Mathematische und statistische Methoden II

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Statistik &
Methodenlehre
Prof. Dr. G.
Meinhardt
6. Stock, Wallstr. 3
(Raum 06-206)
Sprechstunde
jederzeit nach
Vereinbarung und
nach der
Vorlesung.
Mathematische und
statistische Methoden II
Dr. Malte Persike
 [email protected]
 http://psymet03.sowi.uni-mainz.de/
SoSe 2011
Fachbereich Sozialwissenschaften
Psychologisches Institut
Johannes Gutenberg Universität Mainz
Folie 1
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Inhalte
dieser Sitzung
 Stetige Verteilungen
 Kennwerte und Darstellungen
 z-Standardisierung und ihre Folgen
 z-Test
Folie 2
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Inferenzstatistik
z-Test
Zusammenfassung
Konfidenzintervalle
 Soll die Größe eine gemessenen Wertes bewertet
werden, sind zunächst die Wahrscheinlichkeitsverteilung und ihre Parameter zu bestimmen, aus der
dieser Wert „normalerweise“ stammen sollte
 Die Annahme der Form oder eines der Parameter ist die
Nullhypothese H0
 Die Nullhypothese bezeichnet im Allgemeinen den
Zustand, den der Forscher nicht beobachten möchte
 Beispiele: Pflanzen sollten auf Fechners Stimulation
nicht zufällig antworten; ein auf Hochbegabung zu
testendes Kind sollte nicht aus der Normalpopulation
stammen; nach einer Exposition sollten die Patienten
nicht genau so höhenängstlich sein wie vorher
Folie 4
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Inferenzstatistik
z-Test
Zusammenfassung
Konfidenzintervalle
 Dann wird theoriegeleitet festgelegt, in welche Richtung
der zu testende Parameter von der H0 (also dem
angenommen Wert für den Parameter) abweichen sollte.
 Diese Hypothesenrichtung definiert die Formulierung
der Alternativhypothese H1
 Die H0 ist somit einfach das Gegenteil der H1
 Dabei gibt es prinzipiell nur drei Möglichkeiten:
Folie 5
H 0 : p  p0

H1 : p  p0
H 0 : p  p0
H 0 : p0i  p  p0 j


H1 : p  p0
H1 : p  p0i , p  p0 j
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Inferenzstatistik
z-Test
Zusammenfassung
Konfidenzintervalle
 Dann wird theoriegeleitet festgelegt, in welche
Richtung der gemessene Wert von der Nullhypothese
(also der angenommen Verteilung) abweichen sollte.
 Diese Hypothesenrichtung definiert die Formulierung der
Alternativhypothese H1
Lies: „Der wahre Parameter p ist größer als
sein einfach
angenommener
Wert pder
 Die H0 ist dann
das Gegenteil
0“ H1
 Dabei gibt es prinzipiell nur drei Möglichkeiten:
Folie 6
H 0 : p  p0

H1 : p  p0
H 0 : p  p0
H 0 : p0i  p  p0 j


H1 : p  p0
H1 : p  p0i ; p  p0 j
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Inferenzstatistik
z-Test
Zusammenfassung
Konfidenzintervalle
 Dann wird theoriegeleitet festgelegt, in welche
Richtung der gemessene Wert von der Nullhypothese
(also der angenommen Verteilung) abweichen sollte.
 Diese Hypothesenrichtung definiert die Formulierung der
Alternativhypothese H1
Lies: „Der wahre Parameter p ist kleiner als
 Die H0 ist dann einfach das Gegenteil der H1
sein angenommener Wert p0“
 Dabei gibt es prinzipiell nur drei Möglichkeiten:
Folie H 0 : p  p0

