Ugrás a tartalomra

Fisher-féle egzakt teszt kalkulátor - Ingyenes statisztikai eszköz

Számítsa ki a pontos p-értékeket 2×2-es kontingencia táblázatokhoz Fisher-féle egzakt teszttel. Tökéletes kis mintaméretekhez, amikor a chi-négyzet feltételezések nem teljesülnek. Ingyenes online eszköz.

Betöltési kalkulátor...
📚

Dokumentáció

Mi Fisher egzakt próbája?

A Fisher-féle egzakt próba statisztikai módszer, amely azt vizsgálja, hogy két kategorikus változó kapcsolatban áll-e egymással, egy 2×2 táblázatba rendezett adatok alapján. Közelítés helyett egzakt valószínűséget, úgynevezett p-értéket számít. Ezért kis minta esetén is hasznos.

A próba két sor és két oszlop gyakoriságait hasonlítja össze, például a kezelt és nem kezelt betegek számát aszerint, hogy meggyógyultak-e. Egy 2×2 táblázat négy cellát tartalmaz, amelyeket általában A, B, C és D betűvel jelölnek, továbbá sor- és oszlopösszegeket.

Fisher egzakt próbája és a khi-négyzet-próba

A khi-négyzet-próba szintén két kategorikus változó közötti kapcsolatot vizsgál, de olyan közelítésre támaszkodik, amely csak akkor működik jól, ha a cellagyakoriságok kellően nagyok. Gyakori ökölszabály, hogy ha a táblázatban bármelyik várt cellagyakoriság 5 alatti, a khi-négyzetes közelítés megbízhatatlanná válik, és a Fisher-féle egzakt próba a jobb választás. A Fisher-féle egzakt próba bármilyen mintaméret mellett alkalmazható, és matematikailag egzakt, nem pedig közelítő eredményt ad; kis minták esetén ez a fő előnye.

SzempontFisher-féle egzakt próbaKhi-négyzet-próba
EredményEgzakt valószínűségKözelítés
Leginkább erre alkalmasKis minták, alacsony cellagyakoriságokNagyobb minták, ahol minden várt gyakoriság ≥ 5
A táblázat mérete2×2 táblázatokhoz készült (nagyobb táblázatokra is léteznek kiterjesztések)Bármilyen méretű táblázat
SebességNagy minták esetén lassabb lehetBármilyen mintaméret mellett gyors

A Fisher-féle egzakt próba kiszámítása

A próba a hipergeometriai eloszlást használja, amely azt írja le, mekkora a valószínűsége annak, hogy egy csoportból bizonyos számú elemet húzunk úgy, hogy azokat nem tesszük vissza. A táblázat sor- és oszlopösszegei alapján a hipergeometriai eloszlás megadja a négy cellagyakoriság egy adott elrendezésének valószínűségét.

A valószínűségi képlet

Egy A, B, C és D cellákból álló táblázatban a sorösszegek r₁ = A + B és r₂ = C + D, az oszlopösszegek c₁ = A + C és c₂ = B + D, a teljes mintanagyság pedig n = A + B + C + D. Az adott táblázat valószínűsége:

P=r1! r2! c1! c2!A! B! C! D! n!P = \frac{r_1!\, r_2!\, c_1!\, c_2!}{A!\, B!\, C!\, D!\, n!}

Itt a „!” faktoriálist jelent: 5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1.

Egyoldali p-érték

Az egyoldali p-érték az adott táblázat valószínűségéhez hozzáadja minden olyan másik, azonos sor- és oszlopösszegű táblázat valószínűségét, amely ugyanabba az irányba mutató, legalább ugyanilyen erős kapcsolatot jelez. Az „irányt” úgy határozzuk meg, hogy az A cellát összehasonlítjuk azzal az értékkel, amelyet akkor venne fel, ha a két változó független lenne; ezt várt értéknek nevezzük: E(A) = r₁c₁ / n.

  • Ha A egyenlő E(A)-val vagy nagyobb annál, a kapcsolat pozitív irányú, és az összegzés az A cella megfigyelt értékétől annak legnagyobb lehetséges értékéig terjed.
  • Ha A kisebb E(A)-nál, a kapcsolat negatív irányú, és az összegzés az A cella legkisebb lehetséges értékétől a megfigyelt értékig terjed.

