اختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة
اختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة هو اختبار رتب لا معلمي لاختبار الفرضيات الإحصائية، يُستخدم إما لاختبار موقع مجتمع إحصائي بناءً على عينة من البيانات، أو لمقارنة مواقع مجتمعين إحصائيين باستخدام عينتين متطابقتين. [ 1 ] يؤدي اختبار العينة الواحدة غرضًا مشابهًا لاختبار t للطالب لعينة واحدة . [ 2 ] أما بالنسبة لعينتين متطابقتين، فهو اختبار فرق مزدوج مثل اختبار t للطالب المزدوج (المعروف أيضًا باسم " اختبار t للأزواج المتطابقة" أو " اختبار t للعينات المترابطة"). يُعد اختبار ويلكوكسون بديلاً جيدًا لاختبار t عندما لا يمكن افتراض التوزيع الطبيعي للفروق بين الأفراد المزدوجين. بدلاً من ذلك، يفترض فرضية أضعف مفادها أن توزيع هذا الفرق متماثل حول قيمة مركزية، ويهدف إلى اختبار ما إذا كانت هذه القيمة المركزية تختلف اختلافًا معنويًا عن الصفر. يُعد اختبار ويلكوكسون بديلاً أكثر قوة لاختبار الإشارة لأنه يأخذ في الاعتبار حجم الاختلافات، ولكنه يتطلب هذا الافتراض القوي إلى حد ما للتناظر.
تاريخ
سُمّي الاختبار نسبةً إلى فرانك ويلكوكسون (1892-1965) الذي اقترحه، في بحثٍ واحد، إلى جانب اختبار مجموع الرتب لعينتين مستقلتين. [ 3 ] وقد شاع استخدام هذا الاختبار بفضل سيدني سيجل (1956) في كتابه المرجعي المؤثر حول الإحصاءات اللامعلمية. [ 4 ] استخدم سيجل الرمز T لإحصائية الاختبار، ولذلك يُشار إلى الاختبار أحيانًا باسم اختبار ويلكوكسون T.
إجراء الاختبار
يوجد نوعان من اختبار الرتب الموقعة. من الناحية النظرية، يُعد اختبار العينة الواحدة أكثر جوهرية، لأن اختبار العينات المزدوجة يُجرى بتحويل البيانات إلى حالة اختبار العينة الواحدة. مع ذلك، فإن معظم التطبيقات العملية لاختبار الرتب الموقعة تنشأ من بيانات مزدوجة.
في اختبار العينات المزدوجة، تتكون البيانات من عينةكل نقطة بيانات في العينة عبارة عن زوج من القياسات. في أبسط الحالات، تكون القياسات على مقياس فترات . عندئذٍ، يمكن تحويلها إلى أعداد حقيقية ، ويتم تحويل اختبار العينة المزدوجة إلى اختبار عينة واحدة عن طريق استبدال كل زوج من الأرقام.باختلافها[ 5 ] بشكل عام ، يجب أن يكون من الممكن ترتيب الاختلافات بين الأزواج. وهذا يتطلب أن تكون البيانات على مقياس متري مرتب ، وهو نوع من المقاييس يحمل معلومات أكثر من المقياس الترتيبي، ولكنه قد يحمل معلومات أقل من مقياس الفترات. [ 6 ]
بيانات اختبار العينة الواحدة هي عينة يكون فيها كل مشاهدة عبارة عن رقم حقيقي:لتبسيط الأمر، افترض أن للمشاهدات في العينة قيمًا مطلقة مميزة، وأنه لا توجد مشاهدة تساوي صفرًا. (تُسبب الأصفار والقيم المتساوية عدة تعقيدات؛ انظر أدناه). يُجرى الاختبار كما يلي: [ 7 ] [ 8 ]
- الحوسبة
- نوعواستخدم هذه القائمة المصنفة لتحديد الرتب: رتبة أصغر قيمة هي واحد، ورتبة القيمة الأصغر التالية هي اثنان، وهكذا.
