Pengira Nilai Kritikal untuk Ujian Statistik dan Analisis

Pengira Nilai Kritikal

Pengenalan

Nilai kritikal adalah penting dalam ujian hipotesis statistik. Mereka mendefinisikan ambang di mana kita menolak hipotesis nol demi hipotesis alternatif. Dengan mengira nilai kritikal, penyelidik dapat menentukan sama ada statistik ujian mereka jatuh dalam kawasan penolakan dan membuat keputusan yang berinformasi berdasarkan data mereka.

Kalkulator ini membantu anda mencari nilai kritikal satu hala dan dua hala untuk ujian statistik yang paling biasa digunakan, termasuk ujian Z, ujian t, dan ujian Chi-kuadrat. Ia menyokong pelbagai tahap kepentingan dan darjah kebebasan, memberikan hasil yang tepat untuk analisis statistik anda.

Cara Menggunakan Kalkulator Ini

Pilih Jenis Ujian:
- Ujian Z: Untuk saiz sampel besar atau varians populasi yang diketahui.
- Ujian t: Apabila saiz sampel kecil dan varians populasi tidak diketahui.
- Ujian Chi-kuadrat: Untuk data kategori dan ujian kesesuaian.
Pilih Jenis Hala:
- Ujian satu hala: Menguji kesan arah (contohnya, lebih besar atau lebih kecil daripada nilai tertentu).
- Ujian dua hala: Menguji sebarang perbezaan yang signifikan tanpa mengira arah.
Masukkan Tahap Kepentingan (( \alpha )):
- Nilai antara 0 dan 1 (pilihan biasa adalah 0.05, 0.01, 0.10).
- Mewakili kebarangkalian menolak hipotesis nol apabila ia benar (Ralat Jenis I).
Masukkan Darjah Kebebasan (jika berkenaan):
- Diperlukan untuk ujian t dan ujian Chi-kuadrat.
- Untuk ujian t: ( df = n - 1 ), di mana ( n ) adalah saiz sampel.
- Untuk ujian Chi-kuadrat: ( df = ) bilangan kategori tolak 1.
Kira:
- Klik butang Kira untuk mendapatkan nilai kritikal.
- Hasilnya akan memaparkan nilai kritikal yang sepadan dengan input anda.

Formula

Nilai Kritikal Ujian Z

Untuk taburan normal standard:

Ujian satu hala: $Z_c = \Phi^{-1}(1 - \alpha)$
Ujian dua hala: $Z_c = \Phi^{-1}\left(1 - \dfrac{\alpha}{2}\right)$

Di mana:

( \Phi^{-1} ) adalah fungsi pengagihan kumulatif terbalik (fungsi kuantil) bagi taburan normal standard.

Nilai Kritikal Ujian t

Untuk taburan t dengan ( df ) darjah kebebasan:

Ujian satu hala: $t_c = t^{-1}(1 - \alpha, df)$
Ujian dua hala: $t_c = t^{-1}\left(1 - \dfrac{\alpha}{2}, df\right)$

Di mana:

( t^{-1}(p, df) ) adalah kuantil p bagi taburan t dengan ( df ) darjah kebebasan.

Nilai Kritikal Ujian Chi-kuadrat

Untuk taburan Chi-kuadrat dengan ( df ) darjah kebebasan:

Ujian satu hala: $\chi^2_c = \chi^2_{1 - \alpha, df}$
Ujian dua hala (memberikan kedua-dua nilai kritikal bawah dan atas):
- Nilai kritikal bawah: $\chi^2_{\text{lower}} = \chi^2_{\alpha/2, df}$
- Nilai kritikal atas: $\chi^2_{\text{upper}} = \chi^2_{1 - \alpha/2, df}$

Di mana:

( \chi^2_{p, df} ) adalah kuantil p bagi taburan Chi-kuadrat.

