Interval zaupanja za razliko dveh deležev prebivalstva

Intervali zaupanja so en del infekcijske statistike. Osnovna ideja te teme je oceniti vrednost neznane populacije parameter z uporabo statističnega vzorca. Ne moremo samo oceniti vrednosti parametra, temveč lahko svoje metode prilagodimo tudi za oceno razlike med dvema povezanima parametroma. Na primer, morda bi želeli najti razliko v odstotku moške ameriške volilne populacije, ki podpira določen zakon v primerjavi z žensko volilno populacijo.

Videli bomo, kako narediti to vrsto izračuna z izgradnjo intervala zaupanja za razliko dveh deležev prebivalstva. V postopku bomo preučili nekaj teorije, ki stoji za tem izračunom. Videli bomo nekaj podobnosti v tem, kako konstruiramo a interval zaupanja za en delež prebivalstva kot tudi a interval zaupanja za razliko dveh populacijskih sredstev.

Preden si ogledamo točno določeno formulo, ki jo bomo uporabili, razmislimo o splošnem okviru, v katerega se ujema ta vrsta intervala zaupanja. Oblika vrste intervala zaupanja, ki si ga bomo ogledali, je podana z naslednjo formulo:

Ocenite +/- mejo napake

Veliko intervalov zaupanja je tovrstnih. Moramo izračunati dve številki. Prva od teh vrednosti je ocena za parameter. Druga vrednost je meja napake. Ta napaka pomeni dejstvo, da imamo oceno. Interval zaupanja nam ponuja vrsto možnih vrednosti za naš neznani parameter.

Pred vsakim izračunom se moramo prepričati, da so izpolnjeni vsi pogoji. Če želimo najti interval zaupanja za razliko dveh deležev prebivalstva, moramo poskrbeti za naslednje:

• Imamo dva preprosti naključni vzorci od velike populacije. Tu "velik" pomeni, da je populacija vsaj 20-krat večja od velikosti vzorca. Velikosti vzorca bodo označene s n₁ in n₂.
• Naši posamezniki so bili izbrani neodvisno drug od drugega.
• V vsakem od naših vzorcev je vsaj deset uspehov in deset neuspehov.

Če zadnja točka na seznamu ni zadovoljena, potem je to mogoče najti. Spremenimo lahko plus štiri interval zaupanja gradnjo in pridobitev zanesljivi rezultati. Ko gremo naprej, domnevamo, da so izpolnjeni vsi zgoraj navedeni pogoji.

Zdaj smo pripravljeni sestaviti svoj interval zaupanja. Začnemo z oceno razlike med našimi deleži prebivalstva. Obe deleži prebivalstva so ocenjeni z vzorčnim deležem. Ta vzorčna razmerja so statistični podatki, ki jih ugotovimo tako, da delimo število uspehov v vsakem vzorcu in jih nato delimo s pripadajočo velikostjo vzorca.

Prvi delež prebivalstva označujemo s str₁. Če je število uspehov v našem vzorcu iz te populacije k₁, potem imamo vzorčni delež k₁ / n_1.

To statistiko označujemo s p̂₁. Ta simbol beremo kot "p₁-hat ", ker je videti kot simbol p₁ s klobukom na vrhu.

Na podoben način lahko izračunamo vzorčni delež iz naše druge populacije. Parameter te populacije je str₂. Če je število uspehov v našem vzorcu iz te populacije k₂, naš vzorčni delež pa je p̂₂ = k₂ / n_2.

Ti dve statistiki postaneta prvi del našega intervala zaupanja. Ocena za str₁ je p̂₁. Ocena za str₂ je p̂_2. Torej ocena za razliko str₁ - str₂ je p̂₁ - p̂_2.

Nato moramo pridobiti formulo za mejo napake. Da bi to naredili, bomo najprej razmislili o tem porazdelitev vzorčenja od p̂₁ . To je binomna porazdelitev z verjetnostjo uspeha str₁ in n₁ preizkušnje. Sredina te porazdelitve je delež str₁. Standardni odklon te vrste naključne spremenljivke ima varianto str₁ (1 - str₁ )/n₁.

Porazdelitev vzorčenja p̂₂ je podobno kot pri p̂₁ . Preprosto spremenite vse indekse od 1 do 2 in imamo binomno porazdelitev s srednjo vrednostjo p₂ in variacije str₂ (1 - str₂ )/n₂.

Zdaj potrebujemo nekaj rezultatov matematične statistike, da lahko določimo vzorčno porazdelitev p̂₁ - p̂₂. Sredina te porazdelitve je str₁ - str₂. Ker se odstopanja seštevajo, vidimo, da je varianca porazdelitve vzorčenja str₁ (1 - str₁ )/n₁ + str₂ (1 - str₂ )/n_2. Standardni odklon porazdelitve je kvadratni koren te formule.

Potrebnih je nekaj prilagoditev. Prva je, da je formula za standardni odklon p̂₁ - p̂₂ uporablja neznane parametre str₁ in str₂. Seveda, če bi te vrednosti resnično poznali, potem to sploh ne bi bil zanimiv statistični problem. Razlike med nam ne bi bilo treba ocenjevati str₁ in str_2.. Namesto tega bi lahko preprosto izračunali natančno razliko.

To težavo je mogoče odpraviti z izračunom standardne napake in ne s standardnim odklonom. Vse, kar moramo storiti, je nadomestiti deleže prebivalstva z vzorčnimi deleži. Standardne napake se izračunajo na podlagi statističnih podatkov namesto parametrov. Standardna napaka je uporabna, ker učinkovito oceni standardni odklon. Kaj to pomeni za nas je, da nam ni treba več poznati vrednosti parametrov str₁ in str₂. .Ker so ta vzorčna razmerja znana, je standardna napaka podana s kvadratnim korenom naslednjega izraza:

p̂₁ (1 - p̂₁ )/n₁ + p̂₂ (1 - p̂₂ )/n_2.

Druga točka, ki jo moramo obravnavati, je posebna oblika razdelitve vzorčenja. Izkazalo se je, da lahko za približanje vzorčne razdelitve p distribution uporabimo normalno porazdelitev₁ - p̂₂. Razlog za to je nekoliko tehničen, vendar je opisan v naslednjem odstavku.

Oba p̂₁ in p̂₂ imajo porazdelitev vzorčenja, ki je binomna. Vsako od teh binomnih porazdelitev je mogoče precej približati običajni porazdelitvi. Tako p̂₁ - p̂₂ je naključna spremenljivka. Nastane kot linearna kombinacija dveh naključnih spremenljivk. Vsaka od njih se približa z normalno porazdelitvijo. Zato je vzorčna porazdelitev p̂₁ - p̂₂ je tudi normalno porazdeljen.

Zdaj imamo vse, kar potrebujemo, da sestavimo svoj interval zaupanja. Ocena je (p̂₁ - p̂₂) in meja napake je z * [p̂₁ (1 - p̂₁ )/n₁ + p̂₂ (1 - p̂₂ )/n_2.]^0.5. Vrednost, za katero vnesemo z * narekuje raven zaupanja C. Običajno uporabljene vrednosti za z * so 1.645 za 90% zaupanje in 1,96 za 95% zaupanje. Te vrednosti za z * označujejo del standardne normalne porazdelitve, kjer natančno C odstotek porazdelitve je med -z * in z *.

Naslednja formula nam daje interval zaupanja za razliko dveh deležev prebivalstva:

(p̂₁ - p̂₂) +/- z * [p̂₁ (1 - p̂₁ )/n₁ + p̂₂ (1 - p̂₂ )/n_2.]^0.5