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3.1 –HIPÓTESE NULA. HIPÓTESE ALTERNATIVA. ERROS TIPO I E TIPO II. CONSTRUÇÃO DE TESTES. ETAPAS PARA TESTAR UMA HIPÓTESE ESTATÍSTICA TESTE ESTATÍSTICO São regras de decisões, vinculadas a um fenômeno da população, que nos possibilitam avaliar, com o auxílio de uma amostra, se determinadas hipóteses podem ser rejeitadas, ou não. http://www.yourdictionary.com/hypothesis É uma suposição que pode ser verdadeira ou não relativa a uma ou mais populações Toma-se uma amostra aleatória da população de interesse e com base nela é estabelecida se a hipótese é verdadeira ou falsa EXEMPLOS DE APLICAÇÕES PARA O TESTE DE HIPÓTESE A média de altura das pessoas da cidade do Rio de Janeiro é igual a da cidade de São Paulo? R io d e J an e ir o Sã o P au lo http://www.freewalkertours.com/rio/2017/05/12/top-10-things-to-do-in-rio-de-janeiro/ http://technbiz.blogspot.com.br/2012/08/brazil-sao-paulo-ibirapuera-park-photos.html EXEMPLOS DE APLICAÇÕES PARA O TESTE DE HIPÓTESE Uma propaganda na televisão surtiu efeito? EXEMPLOS DE APLICAÇÕES PARA O TESTE DE HIPÓTESE Uma medicamento indicado para a cura do câncer de pulmão faz efeito? https://www.businesswire.com/news/home/20170428006080/en/Takeda-Announces-FDA-Accelerated-Approval-ALUNBRIGTM-brigatinib EXEMPLOS DE APLICAÇÕES PARA O TESTE DE HIPÓTESE Um fabricante garante que 90% dos equipamentos que fornece a uma fabrica estão de acordo com as especificações exigidas. Extrusora https://plasticovirtual.com.br/como-funciona-uma-extrusora-para-plastico/ http://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/instalacoes_e_equipamento_industrial/valcron/produtos/conexoes/fabrica-de-tubos-de-pvc-em-santa-catarina HIPÓTESES ESTATÍSTICAS Uma hipótese estatística é uma AFIRMAÇÃO que pode ou não ser verdadeira sobre o valor de um parâmetro ou sobre a distribuição de probabilidade de uma variável aleatória. Uma hipótese estatística é uma alegação sobre uma população. Em estatística existem dois tipos de hipótese Hipótese nula, cujo termo é aplicado para a hipótese a ser testada, e a Hipótese alternativa HIPÓTESE NULA Toma-se uma AMOSTRA a fim de inferirmos a respeito do valor paramétrico (𝜃) Por meio de um estimador obtém-se a ESTIMATIVA do parâmetro ( 𝜃) Verificar se a DIFERENÇA observada entre θ−θ’, é significativa, ou não. Quanto menor a diferença, maior será a probabilidade de não rejeitarmos H0. HIPÓTESE NULA θ− ( 𝜃) não foi significativa → diferença ocorreu por acaso. Caso contrário, devemos rejeitar 𝐻0 Diferença foi suficientemente grande para não ter, provavelmente, ocorrido ao acaso. HIPÓTESE NULA - EXEMPLO Será que a altura média (θ = µ) dos moradores de Tóquio é de 1,51 m? Hipótese Nula: H0 : µ = 1, 51 m http://www.asiacomentada.com.br/tag/sentimentos-dos-japoneses-com-relacao-aos-vizinhos-chineses-e-coreanos/ https://outracoluna.wordpress.com/2017/01/03/enquete-revela-como-pais-japoneses-encaram-questoes-lgbt/ http://www.comboinfinito.com.br/principal/desenvolvedores-japoneses-falam-do-futuro-e-do-que-viram- na-e3/ https://www.clickgratis.com.br/saude/o-segredo-dos-japoneses-para-prolongar-a-vida/ 𝜃=𝜇𝑜𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑑𝑜 HIPÓTESE NULA - EXEMPLO Deve-se colher uma amostra de tamanho n e obter a estimativa da média መ𝜃=𝜇𝑜𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑑𝑜. Verificar a diferença entre 𝜇 = 𝜇𝑜𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑑𝑜 . Caso H0 fosse rejeitada, concluiríamos que a diferença observada foi significativa e que não se deveu ao acaso. HIPÓTESE ALTERNATIVA É uma hipótese que, necessariamente, difere de H0. No exemplo anterior teríamos 𝐻1 ∶ 𝜇 ≠ 1, 51 𝑚 𝑜𝑢 𝐻1: 𝜇 < 1, 51 𝑚 𝑜𝑢 𝐻1: 𝜇 > 1, 51 𝑚 FIXAÇÃO DAS HIPÓTESES PARA O EXEMPLO DA EFICÁCIA DE DN Considerar a situação na qual se deseja comparar a eficácia de um NOVO MEDICAMENTO (DN) com a eficácia de um medicamento padrão (DA), que vem sendo atualmente utilizada. as hipóteses apropriadas seriam: ቊ 𝐻0: 𝐷𝑁 = 𝐷𝐴 𝐻1: 𝐷𝑁 > 𝐷𝐴 𝑇𝑒𝑠𝑡𝑒 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 à 