H1 : p  p0
H 0 : p  p0
H 0 : p0i  p  p0 j


H1 : p  p0
H1 : p  p0i ; p  p0 j
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Inferenzstatistik
z-Test
Zusammenfassung
Konfidenzintervalle
 Dann wird theoriegeleitet festgelegt, in welche
Richtung der gemessene Wert von der Nullhypothese
(also der angenommen Verteilung) abweichen sollte.
 Diese Hypothesenrichtung definiert die Formulierung der
Alternativhypothese H1
Lies:einfach
„Der wahre
Parameterder
p liegt
 Die H0 ist dann
das Gegenteil
H1 außerhalb
des Bereiches von p0i bis p0j“
 Dabei gibt es prinzipiell nur drei Möglichkeiten:
Folie H 0 : p  p0

H1 : p  p0
H 0 : p  p0
H 0 : p0i  p  p0 j


H1 : p  p0
H1 : p  p0i ; p  p0 j
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Inferenzstatistik
Zusammenfassung
 Frage: Warum wird der gemessene Wert x der
Nullhypothese zugeschlagen, wo doch die Messung in
einem Zufallsexperiment zumeist für die
Alternativhypothese sprechen soll
 Grund 1: Die Nullhypothese H0 ist die „Gleichheitshypothese“, weil sie die Übereinstimmung der Beobachtung
mit der Verteilungsannahme postuliert
 Grund 2: Die Alternativhypothese H1 soll nicht voreilig
angenommen werden
Folie 9
 Hinweis: Wir werden sehen, dass diese Konvention nur
bei diskreten, nicht aber bei stetigen Wahrscheinlichkeitsverteilungen eine Rolle für die berechnete
Wahrscheinlichkeit spielt
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Inferenzstatistik
z-Test
Zusammenfassung
Konfidenzintervalle
 Neben den Hypothesen wird das Signifikanzniveau 
definiert, auf dem die berechnete Wahrscheinlichkeit
bewertet werden soll
 Schließlich werden diese Wahrscheinlichkeit p(x | H0)
bestimmt und die Signifikanzaussage getroffen
 Die Signifikanzaussage ist prinzipiell nichts anderes als
die Entscheidung für die H0 oder H1.
 Die Logik dabei lautet: Wenn die H0 nicht gilt, dann muss
die H1 gelten
 Aber: Bei dieser Entscheidung irrt man sich mit einer
Irrtumswahrscheinlichkeit von 100%.
Folie 10
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Stetige Zufallsvariablen
Definition
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
z-Werte
Folie 11
 Eine Zufallsvariable, die jeden Wert in einem Intervall
annehmen kann, ist eine stetige Zufallsvariable
Statistik &
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Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Stetige Zufallsvariablen
Definition
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
z-Werte
 Die Wahrscheinlichkeitsverteilung f(x) einer stetigen
Zufallsvariable X wird zumeist als mathematische
Funktion definiert. Sie wird bei stetigen Zufallsvariablen
auch als Dichtefunktion bezeichnet.
 Die Verteilungsfunktion einer stetigen Zufallsvariablen
ist dann
k
P( x)   p  X  xi 
i 1
Diskret
Folie 12
F ( x) 
xk
 f  x  dx
x 
Stetig
 Die Verteilungsfunktion gibt wieder an, wie wahrscheinlich X einen Wert kleiner oder gleich x annimmt.
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Stetige Zufallsvariablen
Definition
Definition
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
 Eine Funktion f(x) ist gemäß der Kolmogoroff Axiome
genau dann eine Dichtefunktion, wenn gilt
f ( x)  0
F ( x)  
und

f ( x) dx  1
 Dabei reicht der Wertebereich von f(x) nicht für jede
stetige Verteilung von - bis + (z.B. Reaktionszeit).
Standardnormalverteilung
Standardnormalverteilung
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
F(z,,)
f(z,,)
z-Werte
‐3
Folie 13

