兩母體比例檢定

Python 中的假設檢定

James Chapman

Curriculum Manager, DataCamp

比較兩個比例

$H_{0}$:未滿 30 歲與至少 30 歲的興趣型使用者比例相同

$H_{0}$:$p_{\geq30} - p_{<30} = 0$

$H_{A}$:未滿 30 歲與至少 30 歲的興趣型使用者比例不同

$H_{A}$:$p_{\geq30} - p_{<30} \neq 0$

alpha = 0.05
Python 中的假設檢定

計算 z 分數

  • 比例檢定的 z 分數公式:

$$ z = \frac{(\hat{p}_{\geq30} - \hat{p}_{<30}) - 0}{\text{SE}(\hat{p}_{\geq30} - \hat{p}_{<30})} $$

  • 標準誤公式: $$ \text{SE}(\hat{p}_{\geq30} - \hat{p}_{<30}) = \sqrt{\dfrac{\hat{p} \times (1 - \hat{p})}{n_{\geq30}} + \dfrac{\hat{p} \times (1 - \hat{p})}{n_{<30}}} $$
  • $\hat{p}$ → $\hat{p}_{\geq30}$ 與 $\hat{p}_{<30}$ 的加權平均

$$ \hat{p} = \frac{n_{\geq30} \times \hat{p}_{\geq30} + n_{<30} \times \hat{p}_{<30}}{n_{\geq30} + n_{<30} } $$

  • 只需樣本中的 $\hat{p}_{\geq30}$、$\hat{p}_{<30}$、$n_{\geq30}$、$n_{<30}$ 即可計算 z 分數
Python 中的假設檢定

取得 z 分數所需數值

p_hats = stack_overflow.groupby("age_cat")['hobbyist'].value_counts(normalize=True)
age_cat      hobbyist
At least 30  Yes         0.773333
             No          0.226667
Under 30     Yes         0.843105
             No          0.156895
Name: hobbyist, dtype: float64
n = stack_overflow.groupby("age_cat")['hobbyist'].count()
age_cat
At least 30    1050
Under 30       1211
Name: hobbyist, dtype: int64
Python 中的假設檢定

取得 z 分數所需數值

p_hats = stack_overflow.groupby("age_cat")['hobbyist'].value_counts(normalize=True)
age_cat      hobbyist
At least 30  Yes         0.773333
             No          0.226667
Under 30     Yes         0.843105
             No          0.156895
Name: hobbyist, dtype: float64
p_hat_at_least_30 = p_hats[("At least 30", "Yes")]
p_hat_under_30 = p_hats[("Under 30", "Yes")]
print(p_hat_at_least_30, p_hat_under_30)
0.773333 0.843105
Python 中的假設檢定

取得 z 分數所需數值

n = stack_overflow.groupby("age_cat")['hobbyist'].count()
age_cat
At least 30    1050
Under 30       1211
Name: hobbyist, dtype: int64
n_at_least_30 = n["At least 30"]
n_under_30 = n["Under 30"]
print(n_at_least_30, n_under_30)
1050 1211
Python 中的假設檢定

取得 z 分數所需數值

p_hat = (n_at_least_30 * p_hat_at_least_30 + n_under_30 * p_hat_under_30) / 
        (n_at_least_30 + n_under_30)

std_error = np.sqrt(p_hat * (1-p_hat) / n_at_least_30 + 
                    p_hat * (1-p_hat) / n_under_30)

z_score = (p_hat_at_least_30 - p_hat_under_30) / std_error

print(z_score)
-4.223718652693034
Python 中的假設檢定

使用 proportions_ztest() 進行比例檢定

stack_overflow.groupby("age_cat")['hobbyist'].value_counts()
age_cat      hobbyist
At least 30  Yes          812
             No           238
Under 30     Yes         1021
             No           190
Name: hobbyist, dtype: int64
n_hobbyists = np.array([812, 1021])

n_rows = np.array([812 + 238, 1021 + 190])
from statsmodels.stats.proportion import proportions_ztest z_score, p_value = proportions_ztest(count=n_hobbyists, nobs=n_rows,
alternative="two-sided")
(-4.223691463320559, 2.403330142685068e-05)
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一起來練習吧!

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