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(2)

統計手法とサイドおよびモデル

統計手法とサイド・モデル一覧表

Statistical method

Side

Model

F-test

0

1,5

Student-t

1,2

1,5

Welch-t

1,2

1,5

Wilcoxon (Mann-Whitney)

test

1,2

1,5

Permutation test

1,2

1,5

Kolmogorov-Smirnov test

1,2

1,5

Sign-Wilcoxon test

1,2

1,5

Sign test

1,2

1,5

Peason corellation test

1,2

1,5

Spearman test

1,2

1,5

Kendall test

1,2

1,5

F-test, Student t-test, Welch t-test

◎F-test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群:x1,x2, ... xm

処理群:y1,y2, ... yn

x1, x2, ... xm の母集団は 平均μx、分散σx

2

の正規分布と想定する。

y1, y2, ... yn の母集団は 平均μy、分散σy

2

の正規分布と想定する。

μx, σx

2

, μy, σy

2

いずれも未知とする。

帰無仮説H0:σx

2

=σy

2

を、対立仮説H1:σx

2

≠σy

2

に対して検定する。

手順1 それぞれの群の不偏分散はVx、Vy

手順2 Vx≧Vy 検定統計量 Fo=Vx/Vy 第1自由度ν1=m-1 第2自由度ν2=n-1

Vx<Vy 検定統計量 Fo=Vy/Vx ν1=n-1 ν2=m-1

手順3 有意水準を定める。

手順4 Fo≧F(ν1,ν2,α)F分布表ならば、帰無仮説を棄却する。2群の分散は異なると判定する。

◎Student t-test

データが次の形式であったとすると

対照群:x1, x2, ... xm

処理群:y1, y2, ... yn

x1, x2, ... xm の母集団は 平均μx、分散σ

2

の正規分布と想定する。

y1, y2, ... yn の母集団は 平均μy、分散σ

2

の正規分布と想定する。

(3)

μx, σ

2

, μyはいずれも未知であるが、分散σ

2

は等しいとして仮定。

帰無仮説H0:μx=μy を、対立仮説H1:μx≠μy に対して検定する。

手順1 それぞれの標本数、平均、平方和をm,n,mx,my,Sx,Syとする。

手順2 検定統計量 to =|mx -my|/( √{(Sx +Sy)(1/m+1/n)}/( m+n-2)) 自由度ν=m+n-2

手順3 有意水準を定める。

手順4 to≧t分布表t(ν,α)ならば帰無仮説を棄却する。対照群と処理群の母平均は等しくない

と判定する。

◎Welch t-test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群:x1, x2, ... xm

処理群:y1, y2, ... yn

x1, x2, ... xm の母集団は 平均μx、分散σx

2

の正規分布と想定する。

y1, y2, ... yn の母集団は 平均μy、分散σy

2

の正規分布と想定する。

μx,σx

2

,μy,σy

2

はいずれも未知であるが、σx

2

とσy

2

が異なる可能性がある。

帰無仮説H0:μx=μy を、対立仮説H1:μx≠μy に対して検定する。

手順1 それぞれの標本数、平均、不変分散をm,n,mx,my,Vx,Vyとする。

手順2 検定統計量 to = |mx-my|/( √(Vx /m+Vy /n)

手順3 自由度 ν= (Vx/m+Vy/n)^2 /((Vx/m)^2/(m-1) + (Vy/n)^2/(n-1))

手順4 有意水準を定める。

手順5 νが整数 t分布表t(ν,α)

νが整数でない時は、νの小数部分を切り捨てた整数n1と切り上げた整数n2 により

t(ν,α)を計算する。

120/n1- 120/ν 120/ν- 120/n2 t(ν,α)= 120/n1- 120/n2 t(n2,α) + 120/n1- 120/n2 t(n1,α)

手順6 to≧t(ν,α)ならば帰無仮説を棄却する。対照群と処理群の母平均は等しくないと判定

する。

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

153 152 153 116 152 124 156 143 158 139 151 154 151 141 150 139 148 146 157 * <2003/6/4> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

(4)

1 10 152.9000 1.0160 3.2128 10.3222 2 9 139.3333 4.1096 12.3288 152.0000

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. F test 1 vs 2 0 14.7255 3.2296 5.4671 10.3680 0.000253 Student t test 1 vs 2 2 3.3650 2.1098 2.8982 3.9651 0.003676 Aspin-Welch t test 1 vs 2 2 3.2047 2.2630 3.2518 4.7856 0.0108 《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 吉村功:毒性・薬効データの統計解析、㈱サイエンティスト社