- يتركلنرمز إلى دالة الإشارة :لوولوإحصائية الاختبار هي مجموع الرتب الموقعة:
- قم بإنتاجالقيمة السالبة عن طريق المقارنةإلى توزيعها في ظل الفرضية الصفرية.
تم تحديد الرتب بحيثهو عددوالتيبالإضافة إلى ذلك، إذا {1, ..., n} → {1, ..., n} بحيث، ثمللجميع.
مجموع الرتب الموقعةيرتبط ارتباطًا وثيقًا بإحصائيتين اختباريتين أخريين. مجموع الرتب الموجبةومجموع الرتب السالبةيتم تعريفها بواسطة [ 9 ] لأنيساوي مجموع جميع الرتب، وهوترتبط هذه الإحصائيات الثلاث بما يلي: [ 9 ] لأن،، وإذا كانت تحمل نفس المعلومات، فيمكن استخدام أي منها كإحصائية اختبار.
يُفسَّر مجموع الرتب الموجبة ومجموع الرتب السالبة تفسيرات بديلة مفيدة للنظرية الكامنة وراء الاختبار. عرّف متوسط والشيكونثم: [ 10 ]
الفرضيات الصفرية والبديلة
اختبار العينة الواحدة
يمكن استخدام اختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة لعينة واحدة لاختبار ما إذا كانت البيانات تنتمي إلى مجتمع متماثل ذي مركز محدد (يتوافق مع الوسيط ، والمتوسط، والوسيط الزائف ). [ 11 ] إذا كان مركز المجتمع معروفًا، فيمكن استخدامه لاختبار ما إذا كانت البيانات متماثلة حول مركزها. [ 12 ]
لشرح الفرضية الصفرية والفرضية البديلة بشكل رسمي، افترض أن البيانات تتكون من عينات مستقلة وموزعة توزيعًا متطابقًا من توزيع معين.. لوإذا افترضنا أنها متناظرة، فإن الفرضيات الصفرية والبديلة هي التالية: [ 13 ]
- الفرضية الصفرية H 0
- متناظر حول.
- الفرضية البديلة أحادية الجانب H 1
- متناظر حول.
- الفرضية البديلة أحادية الجانب H 2
- متناظر حول.
- الفرضية البديلة ذات الجانبين H 3
- متناظر حول.
بالإضافة إلى ذلك، ثمهو الوسيط لـإذا كان هذا الوسيط فريدًا، فإن اختبار ويلكوكسون لمجموع الرتب الموقعة يصبح اختبارًا لموقع الوسيط. [ 14 ] عندما يكون متوسطإذا تم تعريف المتوسط، فإن المتوسط هووالاختبار هو أيضاً اختبار لموقع المتوسط. [ 7 ]
يمكن إضعاف فرضية أن البيانات مستقلة ومتطابقة التوزيع. يمكن أخذ كل نقطة بيانات من توزيع مختلف، طالما يُفترض أن جميع التوزيعات متصلة ومتماثلة حول نقطة مشتركة.لا يُشترط أن تكون نقاط البيانات مستقلة طالما أن التوزيع الشرطي لكل مشاهدة، بالنظر إلى المشاهدات الأخرى، متناظر حول[ 15 ]
اختبار البيانات المزدوجة
بما أن اختبار البيانات المزدوجة ينشأ من حساب الفروق المزدوجة، فإنه يمكن اشتقاق فرضياته الصفرية والبديلة من فرضيات اختبار العينة الواحدة. وفي كلتا الحالتين، تصبح هذه الفرضيات تأكيدات حول سلوك الفروق..
يتركليكن التوزيع التراكمي المشترك للأزواجإذا افترضنا وجودبحيثمتناظر حول، الفرضيات الصفرية والبديلة هي: [ 16 ] [ 17 ]
- الفرضية الصفرية H 0
- الملاحظاتمتناظرة حول.
- الفرضية البديلة أحادية الجانب H 1
- الملاحظاتمتناظرة حول.
- الفرضية البديلة أحادية الجانب H 2
- الملاحظاتمتناظرة حول.
- الفرضية البديلة ذات الجانبين H 3
- الملاحظاتمتناظرة حول.