Pengiraan

Kalkulator melakukan langkah-langkah berikut:

Pengesahan Input:
- Memeriksa bahawa ( \alpha ) berada antara 0 dan 1 (0 < ( \alpha ) < 1).
- Memastikan ( df ) adalah integer positif (untuk ujian t dan ujian Chi-kuadrat).
Menyesuaikan Tahap Kepentingan untuk Jenis Hala:
- Untuk ujian dua hala, ( \alpha ) dibahagikan dengan 2.
Mengira Nilai Kritikal:
- Menggunakan fungsi pengagihan statistik untuk mencari nilai kritikal.
- Memastikan ketepatan walaupun untuk nilai ( \alpha ) yang ekstrem dan ( df ).
Memaparkan Hasil:
- Menyajikan nilai kritikal yang dibundarkan kepada empat tempat perpuluhan.
- Untuk ujian Chi-kuadrat dua hala, kedua-dua nilai kritikal bawah dan atas disediakan.

Kes Kasus dan Pertimbangan

Tahap Kepentingan Ekstrem (( \alpha ) hampir 0 atau 1):
- Nilai kritikal menghampiri infiniti apabila ( \alpha ) menghampiri 0.
- Apabila ( \alpha ) sangat kecil (contohnya, kurang daripada ( 10^{-10} )), nilai kritikal mungkin tidak terhingga atau tidak ditakrifkan.
- Penanganan: Kalkulator akan memaparkan 'Infinity' atau 'Undefined' untuk kes seperti itu. Pengguna harus mentafsir hasil ini dengan berhati-hati dan mempertimbangkan sama ada tahap kepentingan yang ekstrem seperti itu sesuai untuk analisis mereka.
Darjah Kebebasan yang Besar (( df )):
- Apabila ( df ) meningkat, taburan t dan taburan Chi-kuadrat menghampiri taburan normal.
- Untuk ( df ) yang sangat besar, nilai kritikal mungkin menjadi tidak ditakrifkan kerana had pengiraan.
- Penanganan: Kalkulator memberikan amaran apabila ( df ) melebihi had pengiraan praktikal. Pertimbangkan untuk menggunakan ujian Z sebagai anggaran dalam kes seperti itu.
Darjah Kebebasan yang Kecil (( df \leq 1 )):
- Untuk ( df = 1 ), taburan t dan taburan Chi-kuadrat mempunyai ekor yang berat.
- Nilai kritikal boleh menjadi sangat besar atau tidak ditakrifkan.
- Penanganan: Kalkulator memberi amaran kepada pengguna jika ( df ) terlalu kecil untuk hasil yang boleh dipercayai.
Ujian Satu Hala vs. Ujian Dua Hala:
- Memilih jenis hala yang betul adalah penting untuk nilai kritikal yang tepat.
- Penyalahgunaan boleh membawa kepada kesimpulan yang salah dalam ujian hipotesis.
- Panduan: Pastikan soalan penyelidikan anda selaras dengan jenis hala yang dipilih.

Kes Penggunaan

Nilai kritikal digunakan di pelbagai domain:

Penyelidikan Akademik:
- Menguji hipotesis dalam eksperimen dan kajian.
- Menentukan signifikansi statistik hasil.
Jaminan Kualiti:
- Memantau proses pengeluaran.
- Menggunakan carta kawalan untuk mengesan anomali.
Kesihatan dan Perubatan:
- Menilai keberkesanan rawatan atau ubat baru.
- Menganalisis hasil percubaan klinikal.
Kewangan dan Ekonomi:
- Menilai tren pasaran dan petunjuk ekonomi.
- Membuat keputusan pelaburan berdasarkan data.