Wilcoxon(Mann-Whitney) test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群:x1, x2, ... xm

処理群:y1, y2, ... yn ただし、m≦nと仮定する。

x1, x2, ... xm の母集団は 平均μx、ある未知の分布関数F(x)と想定する。

y1, y2, ... yn の母集団は 平均μy、ある未知の分布関数G(y)と想定する。

帰無仮説H0:μx=μy を、対立仮説H1:μx≠μyに対して検定する。

手順1 各数値を順位に変換する。但し、標本数が十分あり、同順位がないものとする。

順位データを 対照群:r1,r2...rm 処理群:r1,r2...rn とする。

手順2 対照群の順位データの和 To=r1+...+rm

手順3 検定統計量 Cl=m(m+n+1)/2-U(α)√m n(m+n+1)/12-0.5

手順4 有意水準の値を定める。

手順5 To≦ClまたはTo≧Cuならば、帰無仮説を棄却する。2群の母集団は異なると判定する。

Cu=m(m+n+1)/ 2+U(α)√m n(m+n+1)/12+0.5

U(α) Cl Cu :標準正規分布の上側100%点 :下側棄却限界値 :上側棄却限界値

小数例の場合(10以下)、正規分布確率を用いる事に問題がありますので、直接確率をログ

ファイルに出力しています。

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

153 152 153 116 152 124 156 143 158 139 151 154 151 141 150 139 148 * 157 146

(5)

<2003/6/4> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

1 10 152.9000 1.0160 3.2128 10.3222 2 9 139.3333 4.1096 12.3288 152.0000

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. Wilcoxon rank sum 2 2.6992 1.9600 2.5758 3.2905 0.000974

《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 吉村功:毒性・薬効データの統計解析、㈱サイエンティスト社

Permutation test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群:x1, x2, ... xm

処理群:y1, y2, ... yn ただし、m≦nと仮定する。

Wilcoxon (Mann-Whitney) testと同様な帰無仮説、対立仮説を採用するが、分布関数を想定しな

いで直接確率を求めるものである。

帰無仮説 対立仮説 H0:F(x)/G(y)=1 H1:F(x)/G(y)>1またはF(x)/G(y)<1

手順1 順位に置き換えたそれぞれの群のデ−タを xm , yn とする。

手順2 順位データを、群を構成するように、並び替えを総ての組合わせで行った場合、

Σxm - Σyn よりも大きくなるような組合わせ数を計算する。

手順3 この組合わせ数を全組合わせ数で割ったものが確率である。

注:1群の標本数が9以下の場合計算できます。それ以上の場合は、Wilcoxon rank sum testを使用してください。

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

1 1 2 1 4 2 3 2 5 2 6 2 7 2 8 <2003/6/4> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

1 8 1.6250 0.1830 0.5175 0.2679 2 8 4.5000 0.8660 2.4495 6.0000

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. Permutation test 2 999.9900 0.004274 0.006138 0.0104 0.0104

(6)

《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 柳川尭著 ノンパラメトリック法 P29 培風館

Kolmogorov-Smirnov test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群:x1, x2, ... xm

処理群:y1, y2, ... yn ただし、m≦nと仮定する。

x1, x2, ... xm の母集団はある未知の分布関数F(x)と想定する。

y1, y2, ... yn の母集団はある未知の分布関数G(y)と想定する。

この場合の分布関数は累積相対度数分布に基づく。

帰無仮説H0:F(x)=G(y)を、対立仮説H1:F(x)>G(y) または、F(x)<G(y)に対して検定

する。

手順1 任意に定められたデータ幅に対して、2群のそれぞれの該当するデータ個数を数えてクロ

ス表を作成する。但し、クロス表は累積度数として作成する。度数をf1、f2とする。

手順2 それぞれのカテゴリーに対する出現する比率を求め、2群の間で比率が最大になるところ

を統計量として計算する。 K-Smax=f1/n1-f2/n2

手順3 K-Smax値と統計数値表と比較する。

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

0 1 1 0 0 1 0 2 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 2 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 2 0 3 0 <2003/6/5>

(7)

Group Samples Mean S.E. S.D. Variance 1 18 0.8889 0.1962 0.8324 0.6928 2 18 0.5556 0.1451 0.6157 0.3791

