Biến thiên mẫu.[r]
Trang 1S BI N THIÊN C A TRUNG BÌNH KI M Ð NH TTEST B T C PỰ Ế Ủ Ể Ị Ắ Ặ Mục tiêu
Sau khi nghiên c u ch đ h c viên có kh năng:ứ ủ ề ọ ả
Nh n th c đậ ứ ượ ự ếc s bi n thiên c a trung bình m u m uủ ẫ ẫ
Trình bày được các tính ch t c a phân ph i bình thấ ủ ố ường và so sánh phân ph i bìnhố
thường v i phân ph i tớ ố
Trình bày công th c ứ ướ ược l ng kho ng tin c y c a trung bình theo phả ậ ủ ương pháp z
và phương pháp t
Trình bày được công th c ki m đ nh m t trung bình theo phép ki m z và phép ki m t.ứ ể ị ộ ể ể
Trình bày khái ni m b t c p trong nghiên c u và th c hi n phép ki m t b t c p ệ ắ ặ ứ ự ệ ể ắ ặ
1 Giới thiệu
Trong hai bài qua,chúng ta đã nghiên c u phứ ương pháp suy lu n th ng kê v t l d aậ ố ề ỉ ệ ự trên s li u thu th p t các m u ng u nhiên. Phố ệ ậ ừ ẫ ẫ ương pháp th ng kê cho t l thích h pố ỉ ệ ợ cho phân tích bi n s nh giá. Chúng cũng có th đế ố ị ể ược s d ng cho các bi n s k tử ụ ế ố ế
qu là đ nh lả ị ượng b ng cách xác đ nh m t ngằ ị ộ ưỡng và tính t l đ i tỉ ệ ố ượng có giá tr l nị ớ
h n (hay nh h n) giá tr ngơ ỏ ơ ị ưỡng đó. M c dù s d ng phặ ử ụ ương pháp này là h p l , nóợ ệ không s d ng đử ụ ược đ y đ các thông tin có đầ ủ ược v s phân ph i c a các giá tr vàề ự ố ủ ị
h n n a vi c đ t ra ngơ ữ ệ ặ ưỡng có th là tùy ti n.ể ệ
Chúng ta đã bi t phân ph i c a s li u đ nh lế ố ủ ố ệ ị ượng có th để ược tóm t t b ng cách tínhắ ằ toán trung bình và đ l ch chu n. Hai con s này cho thông tin v t l các đ i tộ ệ ẩ ố ề ỉ ệ ố ượ ng
có giá tr l n h n (hay nh h n) giá tr ngị ớ ơ ỏ ơ ị ưỡng. Trong bài này và bài k ti p chúng taế ế
s th o lu n phẽ ả ậ ương pháp rút ra các k t lu n v trung bình c a bi n s đ nh tính.ế ậ ề ủ ế ố ị Trong ph n này chúng ta s xem xét m t tình hu ng đ n gi n nh t trong đó m t m uầ ẽ ộ ố ơ ả ấ ộ ẫ
ng u nhiên đ n đẫ ơ ược rút ra t m t dân s xác đ nh và chúng ta mu n k t lu n vừ ộ ố ị ố ế ậ ề trung bình th c s c a dân s d a trên s li u c a m u. Ð c bi t chúng ta s quanự ự ủ ố ự ố ệ ủ ẫ ặ ệ ẽ tâm đ n:ế
1. G n kho ng tin c y cho trung bình c a m uắ ả ậ ủ ẫ
2. Ki m đ nh xem trung bình th c s có b ng v i m t giá tr cho trể ị ự ự ằ ớ ộ ị ước hay không
3. Áp d ng nh ng phụ ữ ương pháp này cho s li u b t c pố ệ ắ ặ
2 Kí hiệu
Chúng ta kí hi u trung bình và đ l ch chu n c a bi n s x trong dân s đích đệ ộ ệ ẩ ủ ế ố ố ược kí
hi u b ng ệ ằ µ và σ. Ð i v i m t dân s đích xác đ nh thì trung bình ố ớ ộ ố ị µ và đ l ch chu nộ ệ ẩ
σ c a dân s là không đ i.ủ ố ổ