ويمكن التعبير عن ذلك بشكل مباشر أكثر من حيث الأزواج الأصلية: [ 18 ]
- الفرضية الصفرية H 0
- الملاحظاتقابلة للتبادل ، مما يعني أنولها نفس التوزيع. أو بعبارة أخرى،.
- الفرضية البديلة أحادية الجانب H 1
- بالنسبة للبعضالأزواجولها نفس التوزيع.
- الفرضية البديلة أحادية الجانب H 2
- بالنسبة للبعضالأزواجولها نفس التوزيع.
- الفرضية البديلة ذات الجانبين H 3
- بالنسبة للبعضالأزواجولها نفس التوزيع.
يمكن أن تنشأ الفرضية الصفرية للتبادلية من تجربة أزواج متطابقة تضم مجموعة معالجة ومجموعة ضابطة. يؤدي التوزيع العشوائي للمعالجة والضابطة داخل كل زوج إلى جعل الملاحظات قابلة للتبادل. بالنسبة للتوزيع القابل للتبادل،له نفس التوزيع مثلوبالتالي، في ظل الفرضية الصفرية، يكون التوزيع متماثلاً حول الصفر. [ 18 ]
أصفار وتعادلات
في البيانات الحقيقية، يحدث أحيانًا أن تكون هناك ملاحظةفي العينة التي تساوي صفرًا أو زوجًامعقد يحدث أيضًا وجود مشاهدات متعادلة. وهذا يعني أنه بالنسبة لبعضلدينا(في حالة العينة الواحدة) أو(في حالة العينة المزدوجة). وهذا شائعٌ بشكل خاص للبيانات المنفصلة. عندما يحدث هذا، يكون إجراء الاختبار المحدد أعلاه غير مُعرَّف عادةً لأنه لا توجد طريقة لترتيب البيانات بشكل فريد. (الاستثناء الوحيد هو في حالة وجود مُشاهدة واحدة).(وهو صفر ولا توجد أصفار أخرى أو تعادلات.) لهذا السبب، يجب تعديل إحصائية الاختبار.
أصفار
لم تتناول ورقة ويلكوكسون الأصلية مسألة الملاحظات (أو الفروق في حالة العينة المزدوجة) التي تساوي صفرًا. مع ذلك، أوصى في دراسات لاحقة بحذف الأصفار من العينة. [ 19 ] بعد ذلك، يمكن تطبيق اختبار الرتب الموقعة القياسي على البيانات الناتجة، شريطة عدم وجود قيم متساوية. يُعرف هذا الإجراء الآن بإجراء العينة المُصغّرة.
لاحظ برات [ 20 ] أن إجراء العينة المختزلة قد يؤدي إلى سلوك متناقض. ويقدم المثال التالي: لنفترض أننا في حالة العينة الواحدة ولدينا الملاحظات الثلاث عشرة التالية:
- 0، 2، 3، 4، 6، 7، 8، 9، 11، 14، 15، 17، -18 .
تُزيل عملية تقليل حجم العينة الصفر. أما البيانات المتبقية، فتُعيّن لها الرتب الموقعة:
- 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9، 10، 11، - 12.
قيمة p أحادية الجانب لهذه الدراسة هي:وبالتالي فإن العينة ليست إيجابية بشكل ملحوظ عند أي مستوى دلالةيجادل برات بأنه من المتوقع ألا يؤدي تقليل عدد المشاهدات إلى جعل البيانات تبدو أكثر إيجابية. ومع ذلك، إذا تم تقليل المشاهدة الصفرية بمقدار أقل من 2، أو إذا تم تقليل جميع المشاهدات بمقدار أقل من 1، فإن الرتب الموقعة تصبح:
- - 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9، 10، 11، 12، - 13.
قيمة p أحادية الجانب لهذه الدراسة هي:وبالتالي، سيتم اعتبار العينة إيجابية بشكل ملحوظ عند أي مستوى دلالة.المفارقة هي أنه إذاهو بينوثم يؤدي تقليل حجم عينة غير مهمة إلى ظهورها بشكل إيجابي كبير .
لذلك اقترح برات إجراء الرتبة الصفرية الموقعة. يتضمن هذا الإجراء الأصفار عند ترتيب المشاهدات في العينة. ومع ذلك، فإنه يستبعدها من إحصائية الاختبار، أو بعبارة أخرى، يُعرّفها على النحو التالي:أثبت برات أن إجراء الرتبة الصفرية الموقعة له العديد من السلوكيات المرغوبة التي لا يشترك فيها إجراء العينة المختزلة: [ 21 ]
- إن زيادة القيم المرصودة لا تجعل العينة الإيجابية ذات الدلالة الإحصائية غير ذات دلالة إحصائية، كما أنها لا تجعل العينة غير ذات الدلالة الإحصائية سلبية ذات دلالة إحصائية.
- إذا كان توزيع المشاهدات متماثلاً، فإن قيموالتي لا يرفضها الاختبار تشكل فترة.
- تكون العينة موجبة بشكل كبير، أو غير موجبة بشكل كبير، أو سالبة بشكل كبير، إذا وفقط إذا كانت كذلك عندما يتم تعيين إشارات غير صفرية عشوائية للأصفار، إذا وفقط إذا كانت كذلك عندما يتم استبدال الأصفار بقيم غير صفرية أصغر في القيمة المطلقة من أي ملاحظة غير صفرية.
- لعتبة دلالة ثابتةوبالنسبة لاختبار يتم اختياره عشوائياً ليكون مستواه بالضبطإن احتمال وصف مجموعة من الملاحظات بأنها إيجابية بشكل كبير (على التوالي، سلبية بشكل كبير) هو دالة غير متناقصة (على التوالي، غير متزايدة) للملاحظات.
يلاحظ برات أنه عند دمج إجراء الرتبة الصفرية الموقعة مع إجراء الرتبة المتوسطة لحل التعادلات، فإن الاختبار الناتج يكون اختبارًا متسقًا ضد الفرضية البديلة التي تنص على أنه بالنسبة لجميع،ويختلفان بمقدار ثابت على الأقل مستقل عنو[ 22 ]
إن إجراء الصفر ذو الرتبة الموقعة له عيب يتمثل في أنه عند حدوث الأصفار، يتغير التوزيع الصفري لإحصائية الاختبار، وبالتالي لا يمكن استخدام جداول قيم p .
عندما تكون البيانات على مقياس ليكرت بفئات متساوية التباعد، فإن إجراء الرتبة الموقعة الصفرية من المرجح أن يحافظ على معدل الخطأ من النوع الأول أكثر من إجراء العينة المخفضة. [ 23 ]
من منظور الكفاءة الإحصائية، لا توجد قاعدة مثالية للتعامل مع الأصفار. وقد وجد كونفر أمثلة على الفرضيات الصفرية والبديلة تُظهر أن طريقتي ويلكوكسون وبرات ليستا أفضل من الأخرى بشكلٍ مطلق. عند مقارنة التوزيع المنتظم المتقطع بتوزيع تتزايد فيه الاحتمالات خطيًا من اليسار إلى اليمين، تتفوق طريقة برات على طريقة ويلكوكسون. عند اختبار توزيع ذي الحدين المتمركز عند الصفر لمعرفة ما إذا كانت معلمة كل تجربة برنولي[ 24 ] تتفوق طريقة ويلكوكسون على طريقة برات.
روابط
عندما لا توجد روابط في البيانات، فإن الرتبتُستخدم هذه البيانات لحساب إحصائية الاختبار. في حالة وجود قيم متساوية، لا تُحدد الرتب. هناك منهجان رئيسيان لحل هذه المشكلة.