Kétoldali p-érték

A kétoldali p-érték minden olyan lehetséges, azonos sor- és oszlopösszegű táblázat valószínűségét összeadja, amelynek valószínűsége legfeljebb akkora, mint a megfigyelt táblázaté. Ez mindkét irányban számításba veszi a szélsőséges eredményeket, ezért az ugyanabból a táblázatból számított kétoldali p-érték általában nagyobb az egyoldali p-értéknél.

Kidolgozott példa

Egy kis vizsgálatban 10 beteg új gyógyszert, további 10 beteg pedig placebót kapott. Az eredmények:

JavultNem javultÖsszesen
Kezelt8210
Kontroll3710
Összesen11920

Itt A = 8, B = 2, C = 3, D = 7, n = 20. A függetlenség melletti várt A-érték E(A) = (10 × 11) / 20 = 5,5. Mivel 8 nagyobb, mint 5,5, a kapcsolat pozitív irányú, ezért az egyoldali összegzés A = 8 értéktől A legnagyobb lehetséges értékéig, azaz 10-ig terjed.

A hipergeometriai valószínűségeket kiszámítva A = 8, 9 és 10 esetén, az egyoldali p-érték körülbelül 0,0349. Ha összeadjuk minden olyan táblázat valószínűségét mindkét irányban, amelynek valószínűsége legfeljebb a megfigyelt táblázat valószínűsége, a kétoldali p-érték körülbelül 0,0698.

A szokásos 0,05-ös szignifikanciaszinten az egyoldali eredmény statisztikailag szignifikáns, a kétoldali viszont nem. Ez megmutatja, miért számít a próbafajta megválasztása: egyoldali próba csak akkor megfelelő, ha a hatás irányát — itt azt, hogy a gyógyszer javítja a kimeneteleket — az adatok megtekintése előtt előre jelezték.

Mikor alkalmazzuk a Fisher-féle egzakt próbát?

A Fisher-féle egzakt próba gyakori alkalmazási területei:

  • Kis betegszámú klinikai vizsgálatok.
  • Két gyártási tétel hibagyakoriságait összehasonlító minőség-ellenőrzési vizsgálatok.
  • Egy tulajdonság gyakoriságát két kis csoportban összehasonlító genetikai kutatások.
  • Bármely 2×2 táblázat, amelyben a várt cellagyakoriság 5 alatti.

Gyakran ismételt kérdések

Mire használják a Fisher-féle egzakt próbát? Azt vizsgálja, hogy két kategorikus változó kapcsolatban áll-e egymással, egy 2×2 táblázat gyakoriságai alapján. Kis minta esetén gyakran ezt választják a khi-négyzet-próba helyett.

Mikor kell a Fisher-féle egzakt próbát használni a khi-négyzet-próba helyett? Ha a táblázatban bármelyik várt cellagyakoriság 5 alatti, vagy ha a mintamérettől függetlenül nagyobb bizonyosságra van szükség az egzakt valószínűséget illetően.

Mi a különbség az egyoldali és a kétoldali eredmények között? Az egyoldali p-érték a hatás előre jelzett irányát vizsgálja, amelyet az adatok megismerése előtt határoztak meg. A kétoldali p-érték azt vizsgálja, hogy fennáll-e bármilyen irányú kapcsolat. Ugyanabból a táblázatból számítva a kétoldali p-érték általában nagyobb.

Közöl ez a kalkulátor esélyhányadost? Nem. Csak az egzakt p-értéket közli. Ugyanennek a táblázatnak az esélyhányadosa külön kiszámítható az A × D szorzatának a B × C szorzatával való elosztásával.

Használható a Fisher-féle egzakt próba 2×2 méretűnél nagyobb táblázatokra is? Az itt ismertetett változat 2×2 méretű táblázatokhoz használható. Nagyobb táblázatokhoz egy kapcsolódó módszer, a Freeman–Halton-kiterjesztés szükséges, amely a legtöbb statisztikai szoftverben elérhető.

Használható a Fisher-féle egzakt próba párosított adatokra, például ugyanazon személyek kezelés előtti és utáni mérési eredményeire? Nem. A próba két független csoportot feltételez. Párosított kategorikus adatokhoz a McNemar-próbát kell használni.

Hivatkozások

  1. Fisher, R.A. (1922). „On the interpretation of χ² from contingency tables, and the calculation of P.” Journal of the Royal Statistical Society, 85(1), 87–94.
  2. Freeman, G.H. és Halton, J.H. (1951). „Note on an exact treatment of contingency, goodness of fit and other problems of significance.” Biometrika, 38(1/2), 141–149.
  3. Agresti, A. (2018). An Introduction to Categorical Data Analysis (3. kiadás). Wiley.