‐2
‐1
0
z‐Wert
1
2
3
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
‐3
‐2
‐1
0
z‐Wert
1
2
3
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Stetige Zufallsvariablen
Definition
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
z-Werte
 Für eine stetige Zufallsvariable ist die Punktwahrscheinlichkeit f(X = x) nicht definiert (bzw. immer 0).
 Die Dichtefunktion f(x) liefert also nicht unmittelbar die
Wahrscheinlichkeiten für Ereignisse, die
Wahrscheinlichkeiten ergeben sich aus der Fläche unter
der Dichtefunktion
 Es sind nur Wahrscheinlichkeiten für Intervalle von
Realisationen zu bestimmen, also F(xi  X  xj). Diese
werden dann berechnet als
xj
F ( xi  X  x j )   f ( x) dx  F ( x j )  F ( xi )
xi
Folie 14
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Stetige Zufallsvariablen
Kennwerte
Kennwerte &
Darstellung
 Der Erwartungswert einer stetigen Zufallsvariablen ist
ähnlich definiert wie im diskreten Fall

Normalverteilung
z-Werte
 f  x   x dx
x 
 Auch Varianz und Standardabweichung werden
analog berechnet
 
2
x 

x 
Folie 15
x 
f  x    x    dx
2
  2
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Stetige Zufallsvariablen
Definition
Darstellung
 Die Darstellung der Dichtefunktion und
Verteilungsfunktion einer stetigen Zufallsvariablen findet
zumeist über kontinuierliche Graphen statt.
Normalverteilung
f(z,,)
z-Werte
Standardnormalverteilung
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
‐3
‐2
‐1
0
z‐Wert
Folie 16
Standardnormalverteilung
F(z,,)
Kennwerte &
Darstellung
1
2
3
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
‐3
‐2
‐1
0
z‐Wert
1
2
3
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
Definition
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
z-Werte
Folie 17
 Im psychologischen Kontext ist die Normalverteilung die
wohl prominenteste Wahrscheinlichkeitsverteilung.
 Sie ist theoretischer Natur, da sie (anders als z.B. die
Binomialverteilung) nicht direkt aus dem
Bedingungskomplex  abgeleitet werden kann.
 Die Normalverteilung ist durch zwei Parameter,  und
definiert.
1
f ( x,  ,  ) 
e
2
1  x 
 

2  
2
 Ist eine Zufallsvariable X normalverteilt, wird dies häufig
geschrieben als X  N(, )
Statistik &
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Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
Kennwerte
 Der Parameter  ist direkt der Erwartungswert der Normalverteilung
 ²ist direkt die Varianz der Normalverteilung
Folie 18
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
Warum die Normalverteilung - Zentraler Grenzwertsatz
Kennwerte &
Darstellung
 Der Zentrale Grenzwertsatz (Central Limit Theorem):
Die Summe einer großen Zahl unabhängiger, identisch
verteilter Zufallsvariablen ist approximativ normalverteilt.
Normalverteilung
z-Werte
Folie 19
 Dies veranlasste Sir Francis Galton (1889) zu der
enthusiasmierten Lobpreisung
„Ich kenne kaum etwas, das unsere Imaginationskraft so bewegen kann wie
die wundervolle Form kosmischer Ordnung, die sich im ‚Gesetz der
Verteilung von Fehlern‘ ausdrückt. Hätten die Griechen es gekannt, sie
hätten es personifiziert und als Gottheit angebetet. Es herrscht mit
bescheidener Gelassenheit in der wildesten Konfusion. Je gewaltiger die
Horde, je ärger die augenscheinliche Anarchie, um so souveräner ist seine
Herrschaft. Wann immer eine Menge chaotischer Elemente nach ihrer Größe
angeordnet wird, tritt es hinter dem Schleier des Chaos als unverhoffte und
wunderschöne Form der Regelmäßigkeit hervor.“
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
Warum die Normalverteilung
Kennwerte &
Darstellung
1. Sie ergibt sich, wenn viele Zufallsprozesse bei der
Realisierung einer Zufallsvariablen additiv
zusammenwirken.
Normalverteilung
2. Sie ist die Verteilung des Mittelwerts aller Realisierungen
bei sehr häufiger Wiederholung eines Zufallsexperimentes
(„Zentraler Grenzwertsatz“).
z-Werte
3. Sie ist die Verteilung von Zufallsvariablen, wenn diese
eine messfehlerbehaftete Erfassung eines Merkmals
darstellen.
4. Sie ist mathematisch relativ leicht zu behandeln.
Folie 20
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
Eigenschaften
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
 Ist symmetrisch, eingipflig und glockenförmig
 Verschiedene Normalverteilungen unterscheiden sich
bezüglich Erwartungswert (µ) und/oder
Standardabweichung ()
 Der Wertebereich reicht von – bis +
 Die Kurve berührt oder schneidet nie die x-Achse
z-Werte
 Jedes Intervall mit einer Länge größer Null hat eine
Wahrscheinlichkeit größer Null
 Die Verteilungsfunktion der Normalverteilung wird auch
als (x) (Phi) geschrieben.
Folie 21
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Standardisierung
z-Transformation
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
z-Werte
Ziel: Angabe der relativen Lage von Werten in einer
Verteilung.
1. Angabe einer normierten Differenz eines Messwertes
zum Erwartungswert
2. Umwandlung einer Skala in eine andere mit
vorgegebenem  und .
Berechnungsvorschrift: Jede Differenz eines Messwertes
wird durch die Standardabweichung aller Messwerte geteilt.
Die erhaltenen Werte werden als z-Werte bezeichnet.
z
Folie 22
x
x
Statistik &
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Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Standardisierung
Standardnormalverteilung
Kennwerte &
Darstellung
 z-transformiert man eine normalverteilte Zufallsvariable
erhält man die Standardnormalverteilung.
 Für die Standardnormalverteilung gilt:  = 0,  = 1
Normalverteilung
z-Werte
 Die Formel der Normalverteilung reduziert sich damit auf
1  1 z2
f ( z) 