Alternatif

nilai-p:
- Kelebihan:
  - Memberikan kebarangkalian tepat untuk memperoleh statistik ujian sekurang-kurangnya sama ekstrem dengan nilai yang diperhatikan.
  - Membenarkan keputusan yang lebih nuansa berbanding dengan pemotongan ketat.
- Kekurangan:
  - Boleh disalah tafsir; nilai-p yang kecil tidak mengukur saiz kesan atau kepentingannya.
  - Bergantung pada saiz sampel; sampel besar mungkin menghasilkan nilai-p yang kecil untuk kesan yang remeh.
Julat Keyakinan:
- Kelebihan:
  - Menawarkan julat nilai di mana parameter sebenar mungkin jatuh.
  - Memberikan maklumat tentang ketepatan anggaran.
- Kekurangan:
  - Tidak digunakan secara langsung untuk ujian hipotesis.
  - Tafsiran boleh menjadi mencabar jika julat keyakinan bertindih.
Kaedah Bayesian:
- Kelebihan:
  - Menggabungkan pengetahuan atau kepercayaan terdahulu ke dalam analisis.
  - Memberikan pengagihan kebarangkalian bagi anggaran parameter.
- Kekurangan:
  - Memerlukan spesifikasi pengagihan terdahulu, yang boleh menjadi subjektif.
  - Memerlukan pengiraan yang intensif untuk model yang kompleks.
Ujian Non-parametrik:
- Kelebihan:
  - Tidak mengandaikan pengagihan tertentu.
  - Berguna apabila data tidak memenuhi andaian ujian parametrik.
- Kekurangan:
  - Umumnya kurang berkuasa berbanding ujian parametrik apabila andaian dipenuhi.
  - Tafsiran hasil boleh menjadi kurang jelas.

Sejarah

Perkembangan nilai kritikal berkait rapat dengan evolusi inferens statistik:

Awal Abad ke-20:
- Karl Pearson memperkenalkan ujian Chi-kuadrat pada tahun 1900, meletakkan asas untuk ujian kesesuaian.
- William Gosset (di bawah nama samaran "Student") mengembangkan taburan t pada tahun 1908 untuk saiz sampel kecil.
Ronald Fisher:
- Pada tahun 1920-an, Fisher memformalkan konsep ujian hipotesis statistik.
- Memperkenalkan istilah "tahap kepentingan" dan menekankan pemilihan nilai kritikal yang sesuai.
Kemajuan dalam Pengiraan:
- Kemunculan komputer membolehkan pengiraan nilai kritikal yang tepat untuk pelbagai pengagihan.
- Perisian statistik kini menyediakan hasil yang cepat dan tepat, memudahkan penggunaan yang meluas dalam penyelidikan.

Contoh

Contoh 1: Mengira Nilai Kritikal Ujian Z (Satu hala)

Senario: Sebuah syarikat ingin menguji sama ada proses baru mengurangkan masa pengeluaran purata. Mereka menetapkan ( \alpha = 0.05 ).

Penyelesaian:

Nilai kritikal: $Z_c = \Phi^{-1}(1 - \alpha) = \Phi^{-1}(0.95) \approx 1.6449$

Contoh Kod:

Python

1import scipy.stats as stats
2
3alpha = 0.05
4Z_c = stats.norm.ppf(1 - alpha)
5print(f"Nilai Kritikal (Z_c): {Z_c:.4f}")
6

JavaScript

1// Contoh JavaScript untuk nilai kritikal ujian Z
2function calculateZCriticalValue(alpha) {
3  return jStat.normal.inv(1 - alpha, 0, 1);
4}
5
6const alpha = 0.05;
7const Z_c = calculateZCriticalValue(alpha);
8console.log(`Nilai Kritikal (Z_c): ${Z_c.toFixed(4)}`);
9

Nota: Memerlukan perpustakaan jStat untuk fungsi statistik.

Excel

1' Formula Excel untuk nilai kritikal ujian Z (satu hala)
2' Dalam sel, masukkan:
3=NORM.S.INV(1 - 0.05)
4
5' Hasil:
6' Mengembalikan 1.6449
7

Contoh 2: Mengira Nilai Kritikal Ujian t (Dua hala)

Senario: Seorang penyelidik menjalankan eksperimen dengan 20 peserta (( df = 19 )) dan menggunakan ( \alpha = 0.01 ).