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. Kolmogorov-Smirnov test 2 3.1567 10.0000 10.0000 999.9000 2.21E-09

《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 藤井宏一訳:「生物統計学」 P268 共立出版 (1979)

Paired t-test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群: x1, x2, ... xn

処理群: y1, y2, ... yn 群の大きさは両群ともn

差 :x1-y1,x2-y2 ... xn-yn

xi i=1,2….n の母集団は平均μx+

α

i,、分散σx

2

の正規分布と想定する。

yi i=1,2….n の母集団は平均μy+

α

i,、分散σy

2

の正規分布と想定する。

μx, σx

2

, μy, σy

2

は未知の定数である。

帰無仮説H0:μx=μy を、対立仮説H1:μx≠μy に対して検定する。

手順1 対応する値の差をzとする。

手順2 差の平均値と平方和をmzとSzとする。

手順3 検定統計量t0= |mz|/ √{Sz/((n-1)n)} 自由度ν=n-1

手順4 有意水準を定める。

手順5 t分布表で自由度νのt分布の上側100α%点t(ν,α)を求める。

手順6 to≧t分布の上側100α%点、t(ν,α)ならば、帰無仮説を棄却する。

対照群と処理群の母平均の差は0でないと判定する。

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

3.51 3.39 3.07 3.39 3.29 3.2 3.03 3.11 3.38 3.17 3.3 3.09 3.15 3.17 3.25 3.09 <2003/6/5> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

1 8 3.2475 0.0566 0.1601 0.0256 2 8 3.2013 0.0436 0.1232 0.0152

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. Parired t test 2 0.7242 2.3646 3.4994 5.4069 0.4924

(8)

《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 吉村功:毒性・薬効データの統計解析、㈱サイエンティスト社(1987)

Signed-Wilcoxon test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

番号 1 2 n

対照群: x1 x2 ... xn

処理群: y1 y2 ... yn 群の大きさは両群ともn

差 :x1-y1,x2-y2 ...xn-yn

x1, x2, ... xm の母集団はある未知の分布関数F(x )と想定する。

y1, y2, ... yn の母集団はある未知の分布関数G(y )と想定する。

帰無仮説H0:F(x )=G(y )を、対立仮説H1:F(x )>G(y ) または、F(x )<G(y )に対して

検定する。

手順1 同じ値はないものとする。対応する値の差をzとする。

手順2 差の符号が正のものの数n+と、負のものの数n-とを数える。

手順3 |z1|....|zn|のそれぞれが、小さい方から何番目であるかを調べ、各値をその順位で

置き換える。これをr1….rnとする。同順位はないものとする。

手順4 z1....znのうち、値が正のn+個に対応する順位データの和T+と、負のn-個に対応する

順位データの和T-を計算する。

手順5 有意水準を定める。その1/2をαとする。

手順6 符号付き順位和検定の有意点の表より、nとαに対応する棄却限界値cを求める。

手順7 T+≧cまたはT-≦cならば、帰無仮説を棄却する。すなわち、2群の分布は等しくない

と判定する。

小数例の場合(10以下)、正規分布確率を用いる事に問題がありますので、直接確率をログ

ファイルに出力しています。

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

3.51 3.39 3.07 3.39 3.29 3.2 3.03 3.11 3.38 3.17 3.3 3.09 3.15 3.17 3.25 3.09 <2003/6/5> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

(9)

1 8 3.2475 0.0566 0.1601 0.0256 2 8 3.2013 0.0436 0.1232 0.0152

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. Signed Wilcoxon 2 0.9113 1.9600 2.5758 3.2905 0.3828 《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 佐久間昭著「薬効評価 Ⅰ 」東京大学出版会(1977)p324

Signed test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

番号 : 1 2 n

対照群: x1 x2 ... xn

処理群: y1 y2 ... yn 群の大きさは両群ともn

差 :x1-y1, x2-y2 ... xn-yn

正規性が不成立の時、使用する。

帰無仮説H0:μx=μy を、対立仮説H1:μx≠μy に対して検定する。

手順1 n対の標本値差に対して+数または−数のでる2項確率を求める。

a n! Pa= Σ x!(n−x)! × 0.5n =α x=0 Paは、標本nにおける(+)数の実質確率を示す。 a:χn−yn すべての + 数 b:χn−yn すべての−数 χn−yn= 0 については、標本数を減らす. nが大きいときは2項分布の漸近正規正を利用して次の計算式を利用できる。 n n |a−A|−0.5 A= 2 V= 4 Ncal = √V