N u chúng ta nghiên c u n đ i tế ứ ố ượng được ch n ng u nhiên trong dân s đó và tínhọ ẫ ố trung bình x và đ l ch chu n s c a m u nghiên c u này. N u chúng ta ti n hànhộ ệ ẩ ủ ẫ ứ ế ế
ch n nhi u m u khác nhau, chúng ta s ghi nh n đọ ề ẫ ẽ ậ ược các giá tr trung bình ị x và độ
l ch chu n s khác nhau.ệ ẩ
Trang 2Trung bình µ x
3 Biến thiên mẫu
Trang 3(a) Phân ph i c a huy t áp tâm trố ủ ế ương trong dân s g m 250 ngố ồ ười { =78,2
mmgHg, =9,4mmHg}
0 4 8 12 16 20 24 28
Huyết áp tâm trương (mmHg)
(b) Phân ph i l y mãu cho 30 trung bình m u , c m u = 10 {trung bình (trung ố ấ ẫ ỡ ẫ
bình m u)=78,23 mmHg, s.d.(trung bình m u)=3,01 mmgHg, s.e. (lí ẫ ẫ
thuy t)=9,4/=2,97}ế
0 2 4 6 8 10
Huyết áp tâm trương (mmHg)
(c) Phân ph i l y m u cho 30 trung bình m u, c m u = 20 {ố ấ ẫ ẫ ỡ ẫ =78,2 =trung bình
m u)=78,14 mmHg, s.d.(trung bình m u)=2,07 mmgHg, s.e. (lý ẫ ẫ
thuy t)=9,4/=2,10}ế
0 2 4 6 8 10 12
Huyết áp tâm trương (mmHg)
Chúng ta cĩ dân s đích g m 250 ngố ồ ười cĩ phân ph i c a huy t áp tâm trố ủ ế ương như trong hình a v i trung bình ớ µ= 78,2 mmgHg và đ l ch chu n ộ ệ ẩ σ=9,4mmHg
Trang 4M t chộ ương trình máy tính đượ ử ục s d ng đ rút ng u nhiên ra m i l n s li u huy tể ẫ ỗ ầ ố ệ ế
áp tâm trương c a 10 ngủ ười và tính trung bình m u ẫ x c a huy t áp tâm trủ ế ương. L pậ
l i 30 m u (v i c m u là 10) chúng ta cĩ phân ph i c a ạ ẫ ớ ỡ ẫ ố ủ x được bi u di n trên hìnhể ễ
b. Chương trình này l i đạ ượ ử ục s d ng đ tính ể x c a 30 m u v i c m u là 20. Phânủ ẫ ớ ỡ ẫ
ph i c a 30 ố ủ x này được bi u di n trên hình c.ể ễ
T phân ph i này chúng ta cĩ nh n xét:ừ ố ậ
1. Giá tr ịx và s thay đ i t m u này sang m u khácổ ừ ẫ ẫ
2. Giá tr ịx phân b đ i x ng chung quanh giá tr trung bình dân s ố ố ứ ị ốµ
3. Giá tr ịx t p trung chung quanh giá tr ậ ị µ. Nĩi cách khác giá tr g n ị ầ µ s xu t hi nẽ ấ ệ nhi u h n các giá tr xa ề ơ ị µ
S phân ph i c a ự ố ủ x (nh trong hình b và c) đư ược g i là phân ph i m u c a trung bình.ọ ố ẫ ủ
Ð r ng c a phân ph i nĩi lên tính bi n thiên c a ộ ộ ủ ố ế ủ x chung quanh giá tr ị µ.Cĩ thể
ch ng minh b ng tốn r ng đ l ch chu n c a ứ ằ ằ ộ ệ ẩ ủ x b ng đ l ch chu n dân s chiaằ ộ ệ ẩ ố cho căn c a c m u. Ð l ch chu n c a ủ ỡ ẫ ộ ệ ẩ ủ x cịn được g i là sai s chu n c a ọ ố ẩ ủ x và
được kí hi u là S.E. c a ệ ủ x
n E
Vi t theo ngơn ng c a tốn h c hình th cế ữ ủ ọ ứ
X~N(µ,σ2) => X ~ N (µ,) Nên l u ý r ng ư ằ σ th hi n s bi n thiên c a giá tr c a t ng cá th trong dân s , trongể ệ ự ế ủ ị ủ ừ ể ố khi đĩ sai s chu n ố ẩ σ/√n đo lường s bi n thiên c a trung bình m u ự ế ủ ẫ x.
