Mục lục bài họcĐang ở d08-b3
← AP Statistics
0/36 bài đã học xong
Chương 8 · Unit 8 — Inference for Categorical Data: Chi-Square · Bài 3/4 của chương · bài 31/36 của AP Statistics

Two-Way Tables: The Full Four-Step Test

Bảng hai chiều: bốn bước đầy đủ
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

State — in words

For a two-way table the hypotheses are written in words, not symbols. Independence: "$H_0$: there is no association between [variable 1] and [variable 2] in the population; $H_a$: there is an association." Homogeneity: "$H_0$: the distribution of [variable] is the same for all [groups]; $H_a$: it is not the same for all groups." Choose by asking how the data were collected — one sample with two variables, or several samples of one variable.

Plan — expected counts and conditions

Under $H_0$ every cell's expected count is

$$\text{expected}=\frac{\text{row total}\times\text{column total}}{\text{grand total}}$$

Conditions: random sample(s) or random assignment; $10\%$ condition for each sample; and all expected counts at least $5$. Say which condition each check satisfies and quote the smallest expected count.

Do and conclude

$\chi^2=\sum\frac{(\text{observed}-\text{expected})^2}{\text{expected}}$ with $df=(r-1)(c-1)$; the P-value is always the upper tail. Example: $50$ boys and $50$ girls asked whether they prefer morning classes; $30$ boys and $20$ girls say yes. Every expected count is $25$, each of the four cells contributes $(5^2)/25=1$, so $\chi^2=4{,}0$ with $df=1$ and P-value $\approx0{,}046$. Conclude in context at the stated $\alpha$, then do the follow-up graders reward: name the cells with the largest components and say in which direction the observed count departs from the expected — that is what "there is an association" actually means.

Giải thích tiếng Việt

Nêu — bằng lời: giả thuyết cho bảng hai chiều viết bằng lời, không ký hiệu. Độc lập: "$H_0$: không có liên hệ giữa [biến 1] và [biến 2] trong tổng thể; $H_a$: có liên hệ." Đồng nhất: "$H_0$: phân bố của [biến] giống nhau ở mọi [nhóm]; $H_a$: không giống nhau ở mọi nhóm." Chọn loại nào là tuỳ cách lấy dữ liệu: một mẫu đo hai biến, hay nhiều mẫu đo một biến.

Kiểm — số kỳ vọng và điều kiện: dưới $H_0$, mỗi ô có kỳ vọng $=\dfrac{\text{tổng dòng}\times\text{tổng cột}}{\text{tổng chung}}$. Điều kiện: mẫu ngẫu nhiên hoặc phân nhóm ngẫu nhiên; $10\%$ cho mỗi mẫu; mọi số kỳ vọng $\ge5$ — nêu rõ số kỳ vọng nhỏ nhất.

Tính và kết luận: $\chi^2=\sum\dfrac{(\text{quan sát}-\text{kỳ vọng})^2}{\text{kỳ vọng}}$, $df=(r-1)(c-1)$, giá trị $P$ luôn là đuôi trên. Ví dụ hỏi $50$ nam, $50$ nữ có thích học buổi sáng không; $30$ nam và $20$ nữ trả lời có. Mọi kỳ vọng là $25$, mỗi ô góp $5^2/25=1$, nên $\chi^2=4{,}0$, $df=1$, $P\approx0{,}046$. Kết luận trong bối cảnh, rồi làm bước theo dõi được thưởng điểm: chỉ ra các ô góp nhiều nhất và quan sát lệch kỳ vọng theo chiều nào — đó mới là nghĩa thật của "có liên hệ".

Ví dụ — kiểm định độc lập từ bảng hai chiều

Khảo sát ngẫu nhiên $200$ học sinh một thành phố về phương tiện đến trường (xe buýt / xe đạp / xe máy gia đình) theo khối (THCS / THPT). Bảng quan sát: THCS: $45,\,35,\,20$; THPT: $35,\,25,\,40$. Ở $\alpha=0{,}05$, có liên hệ giữa khối và phương tiện không?

Giải.

Nêu: $H_0$: không có liên hệ giữa khối và phương tiện đến trường của học sinh thành phố này; $H_a$: có liên hệ. Một mẫu, hai biến: kiểm định độc lập.

Kiểm: mẫu ngẫu nhiên; $200$ dưới $10\%$ số học sinh thành phố. Tổng dòng $100$ và $100$; tổng cột $80,\,60,\,60$. Kỳ vọng mỗi ô: $40,\,30,\,30$ ở cả hai dòng; nhỏ nhất là $30\ge5$.

Tính:

$$\chi^2=\frac{5^2}{40}+\frac{5^2}{30}+\frac{10^2}{30}+\frac{5^2}{40}+\frac{5^2}{30}+\frac{10^2}{30}=0{,}625+0{,}833+3{,}333+0{,}625+0{,}833+3{,}333\approx9{,}58$$

$df=(2-1)(3-1)=2$; giá trị $P\approx0{,}008$.

Kết luận: $0{,}008\lt0{,}05$, bác bỏ $H_0$. Có bằng chứng thuyết phục rằng khối và phương tiện đến trường có liên hệ. Theo dõi: hai ô "xe máy gia đình" góp $3{,}33$ mỗi ô, lớn nhất: học sinh THPT đi xe máy gia đình nhiều hơn kỳ vọng ($40$ so với $30$), THCS ít hơn ($20$ so với $30$).

Bẫy hay mất điểm — Viết $H_0:p_1=p_2=p_3$ cho bảng hai chiều là sai khuôn — phải là lời. Không làm tròn số kỳ vọng thành số nguyên ($37{,}5$ cứ để $37{,}5$). Kết luận "bác bỏ, vậy khối gây ra việc chọn phương tiện" là sai: khảo sát quan sát chỉ cho liên hệ. Và đừng quên đuôi trên: giá trị $P$ của chi-square không bao giờ nhân đôi.
Phải nhớ — Giả thuyết bằng lời; kỳ vọng $=$ tổng dòng $\times$ tổng cột $/$ tổng chung; mọi kỳ vọng $\ge5$; $df=(r-1)(c-1)$; $P$ đuôi trên. Kết luận trong bối cảnh rồi chỉ ra ô góp nhiều nhất và lệch theo chiều nào.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Unit 8 — Inference for Categorical Data: Chi-Square gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →