Калькулятор анализа мощности

Оцените размер выборки для обнаружения эффекта при выбранных уровне значимости и статистической мощности.

Априорный анализ мощности
Двусторонняя нормальная аппроксимация для стандартизированного эффекта среднего.

Об анализе мощности

Анализ мощности связывает четыре величины, определяющие статистическое исследование: величину эффекта, уровень значимости, статистическую мощность и размер выборки. Калькулятор выполняет априорный анализ, то есть оценивает минимальное число независимых наблюдений до начала сбора данных. Эффект вводится как d Коэна — стандартизированная разность в единицах стандартного отклонения. Значение около 0.2 часто называют малым, 0.5 — средним, 0.8 — большим, но содержательно значимое значение следует выбирать по знаниям предметной области, прежним данным или минимальному эффекту, который стоит обнаруживать. Уровень значимости, обычно называемый alpha, задает допустимую вероятность ложноположительного результата при верной нулевой гипотезе. Традиционное значение — 0.05. Статистическая мощность — вероятность обнаружить заданный эффект, когда он действительно существует. Исследователи часто планируют мощность 0.80 или 0.90. Повышение мощности, снижение alpha или поиск меньшего эффекта увеличивают необходимую выборку: исследованию нужно отличить более слабый сигнал при более строгих требованиях к доказательствам. Расчет использует двустороннюю нормальную аппроксимацию. Складываются критическое значение стандартного нормального распределения для половины alpha и критическое значение желаемой мощности; сумма делится на стандартизированный эффект, возводится в квадрат и округляется вверх. Модель полезна для раннего планирования одновыборочного теста стандартизированного среднего и как прозрачная аппроксимация для близких дизайнов. В исследовании двух независимых групп обычно для каждой группы требуется показанное количество, умноженное на коэффициент согласно допущениям о распределении участников и дисперсии. Перед окончательным набором обратитесь к методу для конкретного дизайна. Результат следует считать статистическим минимумом, а не полной целью набора. Увеличьте его с учетом ожидаемого выбывания, пропусков записей, кластеризации, повторных измерений, неравного распределения по группам, нескольких первичных исходов или неопределенности эффекта. Расчеты мощности не исправляют смещенную выборку, плохие измерения или неподходящую модель анализа. Зафиксируйте все допущения в протоколе и рассмотрите анализ чувствительности с несколькими правдоподобными эффектами, чтобы показать, как неопределенность меняет практическую потребность в выборке.

Примеры анализа мощности

Входные данныеРазмер выборкиИнтерпретация
d = 0.50, alpha = 0.05, мощность = 0.8032Условно средний эффект и мощность 80%.
d = 0.80, alpha = 0.05, мощность = 0.9017Более сильный эффект требует меньше наблюдений.
d = 0.30, alpha = 0.05, мощность = 0.8088Меньший целевой эффект требует больше наблюдений.

Как рассчитать требования к статистической мощности

  1. Выберите обоснованную стандартизированную величину эффекта по прежним исследованиям или значимому порогу.
  2. Введите уровень значимости для проверки гипотезы.
  3. Задайте желаемую вероятность обнаружения целевого эффекта.
  4. Выполните расчет и округлите набор вверх после учета выбывания или дизайн-эффектов.

Вопросы об анализе мощности

Что означает статистическая мощность 80%?

Это значит, что запланированный тест с вероятностью 80% отвергнет нулевую гипотезу, если заданный эффект действительно существует. Это не означает, что значимый результат с вероятностью 80% является истинным.

Почему меньший эффект требует большей выборки?

Малые эффекты труднее отличить от случайных колебаний выборки. Большее число наблюдений уменьшает стандартную ошибку и облегчает обнаружение слабого сигнала.

Нужно ли всегда использовать alpha 0.05?

Нет, alpha должен отражать последствия ложноположительного результата и план исследования. Более строгие уровни уменьшают ложноположительные результаты, но требуют большей выборки при той же мощности.

Показанный размер выборки относится к каждой группе?

Эта аппроксимация описывает независимые наблюдения для стандартизированного одновыборочного эффекта. Для двух групп, парных данных, кластеров или регрессии используйте преобразование или модель мощности для конкретного дизайна.

Как учесть выбывание участников?

Разделите статистический минимум на единицу минус ожидаемую долю выбывания. Например, при ожидаемом выбывании 20% нужно разделить на 0.80 и округлить вверх.