5 Ước lượng khoảng tin cậy của một trung bình
Chúng ta cĩ th s d ng tính ch t phân ph i ti m c n bình thể ử ụ ấ ố ệ ậ ường c a trung bình m uủ ẫ
x đ k t lu n v trung bình c a dân s ể ế ậ ề ủ ốµ. Chúng ta bi t r ng 95% các trế ằ ường h p ợ x
n m cách ằ µ khơng quá 1,96 đ l ch chu n c a ộ ệ ẩ ủ x, vì v y trong 95% các trậ ường h p ợ µ
n m trong kho ng ằ ả x ± 1,96 x S.E. Kho ng giá tr này (ả ị x ± 1,96 x S.E) được g i làọ kho ng tin c y 95%. Tả ậ ương t nh v y kho ng tin c y 99% là ự ư ậ ả ậ x ± 2,58 x S.E
Ti n hành đo đ c hemoglobin c a 25 ph n đế ạ ủ ụ ữ ược ch n m t cách ng u nhiên trongọ ộ ẫ dân s đích ta cĩ trung bình và đ l ch chu n c a bi n s hemoglobin là 11,50 và 0,84.ố ộ ệ ẩ ủ ế ố Tính kho ng tin c y 95% c a trung bình hemoglobin dân s đích.ả ậ ủ ở ố
Trung bình hemoglobin m u = 11,50ở ẫ
Ð sai l ch t i đa c a trung bình m u so v i trung bình dân sộ ệ ố ủ ẫ ớ ố
33 , 0 25
84 , 0 96 , 1
n
chuẩn lệch Độ 1,96
Nh v y trung bình c a hemoglobin dân s đích (chính xác h n, kho ng tin c yư ậ ủ ở ố ơ ả ậ 95% c a trung bình c a hemoglobin dân s đích) s n m trong kho ng:ủ ủ ở ố ẽ ằ ả
(11,50 – 0,33 ; 11,50 + 0,33) = (11,17 ; 11,83)
Trang 56 Sử dụng phân phối t
Chúng ta bi t kho ng tin c y 95% c a trung bình đế ả ậ ủ ược tính b ng ằ x ± 1,96 x σ/√n. Tuy nhiên trên th c t chúng ta khơng bi t đự ế ế ược σ mà ch bi t đỉ ế ược s và dùng s để
c l ng cho
ướ ượ σ. Nh ng khi đĩ chúng ta b m c thêm m t sai s khác n a, vì v y trênư ị ắ ộ ố ữ ậ
th c t kho ng ự ế ả x ±1,96 x s/√n ch a ( trong ít h n 95% các trứ ơ ường h p và đi u nàyợ ề
cĩ nghĩa là đ cĩ kho ng tin c y 95% c n ph i nhân SE v i m t th a s mà th a sể ả ậ ầ ả ớ ộ ừ ố ừ ố này l n h n 1,96. Th a s này cĩ th cĩ tìm th y trong b ng phân ph i t. Ð cĩ th aớ ơ ừ ố ể ấ ả ố ể ừ
s cho kho ng tin c y 95% ngố ả ậ ười ta đ c b ng t v i giá tr p hai đuơi = 0,05 và đ t doọ ả ớ ị ộ ự
nh h n c m u m t đ n v Trong trỏ ơ ỡ ẫ ộ ơ ị ường h p c m u b ng 25 thì đ t do b ng 25 ợ ỡ ẫ ằ ộ ự ằ
1 = 24
Áp c ng cho thí d m u g m 25 giá tr hemoglobin c a ph n , chúng ta tra b ng t v iụ ụ ẫ ồ ị ủ ụ ữ ả ớ
25 đ t do và v i p hai đuơi = 0,05 chúng ta cĩ th a s 2,064 và đ sai l ch làộ ự ớ ừ ố ộ ệ
35 , 0 25
84 , 0 064 , 2
n
chuẩn lệch Độ 2,064
và kho ng tin c y 95% s là:ả ậ ẽ
(11,50 – 0,35 ; 11,50 + 0,35) = (11,15 ; 11,85)
Chúng ta cĩ th nh n xét r ng trong trể ậ ằ ường h p kho ng tin c y s d ng phân ph i tợ ả ậ ử ụ ố
ch khác kho ng tin c y s d ng phân ph i bình thỉ ả ậ ử ụ ố ường khơng đáng k Nĩi chung 2ể kho ng tin c y này là x p x b ng nhau khi c m u đ l n (trên 30) và ch khác nhauả ậ ấ ỉ ằ ỡ ẫ ủ ớ ỉ nhi u v i c m u nhề ớ ỡ ẫ ỏ
7 Kiểm định giả thuyết cho một trung bình
Ðơi khi chúng ta mu n ki m đ nh m t gi thuy t đ c hi u v trung bình c a dân s ố ể ị ộ ả ế ặ ệ ề ủ ốµ. Thí d n ng đ hemoglobin ngụ ồ ộ ở ười ph n kh e m nh là 12 g/100ml. Chúng ta ti nụ ữ ỏ ạ ế hành đo đ c hemoglobin c a 25 ph n đạ ủ ụ ữ ược ch n m t cách ng u nhiên m t xã taọ ộ ẫ ở ộ
cĩ trung bình và đ l ch chu n c a bi n s hemoglobin là 11,50 và 0,84. Chúng taộ ệ ẩ ủ ế ố
mu n xem s li u c a chúng ta cĩ phù h p v i gi thuy t trung bình hemoglobin c aố ố ệ ủ ợ ớ ả ế ủ dân s xã này là 12 g/100 ml hay khơng hay ngố ượ ạc l i, s li u này cho b ng ch ngố ệ ằ ứ
r ng hemoglobin ph n xã này th p h n 12 g/100ml.ằ ở ụ ữ ấ ơ
M t cách đ tr l i câu h i này chúng ta cĩ th xem kho ng tin c y 95% cĩ bao g mộ ể ả ờ ỏ ể ả ậ ồ giá tr gi thuy t là 12g/100 ml hay khơng. T k t qu đã trình bày trên, chúng ta cĩị ả ế ừ ế ả ở
th th y r ng kho ng tin c y 95% c a trung bình là 11,15 đ n 11,85 khơng ch a giáể ấ ằ ả ậ ủ ế ứ
tr gi thuy t nên chúng ta nĩi r ng s li u khơng phù h p v i gi thuy t trung bìnhị ả ế ằ ố ệ ợ ớ ả ế hemoglobin là 12 g/100ml. Vì v y chúng ta bác b gi thuy t này.ậ ỏ ả ế
Tuy nhiên gi i pháp nêu ch giúp chúng ta bác b gi thuy t nh ng khơng cho chúng taả ỉ ỏ ả ế ư
đ nh lị ượng được m c đ phù h p (hay khơng phù h p) c a s li u so v i gi thuy t.ứ ộ ợ ợ ủ ố ệ ớ ả ế
Ð cĩ m t đo lể ộ ường đ nh lị ượng, chúng ta cĩ th s d ng ki m đ nh ý nghĩa và xemể ử ụ ể ị xét giá tr p (pvalue).ị
Các bước đ ki m đ nh gi thuy t bao g m:ể ể ị ả ế ồ
Kh ng đ nh gi thuy t Ho: n ng đ hemoglobin c a ph n xã này là 12 g/100mlẳ ị ả ế ồ ộ ủ ụ ữ
L a ch n ki m đ nh phù h p: Trong trự ọ ể ị ợ ường h p này ki m đ nh phù h p là ki m đ nhợ ể ị ợ ể ị
t m t m u. Nghĩa n u gi thuy t Ho đúng thì trung bình n ng đ hemoglobin c a m uộ ẫ ế ả ế ồ ộ ủ ẫ
Trang 6s có phân ph i t v i trung bình là 12, sai s chu n c a m u b ng 0,84/ẽ ố ớ ố ẩ ủ ẫ ằ √25 = 0,168 và