e 2
2
 Der Werte der Dichte- und Verteilungsfunktion hängen
also nur von z ab
Folie 23
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Standardnormalverteilung
Wichtige Punkte
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
z-Werte
Folie 24
Inferenzstatistik
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Standardnormalverteilung
Wichtige Punkte – die 68-95-99 Regel
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
z-Werte
Folie 25
Statistik &
Methodenlehre
Definition
Stetige Verteilungen
Standardnormalverteilung
Verteilungsfunktion
Kennwerte &
Darstellung
Normalverteilung
z-Werte
Folie 26
Inferenzstatistik
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
z-Test
z-Test
Konfidenzintervalle
Ein Gesundheitspsychologe beschäftigt sich mit dem BurnoutSyndrom. Er möchte das Maslach Burnout Inventory (Maslach
& Jackson, 1981) verwenden, um Personen zu identifizieren,
die an Burnout leiden.
Der Psychologe hat herausgefunden, dass Normalpersonen
im MBI einen Erwartungswert von 11.4 Punkten erzielen. Die
Varianz beträgt 5.76. Zudem nimmt der Psychologe auf Basis
theoretischer Erwägungen an, dass der MBI Punktwert
normalverteilt ist.
Ein Patient hat einen MBI Punktwert von 16.3. Stammt er aus
der Verteilung der Normalpersonen? Welchen Wert müsste
ein Patient erreichen, damit er unter der gegebenen
Verteilungsannahme statistisch signifikant wird?
Folie 27
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
z-Test
z-Test
Konfidenzintervalle
 Ziel: Prüfung, ob eine Beobachtung aus einer Population
stammen kann, deren Wahrscheinlichkeitsverteilung eine
Normalverteilung mit gegebenen  und  ist.
 Als „Beobachtung“ ist hier die Messung der Realisation
einer gegebenen Zufallsvariablen zu verstehen
 Weitere Beispiele: Ist ein Schüler zu intelligent, um der
Population normal intelligenter Kinder ( =100,  =10)
anzugehören? Sind die Leistungen eines Bewerbers im AC
zu schlecht, um ihn der Population normal geeigneter
Bewerber zuzuordnen?
Folie 28
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
z-Test
z-Test
Konfidenzintervalle
 Der z-Test folgt exakt der bereits kennen gelernten Logik
des Hypothesentestens, allerdings mit einem weiteren
Zwischenschritt
1. Prüfgröße z bestimmen (diese ist eine Realisation der
neuen Zufallsvariablen Z)
2. Verteilungsannahme treffen: Normalverteilt mit den
gegebenen  und 
3. Hypothesenrichtung festlegen und statistische
Hypothesen formulieren
4. Signifikanzniveau festlegen
5. Wahrscheinlichkeit für die berechnete Prüfgröße
bestimmen und mit dem Signifkanzniveau vergleichen
Folie 29
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
z-Test
z-Test – das Konzept der Prüfgröße
Konfidenzintervalle
 Beim z-Test wird nicht die Wahrscheinlichkeit für die
beobachtete Realisation x selbst, sondern für eine so
genannte Prüfgröße bestimmt
 Eine Prüfgröße ist ein Zahlenwert, der durch mathematische Umformungen aus dem beobachteten x
berechnet wird (anders als z.B. beim Binomialtest)
 Prüfgrößen sind also nichts anderes als neue Zufallsvariablen, die durch Transformation der alten entstehen
Folie 30
 Prüfgrößen kommen immer dann zum Einsatz, wenn die
Wahrscheinlichkeitsfunktion der Zufallsvariablen X, aus
der die Beobachtung x stammt, nicht oder nicht
einfach bestimmt werden kann – diejenige der
Prüfgröße aber sehr wohl
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
z-Test
z-Test – das Konzept der Prüfgröße
Konfidenzintervalle
 Beim z-Test lautet die Prüfgröße
z
x