手順2 有意水準を定め、Pa≧αまたはNcal≧N[α]ならば、帰無仮説を棄却する。

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

3.2 7.4 6.8 6.3 6.4 8.7 4.1 5.2 4 7.5 7.8 8.6 7.3 6.3 4.5 5.8 5.6 8.2 2.8 0.9 <2003/6/5> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

(10)

2 10 6.4900 0.7270 2.2990 5.2854

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. Signed test 2 0.9487 1.9600 2.5758 3.2905 0.1714

《引用文献》

統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 佐久間昭 「薬効評価 Ⅰ」 P38-40、72-76、82-84(1977)東京大学出版会

Peason corellation test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群:x1, x2, ... xn

処理群:y1, y2, ... yn 群の大きさは両群ともn

手順1 1群ずつの平均値(meanx,meany)を求めて、以下の計算を行う。

ピアソンの標本相関係数=(Σ((xi-meanx)*(yi-meany))) /(SQR(Σ((xi-meanx)*(xi-meanx))*SQR(Σ((yi-meany)*(yi-meany)))

◎ログファイルへの詳細検定結果出力

150 218 351 466 270 321 95 176 185 280 <2003/6/5> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

1 20 208.9500 16.5258 73.9057 5,462.0500 2 20 292.9000 22.8738 102.2947 10,464.2000

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. Peason corellation test 2 9.0926 2.1009 2.8784 999.9900 3.78E-08

《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 柳川尭著 ノンパラメトリック法 P171 培風館

Spearman test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群:x1, x2, ... xn

処理群:y1, y2, ... yn 群の大きさは両群ともn

(11)

手順1 データを順位データに変換する。

手順2 1群ずつの平均値(meanx, meany)を求めて、スピアマンの相関係数の計算を行う。

ピアソンの標本相関係数=(Σ((xi-meanx)*(yi-meany))) /(SQR(Σ((xi-meanx)*(xi-meanx))*SQR(Σ((yi-meany)*(yi-meany)))

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

1 5 1 6 1 7 2 4 2 9 2 2 2 6 2 3 2 1 2 10 2 5 2 8 2 7 <2003/6/5> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

1 20 1.5000 0.1147 0.5130 0.2632 2 20 5.5000 0.6589 2.9469 8.6842

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. Spearman test 2 0 2.1009 2.8784 3.9216 1.0000 《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 柳川尭著 ノンパラメトリック法 P171 培風館

Kendall test

データが次の形式であったとすると、この手法で扱うデータは次の形のものである。

対照群:x1, x2, ... xn

処理群:y1, y2, ... yn 群の大きさは両群ともn

順位の差の代わりに大小関係を用いる。 両群のそれぞれ1対のデータの総ての組合わせを考え

る。大小関係を大、小、等しいの3通りに分けてそれぞれについて総ての組合わせで個数を数えて

以下の計算を行う。

ケンダールの順位相関係数=(大−小)/(SQR(大+小+等)*SQR(大+小+等))

◎例題およびExcelシートへの検定結果出力

1 2 2 4 3 1

(12)

4 6 5 9 6 3 7 5 8 7 9 8 <2003/6/5> Group Samples Mean S.E. S.D. Variance

1 9 5.0000 0.9129 2.7386 7.5000 2 9 5.0000 0.9129 2.7386 7.5000

Method vs Side Stat. 0.05 0.01 0.001 Prob. kendall test 2 1.8766 1.9600 2.5758 3.2905 0.0606 《引用文献》 統計数値表 JSA−1972 日本規格協会(1986)Sign test 柳川尭著 ノンパラメトリック法 P172 培風館

StatLight

#03

2 群 の 比 較

ユックムス株式会社

事業部

詳細パンフレット 〒151-0053 東京都渋谷区代々木 3-26-2 新宿カメヤビル 9F

TEL 03−3378−5099

2003 年 7 月 15 日 第3版発行 FAX 03−3378−5344

Printed in Japan

URL http://www.yukms.com (C)2003 Yukms Co.,Ltd E-Mail [email protected]

本マニュアル記載の社名ならびに製品名は各社の商標または登録商標です。 記載内容等は改善のため予告なく変更する場合があります。

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