đ t do là 251 = 24ộ ự
Tính giá tr phân ph i t n u gi thuy t Ho đúng. Trong trị ố ế ả ế ường h p này phân ph i t sợ ố ẽ
b ng:ằ
98 , 2 168 , 0
5 , 0 25 / 84 , 0
12 5 , 11
/ n
SE
-x
-x
t
Tính p=xác su t x y ra t=2,98 d a trên b ng phân ph i t v i 24 đ t do. Tra b ngấ ẩ ự ả ố ớ ộ ự ả chúng ta bi t p>0,005 và p<0,01 (n u chúng ta s d ng máy tính chúng ta s bi t chínhế ế ử ụ ẽ ế xác h n v p. p =0,0065). Nói khác đi, n u gi thuy t Ho đúng thì xác su t x y ra k tơ ề ế ả ế ấ ả ế
qu nh trên s nh h n 0,01ả ư ẽ ỏ ơ
D a trên k t qu này chúng ta cho r ng s li u này r t ít phù h p v i gi thuy t Hoự ế ả ằ ố ệ ấ ợ ớ ả ế
và chúng ta bác b gi thuy t Ho.ỏ ả ế
8 Kiểm định t bắt cặp
V a r i chúng ta nghiên c u v suy lu n th ng kê cho trung bình c a bi n s x trongừ ồ ứ ề ậ ố ủ ế ố
m t dân s Trên th c t chúng ta thộ ố ự ế ường quan tâm nhi u h n đ n vi c so sánh gi aề ơ ế ệ ữ hai hay nhi u h n các nhóm. Trong ph n sau chúng ta s nghiên c u vi c so sánh 2ề ơ ầ ẽ ứ ệ trung bình b t c p nghĩa là so sánh trung bình khi s li u quan sát trong nhóm thắ ặ ố ệ ứ
nh t b t c p v i s li u quan sát trong nhóm th hai.ấ ắ ặ ớ ố ệ ứ
Vi c b t c p trong thi t k nghiên c u nh m lo i b m t ngu n g c c a s bi nệ ắ ặ ế ế ứ ằ ạ ỏ ộ ồ ố ủ ự ế thiên (s bi n thiên gi a các ph n t c a m u) nh m m c tiêu là làm tăng đ chínhự ế ữ ầ ử ủ ẫ ằ ụ ộ xác c a phân tích. Và đi u này đủ ề ược th c hi n b ng cách ch n nh ng c p gi ng nhauự ệ ằ ọ ữ ặ ố
v m i phề ọ ương di n ngo i tr bi n s mà chúng ta mu n quan tâm. Ngoài cách ch nệ ạ ừ ế ố ố ọ
l a 1 c p g m hai đ i tự ặ ồ ố ượng gi ng nhau ngố ười ta còn có th dùng chính đ i tể ố ượ ng
b t c p v i chính nó.ắ ặ ớ
M t s thí d v thi t k b t c p bao g m:ộ ố ụ ề ế ế ắ ặ ồ
a. Gi s chúng ta có hai phả ử ương pháp ước tính tu i thai c a ph n mang thai: siêuổ ủ ụ ữ
âm hay h i ngày kinh cu i. Ð so sánh hai phỏ ố ể ương pháp này chúng ta ghi nh n ậ ướ c tính tu i thai c a m i ph n b ng hai phổ ủ ỗ ụ ữ ằ ương pháp và s d ng ki m đ nh t b t c pử ụ ể ị ắ ặ
đ so sánh 2 nhóm s li u này.ể ố ệ
b. Chúng ta mu n so sánh hai phố ương pháp giáo d c s c kh e v phụ ứ ỏ ề ương pháp ch iả răng. Chúng ta có th ch n ra nhi u c p, m i c p g m 2 đ a tr tể ọ ề ặ ỗ ặ ồ ứ ẻ ương t nhau vự ề