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑖𝑡𝑎 https://www.tuasaude.com/tomar-remedio-sem-orientacao-medica/ FIXAÇÃO DAS HIPÓTESES PARA O EXEMPLO DA EFICÁCIA DE DN Considerar a situação na qual se deseja comparar a eficácia de um NOVO MEDICAMENTO (DN) com a eficácia de um medicamento padrão (DA), que vem sendo atualmente utilizada. as hipóteses apropriadas seriam: ቊ 𝐻0: 𝐷𝑁 = 𝐷𝐴 𝐻1: 𝐷𝑁 < 𝐷𝐴 𝑇𝑒𝑠𝑡𝑒 𝑚𝑜𝑛𝑜𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 à 𝑒𝑠𝑞𝑢𝑒𝑟𝑑𝑎 https://www.tuasaude.com/tomar-remedio-sem-orientacao-medica/ FIXAÇÃO DAS HIPÓTESES PARA O EXEMPLO DA EFICÁCIA DE DN Considerar a situação na qual se deseja comparar a eficácia de um NOVO MEDICAMENTO (DN) com a eficácia de um medicamento padrão (DA), que vem sendo atualmente utilizada. as hipóteses apropriadas seriam: ቊ 𝐻0: 𝐷𝑁 = 𝐷𝐴 𝐻1: 𝐷𝑁 ≠ 𝐷𝐴 𝑇𝑒𝑠𝑡𝑒 𝑏𝑖𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 https://www.tuasaude.com/tomar-remedio-sem-orientacao-medica/ Se ambas os lados forem possíveis, deve-se optar pela hipótese alternativa que explicita a diferença. NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA 𝛼 NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA 𝛼 Definição É o limite que se toma como base para afirmar que um certo desvio é decorrente do acaso ou não É um LIMIAR de confiança que informa se vamos ou não rejeitar a hipótese nula. NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA 𝛼 São aceitos como estatisticamente significativos p-valor = 0,05 (95%) e p-valor = 0,01 (90%) , ou seja, 5% e 1% respectivamente. A partir de um nível de significância (α) os desvios são devidos à lei do acaso e o resultado é considerado não significativo. NÍVEL DE SIGNIFICÂNCIA Ex: se você decidiu por um nível de significância de 0,05 (95% de certeza que há realmente uma diferença significativa), então o p-value (ou P-valor) menor que 0.05 indica que você deve rejeitar a hipótese nula. Se o seu teste obtém p=0.07, significa que você não pode rejeitar a hipótese nula de igualdade → não há diferença significativa na análise conduzida. TIPOS DE ERRO Quando se realiza um teste de hipótese, pode-se cometer dois tipos de erro: Erro tipo I: consiste em rejeitar “H0” quando ela é VERDADEIRA. Pode ser limitado pela escolha do nível de significância 𝛼 que é probabilidade de rejeitar “H0” quando essa for verdadeira. Erro tipo II: Consiste em aceitar “H0”, quando ela é FALSA. O quadro a seguir mostra as possibilidades de se cometer os erros tipo I e tipo II Eficácia=poder do teste http://www.portalaction.com.br/inferencia/511-erros-cometidos-nos-testes-de-hipoteses O coeficiente de confiança, indicado por (1 − 𝛼), é a probabilidade de que a hipótese nula H0 não seja rejeitada quando de fato for verdadeira e não deve ser rejeitada. Em termos de metodologia do teste de hipóteses, esse coeficiente representa a probabilidade de se concluir que o determinado valor do parâmetro que está sendo testado para hipótese nula seja plausível. O risco 𝛽 a probabilidade de se cometer um erro Tipo II identificado por 𝛽 é diferente do erro Tipo I que pode ser controlado pela seleção de 𝛼. A probabilidade de se cometer o erro Tipo II depende da diferença entre o valor da hipótese e os verdadeiros parâmetros da população. A eficácia de um teste estatístico denotada por1 − 𝛽, é a probabilidade de se rejeitar a hipótese nula quando ela é de fato falsa e deveria ser rejeitada. A probabilidade “p” é a área, abaixo de uma curva de probabilidade, compreendida entre a estatística calculada e o infinito mais próximo, no caso do teste unilateral. Se o teste for bilateral, considera-se este valor multiplicado por dois. Se 𝑝 < 𝛼, rejeita-se H0 (quanto menor o valorde “p” mais significativo é o teste), e se 𝑝 > 𝛼, aceita-se H0. Para controlar 𝛼 𝑒 𝛽 valem as seguintes considerações práticas. CONTROLE DOS ERROS TIPO I E TIPO II PASSOS NECESSÁRIOS PARA REALIZAR O TESTE DE HIPÓTESE: ֎Formular as hipóteses; ֎ Identificar a distribuição de probabilidade da estatística do teste; ֎ Fixar o nível de significância do teste (𝛼); ֎ Calcular o tamanho da amostra; ֎ Determinar a região de rejeição/aceitação de