Penyelesaian:

Nilai kritikal: $t_c = t^{-1}\left(1 - \dfrac{\alpha}{2}, df\right) = t^{-1}(0.995, 19) \approx 2.8609$

Contoh Kod:

R

1alpha <- 0.01
2df <- 19
3t_c <- qt(1 - alpha / 2, df)
4print(paste("Nilai Kritikal (t_c):", round(t_c, 4)))
5

MATLAB

1alpha = 0.01;
2df = 19;
3t_c = tinv(1 - alpha / 2, df);
4fprintf('Nilai Kritikal (t_c): %.4f\n', t_c);
5

JavaScript

1// Contoh JavaScript untuk nilai kritikal ujian t
2function calculateTCriticalValue(alpha, df) {
3  return jStat.studentt.inv(1 - alpha / 2, df);
4}
5
6const alpha = 0.01;
7const df = 19;
8const t_c = calculateTCriticalValue(alpha, df);
9console.log(`Nilai Kritikal (t_c): ${t_c.toFixed(4)}`);
10

Nota: Memerlukan perpustakaan jStat untuk fungsi statistik.

Excel

1' Formula Excel untuk nilai kritikal ujian t (dua hala)
2' Dalam sel, masukkan:
3=T.INV.2T(0.01, 19)
4
5' Hasil:
6' Mengembalikan 2.8609
7

Contoh 3: Mengira Nilai Kritikal Ujian Chi-kuadrat (Dua hala)

Senario: Seorang penganalisis menguji kesesuaian data yang diperhatikan dengan frekuensi yang dijangkakan merentasi 5 kategori (( df = 4 )) pada ( \alpha = 0.05 ).

Penyelesaian:

Nilai kritikal bawah: $\chi^2_{\text{lower}} = \chi^2_{\alpha/2, df} = \chi^2_{0.025, 4} \approx 0.7107$
Nilai kritikal atas: $\chi^2_{\text{upper}} = \chi^2_{1 - \alpha/2, df} = \chi^2_{0.975, 4} \approx 11.1433$

Contoh Kod:

Python

1import scipy.stats as stats
2
3alpha = 0.05
4df = 4
5chi2_lower = stats.chi2.ppf(alpha / 2, df)
6chi2_upper = stats.chi2.ppf(1 - alpha / 2, df)
7print(f"Nilai Kritikal Bawah: {chi2_lower:.4f}")
8print(f"Nilai Kritikal Atas: {chi2_upper:.4f}")
9

MATLAB

1alpha = 0.05;
2df = 4;
3chi2_lower = chi2inv(alpha / 2, df);
4chi2_upper = chi2inv(1 - alpha / 2, df);
5fprintf('Nilai Kritikal Bawah: %.4f\n', chi2_lower);
6fprintf('Nilai Kritikal Atas: %.4f\n', chi2_upper);
7

JavaScript

1// Contoh JavaScript untuk nilai kritikal ujian Chi-kuadrat
2function calculateChiSquaredCriticalValues(alpha, df) {
3  const lower = jStat.chisquare.inv(alpha / 2, df);
4  const upper = jStat.chisquare.inv(1 - alpha / 2, df);
5  return { lower, upper };
6}
7
8const alpha = 0.05;
9const df = 4;
10const chi2_vals = calculateChiSquaredCriticalValues(alpha, df);
11console.log(`Nilai Kritikal Bawah: ${chi2_vals.lower.toFixed(4)}`);
12console.log(`Nilai Kritikal Atas: ${chi2_vals.upper.toFixed(4)}`);
13

Nota: Memerlukan perpustakaan jStat untuk fungsi statistik.

