ex7.A.6 組になった標本に関する片側検定

はじめに

「入門・演習 数理統計」の演習問題の自作解答を紹介します。

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$\newcommand{\lnl}{\\[8pt]}$ $\newcommand{\Lnl}{\\[18pt]}$ $\newcommand{\delt}{\mathrm{d}}$ $\newcommand{\comb}{\mathrm{C}}$ $\DeclareMathOperator*{\ssum}{\Sigma}$ $\DeclareMathOperator*{\sprod}{\Pi}$

ex7.A.6

標本間がペアになっているので, その差を1標本とみなして平均に関する検定を行う.
各患者の授薬前後の差(授薬後-授薬前)を$X_i$とすると,

$
\begin{array}{|c||*{10}{c|}|c|} \hline
\text{患者}i&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10&\text{計} \\\hline
\text{授薬前(1)}&152&162&158&141&135&133&156&139&152&122&\text{–} \\\hline
\text{授薬後(2)}&138&163&124&139&106&138&128&142&149&125&\text{–}\\ \hline
\text{(2)-(1)}X_i&-14&1&-34&-2&-29&5&-28&3&-3&3&\overline{X}= -9.8
\\ \hline
\end{array}
$

また, $X_i$に関して不偏標本分散$U^2$を求めると,

\begin{align}
U^2 = \frac{1}{10-1}\sum_{i=1}^{10} \left(X_i – \overline{X}\right)^2 \fallingdotseq 230.4
\end{align}

となる.真の授薬前後の差を$\mu$としたとき,
帰無仮説$H_0: \mu \ge 0 $ , 対立仮説$H_1: \mu < 0$とする検定を行う. テキスト(7.4.2)(ii)(b)より,

\begin{align} T = \frac{-9.8-0}{\sqrt{\cfrac{230.4}{10}}} \fallingdotseq -2.042 \end{align}
としたとき,$T < -t_{9,\alpha}$ならば帰無仮説$H_0$を棄却する.ただし, $\alpha$は検定水準である. 統計表より
\begin{align} t_{9,0.05} = 1.833 , t_{9,0.025} = 2.262 \end{align}
であることから, 有意確率$p$は,
\begin{align} 0.025 < p < 0.05 \end{align}
となる.