統計的検定とは?有意水準とp値

公開: 更新: カテゴリ: テクノロジ系

30秒で結論

統計的検定とは(全体像)

統計的検定とは、「この主張は、統計的に正しいといえるか」を、データを使って判定する方法のことだ。

まず、2つの仮説を立てる。

ここで一番のポイント。検定では、まず「差はない(帰無仮説)」と仮定しておき、データがそれを覆すほど珍しければ、帰無仮説を否定(棄却)して、対立仮説を採る。少し回りくどいが、この流れを押さえよう。


詳しく:有意水準とp値

ここが心臓部。判定のしくみを押さえよう。

統計的検定のポイント

項目やさしい意味
帰無仮説(H₀)差はない、という否定したい仮説
対立仮説(H₁)差がある、という主張したい仮説
有意水準(α)判定の基準(ふつう5%や1%)
p値帰無仮説が正しいとして、そのデータが起こる確率

判定の流れは、こうだ。p値(帰無仮説が正しいとしたときに、そのデータが起こる確率)を計算し、それが有意水準(基準。ふつう5%など)より小さければ、帰無仮説を棄却する。つまり、「差はない」を否定して、「差がある(対立仮説)」を採る。

ここで2つ、注意点がある。

1つ目。「棄却」は、帰無仮説を却下することで、対立仮説を支持することになる。「棄却=その仮説が正しい」と思い込むと誤りだ。棄却するのは、あくまで帰無仮説(差はない、のほう)だ。

2つ目。p値は、ただの確率ではなく、「帰無仮説が正しいとしたときに、そのデータが起こる確率」だ。

わかりやすく言い換えると

身近なたとえで整理しよう。新しい薬で考えるとわかりやすい。

統計的検定は、「新しい薬に効果があるか、データで確かめること」のイメージ。まず「効果はない(帰無仮説)」と仮定して、データがそれを覆すほど珍しいかを見る。

p値と有意水準は、「『効果はない』としたら、めったに起きないようなデータか」を、基準(5%など)と比べること。要するに、めったに起きないなら、「効果はない」を否定する。

「棄却」は、「『効果はない(帰無仮説)』のほうを、却下すること」。つまり、否定するのは帰無仮説で、結果として対立仮説を支持する。


試験のツボ

🔴 一番出る:2つの仮説

①帰無仮説(H₀)=差はない、という否定したい仮説

②対立仮説(H₁)=差がある、という主張したい仮説

🔴 次に出る:判定の流れ

①p値が有意水準(5%など)より小さければ、帰無仮説を棄却

②帰無仮説を棄却すると、対立仮説を支持する

🟡 押さえると安定:p値の意味

①p値は、帰無仮説が正しいとして、そのデータが起こる確率

②A/Bテストや品質検査などで使われる


よくある間違い

「検定で棄却するのは、対立仮説(差がある、のほう)だ」→ ✗  棄却するのは帰無仮説(差はない、のほう)。結果として対立仮説を支持する。

「p値は、ただ何かが起こる確率のことだ」→ ✗  p値は、帰無仮説が正しいとしたときに、そのデータが起こる確率。

「p値が有意水準より大きいときに、帰無仮説を棄却する」→ ✗  p値が有意水準より小さいときに、帰無仮説を棄却する。


試験での出題パターン

実際の問題でたしかめてみよう。

オリジナル問題1(統計的検定の正体)

📝 オリジナル問題 1 統計的検定の正体

統計的検定に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

  1. 社員の出退勤を記録して、毎月の給与額を計算するためのしくみである
  2. 取引先へ毎月の請求書を郵送する、決まった事務作業のことを指す
  3. 完成したシステムを宣伝して、より多く売るための広告活動である
  4. ある主張(仮説)が統計的にいえるかを、データで判定する方法である
データパン
データパン 解答・解説

解答は 4 だぱん。

統計的検定は、ある主張(仮説)が統計的にいえるかを、データで判定する方法なんだぱん。仮説を立てて、データで確かめるんだぱん。

選択肢1は給与計算、選択肢2は請求書の事務、選択肢3は広告で、どれも違うぱん。

選択肢判定理由
1給与計算のしくみではない
2請求書の事務の話
3広告活動ではない
4仮説をデータで判定する方法で正しい

オリジナル問題2(2つの仮説)

📝 オリジナル問題 2 帰無仮説と対立仮説

帰無仮説と対立仮説に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

  1. 帰無仮説は差がある、対立仮説は差はない、という仮説だとされる
  2. 帰無仮説も対立仮説も、社員の給与を計算するための仮説である
  3. 帰無仮説は差はない、対立仮説は差があるという2つの仮説である
  4. 帰無仮説も対立仮説も、取引先へ請求書を郵送する仮説だとされる
データパン
データパン 解答・解説

解答は 3 だぱん。

帰無仮説は差はない(否定したい)、対立仮説は差がある(主張したい)んだぱん。まず「差はない」と仮定するんだぱん。

選択肢1は説明が逆、選択肢2は給与計算、選択肢4は請求書の事務で誤りだぱん。

選択肢判定理由
1帰無と対立の説明が逆
2給与計算の仮説ではない
3帰無は差なし・対立は差ありで正しい
4請求書の事務の仮説ではない

オリジナル問題3(判定の流れ)

📝 オリジナル問題 3 検定の判定

統計的検定の判定に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

  1. p値が有意水準より小さければ、帰無仮説を棄却するのである
  2. p値が有意水準より大きければ、帰無仮説を棄却するとされる
  3. 社員の給与を計算した金額で、帰無仮説を棄却するとされている
  4. 取引先へ請求書を郵送した枚数で、帰無仮説を棄却するとされる
データパン
データパン 解答・解説

解答は 1 だぱん。

p値が有意水準より小さければ、帰無仮説を棄却するんだぱん。「差はない」を否定して、「差がある(対立仮説)」を採るんだぱん。

選択肢2は「大きければ」が逆、選択肢3は給与、選択肢4は請求書で誤りだぱん。

選択肢判定理由
1p値が小さければ棄却で正しい
2小さいときに棄却(大きいは逆)
3給与の金額では判定しない
4請求書の枚数では判定しない

まとめ

押さえどころ

次に学ぶ


執筆: SikakuQuest編集部

勉強は、クエストになった。

資格の勉強を、冒険に変えるRPG学習アプリ

App Storeで見る