tu i, trình đ h c v n và hoàn c nh kinh t xã h i c a gia đình. Trong m i c p ch nổ ộ ọ ấ ả ế ộ ủ ỗ ặ ọ
ng u nhiên m t tr đ đẫ ộ ẻ ể ược giáo d c theo cách 1 và ch n m t tr đụ ọ ộ ẻ ược giáo d c theoụ cách 2. So sánh k t qu giáo d c s c kh e hai nhóm tr này s đế ả ụ ứ ỏ ở ẻ ẽ ược ti n hànhế
b ng ki m đ nh t b t c p.ằ ể ị ắ ặ
Ð phân tích bi n s đ nh lể ế ố ị ượng cho thi t k b t c p, bế ế ắ ặ ước đ u tiên là ph i tính hi uầ ả ệ
s c a hai quan sát cho m i c p (c n đ ý đ n d u c a hi u s ). N u không có số ủ ỗ ặ ầ ể ế ấ ủ ệ ố ế ự khác bi t gi a hai s li u thì trung bình c a hi u s ph i b ng 0 (zero). S d ngệ ữ ố ệ ủ ệ ố ả ằ ử ụ
phương pháp ki m đ nh s trung bình nh đã nêu trên đ xem trung bình c a hi u sể ị ố ư ở ể ủ ệ ố
có b ng không hay không.ằ
Thí d :ụ
Trang 7Tiên lượng c a b nh nhân suy hô h p mãn tính tăng carbonic thủ ệ ấ ường kèm (t l tỉ ệ ử vong trong 3 năm thay đ i t 30% đ n 100%) và hi n t i ch a có phổ ừ ế ệ ạ ư ương pháp đi u trề ị
h u hi u. Tilapur và Mir (Am J Med 1984; 77:987) gi thuy t r ng ch đ ăn gi mữ ệ ả ế ằ ế ộ ả carbonhydrate có th c i thi n tình tr ng hô h p. 8 ngể ả ệ ạ ấ ười suy hô h p mãn tính (+timấ
l n, gan l n, phù và tăng áp ph i) đi u tr b ng ch đ ăn 600 Kcal và ghi nh n PaO2ớ ớ ổ ề ị ằ ế ộ ậ
và PaCO2 trước và sau đi u tr ề ị
Trước Sau Hi u sệ ố Trước Sau Hi u sệ ố 1
2
3
4
5
6
7
8
70 59 53 54 44 58 64 43
82 66 65 62 74 77 68 59
12 7 12 8 30 19 4 16
49 68 65 57 76 62 49 53
45 54 60 60 59 54 47 50
4 14 5
3 17 8 2 3
Ðộ l chệ
Gi s chúng ta mu n ki m đ nh phân áp oxy đ ng m ch trả ử ố ể ị ộ ạ ước và sau đi u tr có thayề ị
đ i hay không, chúng ta s ti n hành ki m đ nh v i các bổ ẽ ế ể ị ớ ước nh sau:ư
Bước 1: Xây d ng gi thuy t Ho: Sau đi u tr PaO2 c a m i cá nhân không thay đ i,ự ả ế ề ị ủ ỗ ổ nói khác đi trung bình hi u s c a PaO2 b ng zeroệ ố ủ ằ
Bước 2: Ch n ki m đ nh phù h p: Vì đây là thi t k b t c p và đ so sánh bi n sọ ể ị ợ ế ế ắ ặ ể ế ố
đ nh lị ượng gi a hai nhóm, chúng ta s s d ng ki m đ nh t b t c p v i 81=7 đ tữ ẽ ử ụ ể ị ắ ặ ớ ộ ự do
Bước 3:
Tính trung bình c a hi u s , đ l ch chu n c a hi u s và giá tr tủ ệ ố ộ ệ ẩ ủ ệ ố ị
66 , 4 /
; 2 , 8
; 5 , 13
n s
d t s
Bước 4:
Tra b ng t v i 7 đ t do ta đả ớ ộ ự ược p<0,005và p > 0,002 (chính xác ta có p = 0,0023)