2 元表の変数の独立性の自由度

独立性検定の自由度数の計算式

独立性のテストの自由度の数。 C.K.テイラー





の数 自由度 2 つのカテゴリ変数の独立性は、単純な式 ( r - 1)( c - 1)。ここ r は行数、 c は列の数です 双方向テーブル カテゴリ変数の値の。このトピックについてさらに学び、この式が正しい数値を与える理由を理解するために読んでください。

バックグラウンド

多くのプロセスの 1 つのステップ 仮説検定 自由度の数の決定です。この数は重要です。 確率分布 カイ 2 乗分布などの分布族を含む分布では、自由度の数によって、仮説検定で使用する必要がある族からの正確な分布が特定されます。



自由度は、特定の状況で自由に選択できる数を表します。自由度を決定する必要がある仮説検定の 1 つは、 カイ二乗 2 つのカテゴリ変数の独立性を検定します。

独立性と二元表の検定

独立性のカイ 2 乗検定では、分割表とも呼ばれる 2 元表を作成する必要があります。このタイプのテーブルには r 行と c を表す列 r 1 つのカテゴリ変数の水準と c 他のカテゴリ変数のレベル。したがって、合計を記録する行と列をカウントしない場合、合計は ラジコン 二元表のセル。



独立性のカイ 2 乗検定により、次の仮説を検定できます。

自由度の数

理由を確認するには ( r - 1)( c - 1) は正しい番号です。この状況をさらに詳しく調べます。カテゴリ変数の各レベルの周辺合計がわかっているとします。つまり、各行の合計と各列の合計がわかります。最初の行には、 c 私たちのテーブルには列があるので、 c 細胞。これらのセルの 1 つを除くすべての値がわかると、すべてのセルの合計がわかるので、残りのセルの値を決定するのは単純な代数問題です。表のこれらのセルに入力している場合、次のように入力できます c - そのうちの 1 つは自由ですが、残りのセルは行の合計によって決まります。したがって、 c - 最初の行の自由度は 1 です。

このようにして次の行を続けます。 c - 自由度 1。このプロセスは、最後から 2 番目の行に到達するまで続きます。最後の行を除く各行が貢献します c - 合計に 1 つの自由度。最後の行を除くすべての行を取得するまでに、列の合計がわかっているため、最後の行のすべてのエントリを決定できます。これにより、 r - 1行 c - これらのそれぞれに 1 自由度、合計 ( r - 1)( c - 1) 自由度。

これは、次の例で確認できます。 2 つのカテゴリ変数を持つ 2 元表があるとします。 1 つの変数には 3 つの水準があり、もう 1 つの変数には 2 つの水準があります。さらに、このテーブルの行と列の合計がわかっているとします。



レベルA レベルB 合計
レベル1 100
レベル2 200
レベル3 300
合計 200 400 600

この式は、(3-1)(2-1) = 2 の自由度があることを予測しています。これは次のように見えます。左上のセルに数値 80 を入力するとします。これにより、エントリの最初の行全体が自動的に決定されます。

レベルA レベルB 合計
レベル1 80 20 100
レベル2 200
レベル3 300
合計 200 400 600

2 番目の行の最初のエントリが 50 であることがわかっている場合、各行と列の合計がわかっているため、テーブルの残りの部分が埋めら​​れます。



レベルA レベルB 合計
レベル1 80 20 100
レベル2 50 150 200
レベル3 70 230 300
合計 200 400 600

テーブルは完全に埋められていますが、自由に選択できるのは 2 つだけです。これらの値がわかると、テーブルの残りの部分が完全に決定されました。

通常、これほど多くの自由度がある理由を知る必要はありませんが、実際には自由度の概念を新しい状況に適用しているだけであることを知っておくとよいでしょう。