Excel

1' Formula Excel untuk nilai kritikal ujian Chi-kuadrat (dua hala)
2' Nilai kritikal bawah (dalam sel):
3=CHISQ.INV(0.025, 4)
4
5' Nilai kritikal atas (dalam sel lain):
6=CHISQ.INV(0.975, 4)
7
8' Hasil:
9' Nilai Kritikal Bawah: 0.7107
10' Nilai Kritikal Atas: 11.1433
11

Contoh 4: Menangani Nilai Ekstrem (Kes Kasus)

Senario: Sebuah ujian dijalankan dengan tahap kepentingan yang sangat kecil ( \alpha = 0.0001 ) dan ( df = 1 ).

Penyelesaian:

Untuk ujian t satu hala: $t_c = t^{-1}(1 - \alpha, df)$
Nilai kritikal menghampiri nombor yang sangat besar.

Contoh Kod (Python):

1import scipy.stats as stats
2
3alpha = 0.0001
4df = 1
5t_c = stats.t.ppf(1 - alpha, df)
6print(f"Nilai Kritikal (t_c): {t_c}")
7

Hasil:

Keluaran akan menunjukkan nilai kritikal yang sangat besar, menunjukkan bahawa dengan ( \alpha ) yang sangat kecil dan ( df ) yang rendah, nilai kritikal adalah sangat tinggi, mungkin menghampiri infiniti. Ini menunjukkan bagaimana input yang ekstrem boleh membawa kepada cabaran pengiraan.

Penanganan dalam Kalkulator:

Kalkulator akan mengembalikan 'Infinity' atau 'Undefined' untuk kes seperti itu dan menasihati pengguna untuk mempertimbangkan menyesuaikan tahap kepentingan atau menggunakan kaedah alternatif.

Visualisasi

Memahami nilai kritikal dibantu dengan memvisualisasikan lengkung pengagihan dan kawasan penolakan yang diwarnakan.

Taburan Normal (Ujian Z)

0 1.96 Taburan Normal Standard Kawasan Penolakan Kawasan Penerimaan Nilai Kritikal

Diagram SVG yang menggambarkan taburan normal standard dengan nilai kritikal yang ditandakan. Kawasan di luar nilai kritikal mewakili kawasan penolakan. Paksi x mewakili skor z, dan paksi y mewakili fungsi ketumpatan kebarangkalian f(z).

Taburan t

0 -2.101 2.101 Taburan t (df = 20) Kawasan Penolakan Kiri Kawasan Penolakan Kanan Kawasan Penerimaan Nilai Kritikal Nilai Kritikal

Diagram SVG yang menunjukkan taburan t untuk darjah kebebasan yang ditentukan dengan nilai kritikal yang ditandakan. Perlu diingat, taburan t mempunyai ekor yang lebih berat berbanding taburan normal.

Taburan Chi-kuadrat

χ² Kebarangkalian Ketumpatan Taburan Chi-kuadrat Ujian dua hala

Diagram SVG yang menggambarkan taburan Chi-kuadrat dengan nilai kritikal bawah dan atas yang ditandakan untuk ujian dua hala. Taburan ini condong ke kanan.

Nota: Diagram SVG disematkan dalam kandungan untuk meningkatkan pemahaman. Setiap diagram dilabel dengan tepat, dan warna dipilih untuk menjadi pelengkap kepada Tailwind CSS.

Rujukan

Pearson, K. (1900). On the Criterion that a Given System of Deviations from the Probable in the Case of a Correlated System of Variables is Such that it Can be Reasonably Supposed to Have Arisen from Random Sampling. Philosophical Magazine Series 5, 50(302), 157–175. Pautan
Student (Gosset, W. S.) (1908). The Probable Error of a Mean. Biometrika, 6(1), 1–25. Pautan
Fisher, R. A. (1925). Statistical Methods for Research Workers. Edinburgh: Oliver & Boyd.
NIST/SEMATECH e-Handbook of Statistical Methods. Nilai Kritikal. Pautan
Wikipedia. Nilai Kritikal. Pautan

Pengira Nilai Kritikal untuk Ujian Statistik dan Analisis

Nilai Kritikal

Dokumentasi