H0; ֎ Realizar o estudo, observar os resultados, calcular a estatística do teste; ֎ Confrontar o valor observado da estatística do teste com a região de rejeição/aceitação de H0; ֎ Tomar a decisão; ֎ Apresentar a conclusão. EXERCÍCIO Um pesquisador obtém um valor de p- valor=0,003 e diz: "Meu resultado foi muito importante (esteticamente significante), pois p<0,01." Explique por que essa afirmação está errada. EXERCÍCIO Um pesquisador obtém um valor de p-valor=0,003 e diz: "Meu resultado foi muito importante, pois p<0,01." Explique por que essa afirmação está errada. R.: Está errado, pois, o resultado somente será importante, ou seja, estatisticamente significante se o p-valor- for ultrapassa o nível de significância 𝛼. EXERCÍCIO O que causa mais erros tipo I, 𝛼 = 1% ou 5%? Qual é o problema com o uso de alfa com menos erros do tipo I? EXERCÍCIO O que causa mais erros tipo I, 𝛼 = 1% ou 5%? Qual é o problema com o uso de alfa com menos erros do tipo I? R.: Causa mais erros do tipo I um 𝛼=5%, pois, quanto maior o alfa, maior será os erros tipo I. Com o 𝛼 ocasionando menos erros tipo I, erros tipo II tendem a aumentar. EXERCÍCIO Um pesquisador desenvolveu uma teoria que os extrovertidos superam os introvertidos em um teste específico. Ao comparar um grupo de introvertidos com um grupo de pessoas extrovertidas, o pesquisador obtém p- valor = 0,15. Que conclusão pode ser tirada a partir deste resultado? EXERCÍCIO Um pesquisador desenvolveu uma teoria que os extrovertidos superam os introvertidos em um teste específico. Ao comparar um grupo de introvertidos com um grupo de pessoas extrovertidas, o pesquisador obtém p-valor = 0,15. Que conclusão pode ser tirada a partir deste resultado? Considerando um α = 0,05 pode-se dizer que a teoria do pesquisador não foi confirmada, pois o p-valor encontrado foi maior do que o 𝛼 definido. Assim, o teste não consegue discriminar qual é o grupo. Como H0 não é rejeitada, é possível que o pesquisador não tenha usado n suficientemente grande e por isso não conseguiu discriminar os grupos EXERCÍCIO Se o p-valor- de um teste de H0 é p = 0,033, que afirmações podem ser feitas sobre um IC de 95% para este H0? EXERCÍCIO Se o p-valor- de um teste de H0 é p = 0,033, o que afirmações podem ser feitas sobre um IC de 95% para este H0? R.: Sendo o p-valor < 0,05, pode-se afirmar que H0 está fora do IC, consequentemente foi rejeitado. EXERCÍCIO Se o tamanho da amostra aumenta, o que acontece com: a) O poder de uma experiência (poder do teste)? b) O erro do tipo I? c) O erro de tipo II? d) A probabilidade de obter um resultado estatisticamente significativo? e) A probabilidade de obtenção de um resultado importante? EXERCÍCIO Se o tamanho da amostra aumenta, o que acontece com: a) O poder de uma experiência? R.: O poder aumenta b) O erro do tipo I? R.: Diminui. Mas ele é fixo e depende do pesquisador c) O erro de tipo II? R.: Diminui (é o complemente do poder) d) A probabilidade de obter um resultado estatisticamente significativo? R.:Aumenta e) A probabilidade de obtenção de um resultado importante? R.: Não depende de nada EXERCÍCIO Para decidirmos se os habitantes de uma ilha são descendentes da civilização A ou B, iremos proceder do seguinte modo: (i) selecionamos uma amostra de 100 moradores adultos da ilha, e determinamos a altura média deles; (ii) se essa altura média for superior a 176, diremos que são descendentes de B; caso contrário, são descendentes de A. (iii) Os parâmetros das alturas das duas civilizações são: A: µ = 175 e σ = 10; B: µ = 177 e σ = 10. Defina: Erro do tipo I e o Erro tipo II. EXERCÍCIO Para decidirmos se os habitantes de uma ilha são descendentes da civilização A ou B, iremos proceder do seguinte modo: (i) selecionamos uma amostra de 100 moradores adultos da ilha, e determinamos a altura média deles; (ii) se essa altura média for superior a 176, diremos que são descendentes de B; caso contrário, são descendentes de A. (iii) Os parâmetros das alturas das duas civilizações são: A: µ = 175 e σ = 10; B: µ = 177 e σ = 10. Defina: Erro do tipo I e o Erro tipo II. Erro do tipo I – dizer que os habitantes da ilha são descendentes de B quando, na realidade, são de A. Erro do tipo II – dizer que são de A quando são de B. EXERCÍCIO Preencha as lacunas e assinale a alternativa correta. Na aplicação de um teste de hipóteses, o pesquisador está sujeito a dois tipos de erros quando toma uma decisão. Ele comete o ____________ quando rejeita a hipótese nula, sendo esta ____________, comete o ____________ quando não rejeita a hipótese nula, sendo esta ____________ e pode quantificar o ____________ especificando um valor alternativo para o parâmetro populacional em teste. a) erro tipo I / verdadeira / erro tipo II / falsa / poder do teste b) erro tipo II / verdadeira / erro tipo I / falsa / poder do teste c) erro tipo I / falsa / erro tipo II / verdadeira / poder do teste d) erro tipo I / verdadeira / erro tipo II / falsa / nível de significância e) erro tipo II / verdadeira / erro tipo I / falsa / nível de significância EXERCÍCIO Preencha as lacunas e assinale a alternativa correta. Na aplicação de um teste de hipóteses, o pesquisador está sujeito a dois tipos de erros quando toma uma decisão. Ele comete o ____________ quando rejeita a hipótese nula, sendo esta ____________, comete o ____________ quando não rejeita a hipótese nula, sendo esta ____________ e pode quantificar o ____________ especificando um valor alternativo para o parâmetro populacional em teste. a) erro tipo I / verdadeira / erro tipo II / falsa / poder do teste b) erro tipo II / verdadeira / erro tipo I / falsa / poder do teste c) erro tipo I / falsa / erro tipo II / verdadeira / poder do teste d) erro tipo I / verdadeira / erro tipo II / falsa / nível de significância e) erro tipo II / verdadeira / erro tipo I / falsa / nível de significância EXERCÍCIO O nível de significância de um teste de hipóteses é a probabilidade de: a) não rejeitar H0 quando H0 é verdadeira; b) não rejeitar H0 quando H0 não é verdadeira; c) rejeitar H0 quando H0 não é verdadeira; d) rejeitar H0 quando H0 é verdadeira; e) H0 ser verdadeira. EXERCÍCIO O nível de significância de um teste de hipóteses é a probabilidade de: a) não rejeitar H0 quando H0 é verdadeira; b) não rejeitar H0 quando H0 não é verdadeira; c) rejeitar H0 quando H0 não é verdadeira; d) rejeitar H0 quando H0 é verdadeira; e) H0 ser verdadeira. EXERCÍCIO Em um teste de hipótese estatístico sobre um parâmetro, define-se o poder do teste como a a) probabilidade de rejeitar a hipótese H0 (nula) quando H0 é verdadeira. b) probabilidade de não rejeitar a hipótese H0 (nula) quando H0 é verdadeira c) probabilidade de rejeitar a hipótese H1 (alternativa) quando H1 é verdadeira. d) probabilidade de rejeitar a hipótese H0 (nula) quando H0 é falsa. e) média das probabilidades dos erros tipo I e tipo II. EXERCÍCIO Em um teste de hipótese estatístico sobre um parâmetro, define-se o poder do teste como a a) probabilidade de rejeitar a hipótese H0 (nula) quando H0 é verdadeira.b) probabilidade de não rejeitar a hipótese H0 (nula) quando H0 é verdadeira c) probabilidade de rejeitar a hipótese H1 (alternativa) quando H1 é verdadeira. d) probabilidade de rejeitar a hipótese H0 (nula) quando H0 é falsa. e) média das probabilidades dos erros tipo I e tipo II. EXERCÍCIO Em relação aos testes de hipóteses, assinale a alternativa correta. a) Em geral, o objetivo do teste de hipótese é determinar se a situação experimental em análise sofreu alguma modificação, levando a uma decisão sobre a verdade ou a falsidade de uma hipótese. b) Quanto aos erros de tipo, se a hipótese nula é aceita quando ela é falsa, comete- se o erro tipo I. Se a hipótese nula é rejeitada quando ela é verdadeira, comete-se o erro tipo II. c) O tamanho da amostra sob investigação não tem influência sobre o poder do teste e sobre a significância prática. Assim, o decréscimo do tamanho amostral não trará consequências para encontrar eventual diferença que pode ser detectada entre o valor hipotético e o valor amostral. EXERCÍCIO Em relação aos testes de hipóteses, assinale a alternativa correta.
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