 Aus der Zufallsvariablen X wird über eine mathematische
Transformation eine neue Zufallsvariable Z erzeugt
 Deren Wahrscheinlichkeitsverteilung ist bekannt, nämlich
die Standardnormalverteilung
 Damit kann auch jede Intervallwahrscheinlichkeit bei der
Hypothesenprüfung, z.B. p(Z≤z), bestimmt werden
Folie 31
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
z-Test
z-Test
Hypothesen
Konfidenzintervalle
 Beim z-Test sind weitaus häufiger als z.B. beim
Binomialtest alle drei möglichen Hypothesenrichtungen
von Interesse.

H 0 : p ( Z  z )  Verwerfen der Verteilungsannahme

H1 : p ( Z  z )  bei einem zu großen Wert
H 0 : p ( Z  z )  Verwerfen der Verteilungsannahme

H1 : p ( Z  z )  bei einem zu kleinen Wert
„Einseitige“ oder „gerichtete“ Hypothese

Folie 32
H 0 : p ( zi  Z  z j )  Verwerfen der Verteilungsannahme

H1 : p ( zi  Z  z j )  bei einem zu extremen Wert
„Zweiseitige“ oder „ungerichtete“ Hypothese
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Normalverteilung
z-Test
z-Test – Zusammenfassung
Konfidenzintervalle
Beobachtung im Experiment: X=x
Frage: Kann x aus einer Normalverteilung N(, ) stammen?
Geht die Höhe des Wertes x auf einen Stichprobenfehler zurück?
(1) Bestimmung der Verteilung der Zufallsvariablen Z
(2) Festlegung des Signifikanzniveaus α
(3) Berechnung der Prüfgröße z
(4) Bestimmung der Wahrscheinlichkeit für dieses z unter
Annahme der H0, z. B. p(Z≤z)
Folie 33
(5) Vergleich von p mit α und
Treffen der Signifikanzaussage
Aber: Bei dieser
Aussage irrt man
sich mit einer
Wahrscheinlichkeit
von α·100%
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Konfidenzintervalle
z-Test
Zwei Perspektiven
Konfidenzintervalle
 Ist die Verteilungsfunktion einer Zufallsvariablen bekannt,
a) kann die Überschreitungswahrscheinlichkeit
für einen gegebenen Wert ermittelt werden
b) kann ein so genannter kritischer Wert zu einer
gegebenen Überschreitungswahrscheinlichkeit
(i.e. Signifikanzniveau) gefunden werden
Folie 34
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Konfidenzintervalle
z-Test
Zwei Perspektiven
Konfidenzintervalle
 Frage 1: Unterschreitet die Wahrscheinlichkeit für eine
so extreme oder noch extremere Abweichung der
Beobachtung von der Erwartung, gegebenen dass die H0
gilt, ein Signifikanzniveau ?
 Diese Frage wird über inferenzstatistische Tests
beantwortet.
 Frage 2: Welches Intervall um den Erwartungswert
überdeckt typische Beobachtungen mit einer
Wahrscheinlichkeit von 1-.
 Diese Frage wird über Konfidenzintervalle
beantwortet
Folie 35
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Konfidenzintervalle
z-Test
Die inverse Verteilungsfunktion
Konfidenzintervalle
 Für die Ermittlung des kritischen Wertes ist es wichtig, die
Inverse der Verteilungsfunktion der Normalverteilung
zu kennen.
 Erst dann kann für eine gegebene Wahrscheinlichkeit der
kritische Wert berechnet werden.
 Die Inverse der Verteilungsfunktion einer normalverteilten
Zufallsvariablen wird geschrieben als F-1(x) oder -1(x).
 Sowohl die Verteilungsfunktion der Normalverteilung (x)
als auch deren Inverse -1(x) sind mathematisch nicht als
einfacher Formelausdruck zu beschreiben (anders als die
Dichtefunktion).
Folie 36
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Konfidenzintervalle
z-Test
Bestimmung der Grenzen
Konfidenzintervalle
x
 Die Prüfgröße im z-Test lautet
z
 Diese Gleichung lässt sich umstellen zu
x    z 
 Mit einem kritischen Wert wird daraus
x    z  

 z ist dabei der kritische Wert zu einem Signifkanzniveau , der aus einer Normalverteilung mit den
Parametern  und  ermittelt wurde.
Folie 37
 Das berechnete x ist dann der Wert, den ein Datum
unterschreiten müsste, um signifikant zu werden
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
z-Test
Konfidenzintervalle
Konfidenzintervalle
 Mithilfe des Vorzeichens lassen sich nun zwei Grenzen
bestimmen
Bestimmung der Grenzen
xUG    z  ˆ X
Folie 38
xOG    z1  ˆ X
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
z-Test
Konfidenzintervalle
Konfidenzintervalle
 Beim Konfidenzintervall interessiert der Bereich, der
die typischen Werte überdeckt, nicht der Bereich
außerhalb.
Bestimmung der Grenzen
 Für die symmetrische Normalverteilung spielt dies
aber keine Rolle, da F(-z) = F(z).
xUG    z1  ˆ X
Folie 39
xOG    z  ˆ X
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Konfidenzintervalle
z-Test
Bestimmung der Grenzen
Konfidenzintervalle
 Einseitige Konfidenzintervalle sind möglich, allerdings
ist die zweiseitige Variante wesentlich verbreiteter
 Man veranschaulicht dies, in dem man den kritischen
Wert mit /2 kennzeichnet.
  z 2  ˆ X  x    z1 2  ˆ X
Folie 40
Statistik &
Methodenlehre
Stetige Verteilungen
Inferenzstatistik
Konfidenzintervalle
z-Test
Normalverteilte Prüfgrößen – Zusammenfassung
Konfidenzintervalle
 Für Konfidenzintervalle für normalverteilte Daten wird
zunächst ein kritischer Wert z bzw. z/2 bestimmt.
 Die Bestimmung verläuft über die
Standardnormalverteilung
 Die Grenzen der einseitigen Konfidenzintervalle sind dann
   z   ;
 
bzw.
 ;   z1   
 Das zweiseitige Konfidenzintervall ist
   z 2   ;   z1 2   
Folie 41
Statistik &
Methodenlehre
Relevante Excel Funktionen
 Normalverteilung, z-Test, z-Transformation
• NORM.VERT(), NORM.S.VERT()
• NORM.INV(), NORM.S.INV()
• STANDARDISIERUNG()
Folie 42
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