臨界値計算機
alpha、検定の裾、自由度から、Z・t・カイ二乗・F分布の棄却域の境界を求めます。
統計的な臨界値を計算
基準となる分布と検定の裾を選び、有意水準と必要な自由度を入力してください。
臨界値について
臨界値は基準となる確率分布上の境界で、帰無仮説を棄却しない結果と棄却域に入る結果を分けます。有意水準alphaは、データを見る前に棄却域へ割り当てる確率の合計です。検定の仮定と設計が妥当であれば、観測された検定統計量が対応する境界を越えた場合、選択した水準で統計的に有意となります。
裾の選択でalphaの配置が決まります。右片側検定では上側臨界値より上に全alphaを置き、左片側検定では下側臨界値より下に置きます。両側検定では両端に等分します。例えばalpha 0.05 の両側標準正規検定は、それぞれの裾に 0.025 を割り当て、臨界値は約マイナス 1.96 とプラス 1.96 になります。
Z分布は標準正規検定や一部の大標本手法に適しています。母標準偏差が未知の平均値推定にはスチューデントのt分布を使います。裾が厚く、その形は自由度に依存し、自由度が増えると正規分布に近づきます。カイ二乗分布は非負で、分散の検定、適合度検定、分割表の分析によく使われます。F分布も非負で、分子と分母の自由度を別々に使い、分散比、分散分析、回帰全体の検定に用いられます。
この計算機は各累積分布関数の逆関数を数値的に求めます。Z値には高精度の逆正規近似を使います。t分布とF分布の確率には正則化不完全ベータ関数、カイ二乗分布には正則化不完全ガンマ関数を使います。その後、二分探索により、累積確率が必要な裾の面積に一致する分位点を探します。結果は小数点以下六桁で表示します。
alphaと裾は、データを見る前に定めた仮説に基づいて選んでください。有意にするためだけに両側から片側に変更すると、偽陽性率が高まります。自由度も標本数をそのまま使うのではなく、実際の検定から求めます。一標本t検定は通常nから 1 を引き、分割表では行数と列数に基づく積を使い、F検定では二つの値が必要です。
臨界値は統計的推論の一要素にすぎません。必要に応じて検定統計量、自由度、p値、効果量、不確実性の区間、仮定、分析計画も報告してください。統計的有意性は実務上の重要性を測らず、因果関係を証明せず、偏った標本抽出や予定外の多重比較の問題も防ぎません。
臨界値の計算例
一般的な設定で、分布・alpha・裾・自由度が境界をどう決めるか確認できます。
| 検定の設定 | 臨界値 | 用途 |
|---|---|---|
| Z、両側、alpha 0.05 | -1.959964 と 1.959964 | 標準的な 95 パーセントの両側正規検定。 |
| t、両側、alpha 0.05、df 10 | -2.228139 と 2.228139 | 小標本の平均値に対する両側検定。 |
| カイ二乗、右片側、alpha 0.05、df 10 | 18.307038 | 一般的なカイ二乗分布の上側臨界値。 |
| F、右片側、alpha 0.05、df1 5、df2 10 | 3.325835 | 分散比の上側臨界値。 |
臨界値の求め方
- 仮説検定に必要な確率分布を選びます。
- 対立仮説に従って、左片側・右片側・両側の棄却域を選びます。
- alphaを入力し、t・カイ二乗・Fの場合は検定で定まる自由度も入力します。
- 「臨界値を計算」を選び、観測された統計量と表示された境界値を比較します。
臨界値のよくある質問
alphaと信頼水準にはどのような関係がありますか?
対応する両側の手法では、信頼水準は通常、一からalphaを引いた値です。したがってalpha 0.05 は 95 パーセントの信頼水準に対応します。
tではなくZを使うのはいつですか?
母集団のばらつきを標本から推定して平均を推論するとき、特にデータが少ない場合はtを使います。Zは分散既知の手法、標準正規の手法、適切な大標本検定に使います。
片側と両側はどう選びますか?
事前に定めた対立仮説の方向に従います。方向を定めない差には両側を使い、明確に方向のある主張には片側を使えます。
F分布に二つの自由度が必要なのはなぜですか?
F統計量は、独立に推定された二つの分散量に関わる比です。分子と分母の推定値に、それぞれ別の自由度パラメータがあります。
臨界値はp値と同じですか?
いいえ。臨界値は事前に定める分布の境界です。p値は帰無モデルの下で、観測された検定統計量に対応する裾の確率です。