Доверительный интервал представляет собой диапазон значений, который с определенной вероятностью содержит истинный параметр генеральной совокупности. Построение доверительных интервалов является важным инструментом статистического анализа и оценки точности результатов.

Содержание

Основные понятия

ТерминОпределение
Доверительный уровеньВероятность, с которой интервал содержит истинный параметр (обычно 90%, 95% или 99%)
Точечная оценкаВыборочная статистика, используемая для оценки параметра
Предельная ошибкаПоловина ширины доверительного интервала

Пошаговая методика построения

1. Определение параметра оценки

  • Среднее значение
  • Доля
  • Разность средних
  • Коэффициент регрессии

2. Выбор доверительного уровня

  1. Определите необходимый уровень надежности (обычно 95%)
  2. Найдите соответствующее критическое значение z или t
  3. Для нормального распределения используйте z-статистику
  4. Для малых выборок (n < 30) применяйте t-распределение

3. Расчет стандартной ошибки

ПараметрФормула стандартной ошибки
СреднееSE = σ/√n (σ - стандартное отклонение)
ДоляSE = √(p(1-p)/n)
Разность среднихSE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂)

Формулы доверительных интервалов

Для среднего значения

  • При известном σ: x̄ ± z*(σ/√n)
  • При неизвестном σ: x̄ ± t*(s/√n)
  • Для малых выборок: коррекция на (n-1) степеней свободы

Для пропорции

  1. p̂ ± z*√(p̂(1-p̂)/n)
  2. Для малых выборок используйте поправку на непрерывность
  3. При p близких к 0 или 1 применяйте специальные методы

Практический пример расчета

ШагДействие
1Выборка: n=100, x̄=50, s=10
2Доверительный уровень 95% → z=1.96
3SE = 10/√100 = 1
4Предельная ошибка = 1.96*1 = 1.96
5Доверительный интервал: 50 ± 1.96 → (48.04, 51.96)

Использование статистических пакетов

  • R: t.test() или prop.test()
  • Python: scipy.stats.norm.interval()
  • SPSS: Анализ → Описательные статистики → Исследовать
  • Excel: ДОВЕРИТ.НОРМ() или ДОВЕРИТ.СТЬЮДЕНТ()

Интерпретация результатов

  1. Ширина интервала зависит от объема выборки и изменчивости данных
  2. Более высокий доверительный уровень дает более широкий интервал
  3. Доверительный интервал не означает вероятность для параметра
  4. Перекрытие интервалов не всегда свидетельствует о незначимости различий

Частые ошибки

  • Использование z-статистики вместо t для малых выборок
  • Неучет поправок для пропорций близких к 0 или 1
  • Интерпретация доверительного интервала как области значений выборки
  • Игнорирование предположений о нормальности распределения

Важные замечания

При построении доверительных интервалов для сложных статистик (медианы, коэффициентов регрессии) могут потребоваться специальные методы, такие как бутстреп. Для непараметрических данных следует использовать методы, не зависящие от предположения о нормальности распределения.

Запомните, а то забудете

Другие статьи

Производство как ИП: руководство по организации и прочее