $H_a$] trong khi thật ra [nội dung $H_0$]; hậu quả là [điều xảy ra tiếp]." Không ký hiệu, không "bác bỏ $H_0$ đúng" — bối cảnh là toàn bộ câu trả lời.

mốc bác bỏ H0 đúng Ha đúng α β lực = 1 − β Đẩy mốc sang phải: α giảm, β tăng. Tăng n: hai chuông hẹp lại, β giảm.
Hai chuông, một mốc. Chuông xanh là phân bố của thống kê khi $H_0$ đúng; phần đuôi bên phải mốc bác bỏ là $\alpha$. Chuông đỏ là phân bố khi $H_a$ đúng; phần nằm bên trái mốc là $\beta$ (không bác bỏ dù $H_a$ đúng), phần bên phải là lực. Đẩy mốc sang phải để giảm $\alpha$ thì $\beta$ tăng — không có bữa trưa miễn phí. Tăng $n$ làm cả hai chuông hẹp lại, chồng lấn ít đi, nên $\beta$ giảm mà $\alpha$ giữ nguyên.
Ví dụ — mô tả hai sai lầm và cách tăng lực

Nhà máy đóng chai kiểm định $H_0:\mu=500$ ml so với $H_a:\mu\lt500$ ml (trung bình thể tích thật thấp hơn nhãn) ở $\alpha=0{,}05$ bằng mẫu $20$ chai. (a) Mô tả sai lầm loại I và loại II trong bối cảnh, kèm một hậu quả mỗi loại. (b) Nêu hai cách tăng lực kiểm định và cái giá của mỗi cách.

Giải.

(a) Sai lầm loại I: kết luận máy đóng chai rót thiếu (trung bình thật dưới $500$ ml) trong khi thật ra máy rót đủ. Hậu quả: dừng dây chuyền, tốn công hiệu chỉnh một máy không hỏng.

Sai lầm loại II: không phát hiện máy rót thiếu trong khi thật ra trung bình thật dưới $500$ ml. Hậu quả: hàng thiếu thể tích tiếp tục ra thị trường, có thể bị khiếu nại hoặc phạt. Ở đây loại II nghiêm trọng hơn vì ảnh hưởng đến khách hàng và uy tín.

(b) Cách một: tăng cỡ mẫu lên $50$ chai — sai số chuẩn $\sigma/\sqrt n$ giảm, hai phân bố tách xa nhau, lực tăng; giá phải trả là thời gian và chi phí đo thêm. Cách hai: tăng $\alpha$ lên $0{,}10$ — dễ bác bỏ hơn nên lực tăng; giá phải trả là xác suất sai lầm loại I tăng gấp đôi, tức dừng máy oan nhiều hơn.

Đối chiếu: mỗi mô tả sai lầm đều có hai vế "kết luận gì" và "thật ra thế nào", và hậu quả gắn với nhà máy chứ không phải câu chữ thống kê.

Bẫy hay mất điểm — Loại I là bác bỏ oan, loại II là bỏ sót — thí sinh tráo hai cái nhiều đến mức đề gần như luôn hỏi. Lực không phải $1-\alpha$; lực là $1-\beta$ và chỉ có nghĩa với một giá trị cụ thể của $H_a$. Tăng $\alpha$ có tăng lực nhưng cũng tăng sai lầm loại I — nói "tăng $\alpha$" mà không nêu cái giá là mất một nửa điểm. Và "chấp nhận $H_0$" không bao giờ là kết luận đúng.
Phải nhớ — Loại I: bác bỏ $H_0$ đúng, xác suất $\alpha$. Loại II: không bác bỏ khi $H_a$ đúng, xác suất $\beta$. Lực $=1-\beta$, tăng khi $n$ tăng, $\alpha$ tăng, tác động lớn hơn, biến động nhỏ hơn. Mô tả sai lầm bằng lời bài toán, luôn kèm hậu quả.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Unit 7 — Inference for Quantitative Data: Means gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →