ウィルコクソン符号付順位検定計算機(対応のある標本)

ノンパラメトリックなウィルコクソン符号付順位検定で、2つの関連標本や反復測定を比較します。正規性を仮定せずにW統計量、Zスコア、p値を求められます。

対応する前後の測定値をカンマ区切りで入力してください。2つの標本は同じ数の値を持つ必要があります。

ウィルコクソン符号付順位検定計算機(対応のある標本)
ノンパラメトリックなウィルコクソン符号付順位検定で、2つの関連標本や反復測定を比較します。正規性を仮定せずにW統計量、Zスコア、p値を求められます。

ウィルコクソン符号付順位検定について

ウィルコクソン符号付順位検定は、2つの関連標本または同一グループの反復測定を比較するためのノンパラメトリックな統計的仮説検定です。対応のある t 検定のノンパラメトリック版であり、各ペアの差が正規分布に従うと正当化できない場合に用いられます。 この検定は1945年にFrank Wilcoxonによって導入され、特に臨床試験や行動科学で有用です。同じ被験者を介入前後で測定する場面が多いためです。生データをそのまま使う代わりに、対応する観測値の絶対差を順位付けし、正の差と負の差の順位を別々に合計します。 手順は次のとおりです。各ペアについて差 d =(後 − 前)を計算します。差が 0 のペアは除外します。絶対差を小さい順に並べ、同順位は平均順位を与えます。正の差の順位和を W⁺、負の差の順位和を W⁻ とし、検定統計量 W はその小さい方です。 標本が大きい場合(通常 n ≥ 10)、W の分布は正規分布で近似できます。Zスコアは帰無仮説の下での W の平均と標準偏差を用いて計算します。平均は n(n+1)/4、標準偏差は √[n(n+1)(2n+1)/24] で、n はゼロでない差の個数です。 帰無仮説は、対応する観測値の中央値との差が 0 であり、処置の効果がないことを意味します。対立仮説は、両側(差が 0 ではない)または片側(差が正または負)のいずれかです。この計算機は両側 p 値を表示します。これは最も保守的な選択です。 p 値が 0.05 を下回ると、対応する測定値の間に有意差があると解釈するのが一般的です。血圧研究では薬が収縮期血圧を有意に下げたことを示すかもしれませんし、心理学研究では療法が不安スコアを有意に減少させたことを示すかもしれません。 この検定では、観測値が必ず対応している必要があります。標本1の各観測値は、標本2の特定の観測値に対応しなければなりません(同じ被験者の異なる時点、またはマッチングされた被験者)。各ペアは互いに独立であり、差は対称分布から来る必要がありますが、必ずしも正規分布である必要はありません。 対応のある t 検定と比べると、ウィルコクソン符号付順位検定は外れ値や非正規分布に対してより頑健ですが、正規性が成り立つ場合の検出力はやや低くなります。小標本、順序尺度の結果、または極端値を含むデータでは、推奨される選択肢です。

実用例

さまざまな対応データで、この計算機がどのように動作するかを確認してください。

入力出力注記
前: 140,135,150,160,130,145,155,138,148,152 — 後: 132,130,142,151,125,137,145,130,140,148W=0, Z≈−2.80, p≈0.005血圧の薬 — 差はすべて負で、明確な低下を示します。
前: 8,7,6,9,8,7,8,9 — 後: 6,5,5,7,6,6,7,7W=0, Z≈−2.52, p≈0.012治療後の不安スコア — α = 0.05 で有意な改善です。
前: 75,80,82,79,88,90,76,85,89,92,78,84 — 後: 80,85,85,83,90,94,81,88,92,95,81,89W=0, Z≈+3.06, p≈0.002新しい教授法の前後の学生成績 — 大きな向上です。

使い方

  1. 標本1欄に治療前(またはベースライン)の測定値をカンマ区切りで入力します。
  2. 標本2欄に対応する治療後の測定値を入力します。2つの標本はまったく同じ個数でなければなりません。
  3. 計算をクリックして、差を求め、順位付けし、W統計量、Zスコア、p値を算出します。
  4. p値が0.05未満(赤で表示)なら、2条件の間に統計的に有意な差があることを示します。
  5. 例ボタンを使うと、実際のデータセットをすばやく読み込み、既知の結果で検証できます。

FAQ

ウィルコクソン符号付順位検定と対応のある t 検定の違いは何ですか?
どちらも対応データを比較しますが、対応のある t 検定は差が正規分布すると仮定します。ウィルコクソン符号付順位検定はその仮定を置かないため、小標本、順序データ、外れ値を含むデータに向いています。正規性が成り立つときは t 検定のほうがわずかに検出力が高くなります。
差が 0 のペアはどうなりますか?
前後の値が同じ(差 = 0)ペアは解析から除外されます。検定統計量と p 値の計算に使う有効標本サイズ n は、ゼロでない差だけを数えます。これは多くの統計学の教科書で推奨される標準手順です。
同順位の差はどう扱われますか?
複数のペアが同じ絶対差を持つとき、それらは本来占める順位の平均を受け取ります。たとえば、|d| = 5 の 3 つのペアが 4、5、6 位を争うなら、それぞれ 5 位になります。この中位順位補正により Z 近似の妥当性が保たれます。
なぜこの計算機は両側 p 値しか表示しないのですか?
両側検定は最も保守的で、多くの探索的研究で標準的な選択です。これは中央値差がどちらの方向でも 0 から外れているかを検定します。方向性のある仮説(たとえば治療は常に改善する)では、表示された両側 p 値を 2 で割れば片側 p 値を得られます。
Z 近似が有効になるには、どのくらいの標本サイズが必要ですか?
一般に、ゼロ差を除いた後で n ≥ 10 なら、W 統計量の正規近似はかなり信頼できます。それより小さい場合は、Wilcoxon 表の正確な臨界値を参照してください。この計算機は正規近似を使うので、n < 10 では慎重に解釈してください。