الإجراء الأكثر شيوعًا للتعامل مع القيم المتساوية، والذي أوصى به ويلكوكسون في الأصل، يُسمى إجراء الرتبة المتوسطة أو إجراء الرتبة الوسطى. يُخصص هذا الإجراء أرقامًا بين 1 و n للمشاهدات، حيث تحصل مشاهدتان على نفس الرقم إذا وفقط إذا كانت لهما نفس القيمة المطلقة. تُسمى هذه الأرقام اصطلاحًا بالرتب، على الرغم من أن مجموعة هذه الأرقام لا تساوي(باستثناء حالة عدم وجود تعادل). يُحسب الترتيب المُسند إلى أي مُشاهدة كمتوسط للترتيبات المُحتملة التي كان سيحصل عليها لو تم حلّ التعادلات بجميع الطرق المُمكنة. بعد إسناد الترتيبات، تُحسب إحصائية الاختبار بالطريقة المُعتادة. [ 25 ] [ 26 ]
على سبيل المثال، لنفترض أن الملاحظات تحقق في هذه الحالة،تم تخصيص المرتبة 1 له،ويتم تحديد الرتب،تم تخصيص الرتبة الرابعة له، و،، ويتم تحديد الرتببصورة رسمية، لنفترض أن هناك مجموعة من المشاهدات لها جميعًا نفس القيمة المطلقة، الذي - التيتكون القيم المطلقة للملاحظات أقل منوذلكتكون القيمة المطلقة للملاحظات أقل من أو تساويإذا كانت القيم المطلقة للمشاهدات متساوية.إذا انكسرت هذه الملاحظات، فستحتل هذه الملاحظات مراتبخلالوبالتالي، فإن إجراء الترتيب المتوسط يمنحهم الترتيب.
في ظل إجراء متوسط الرتب، يختلف التوزيع الصفري في حالة وجود قيم متساوية. [ 27 ] [ 28 ] كما أن لإجراء متوسط الرتب بعض العيوب المشابهة لتلك الخاصة بإجراء العينة المختزلة للأصفار. من الممكن أن يُحكم على عينة ما بأنها إيجابية بشكل دال إحصائيًا بواسطة إجراء متوسط الرتب؛ ولكن زيادة بعض القيم لكسر القيم المتساوية، أو كسرها بأي شكل من الأشكال، ينتج عنه عينة يحكم عليها الاختبار بأنها غير دالة إحصائيًا. [ 29 ] [ 30 ] ومع ذلك، فإن زيادة جميع القيم المرصودة بنفس المقدار لا يمكن أن تحول نتيجة إيجابية دالة إحصائيًا إلى نتيجة غير دالة إحصائيًا، ولا نتيجة غير دالة إحصائيًا إلى نتيجة سلبية دالة إحصائيًا. علاوة على ذلك، إذا كانت المشاهدات موزعة بشكل متماثل، فإن قيموالتي لا يرفضها الاختبار تشكل فترة. [ 31 ] [ 32 ]
الخيار الشائع الآخر للتعامل مع حالات التعادل هو إجراء كسر التعادل. في إجراء كسر التعادل، يتم تعيين رتب مميزة للملاحظات في المجموعة.يعتمد ترتيب المشاهدة على قيمتها المطلقة وقاعدة كسر التعادل. تُعطى المشاهدات ذات القيم المطلقة الأصغر رتبًا أصغر دائمًا، كما هو الحال في اختبار مجموع الرتب القياسي. تُستخدم قاعدة كسر التعادل لتعيين رتب للمشاهدات ذات القيمة المطلقة نفسها. من مزايا قواعد كسر التعادل أنها تسمح باستخدام الجداول القياسية لحساب قيم p . [ 33 ]
يكسر كسر التعادل العشوائي التعادلات بشكل عشوائي. في ظل كسر التعادل العشوائي، يكون التوزيع الصفري هو نفسه كما في حالة عدم وجود تعادلات، لكن نتيجة الاختبار لا تعتمد فقط على البيانات، بل على اختيارات عشوائية إضافية. ينتج عن إجراء متوسط الرتب حساب متوسط الرتب على الاختيارات العشوائية الممكنة. [ 29 ] يمكن أيضًا الإبلاغ عن احتمال الرفض على جميع الاختيارات العشوائية. [ 34 ] يتميز كسر التعادل العشوائي بأن احتمال الحكم على العينة بأنها إيجابية بشكل كبير لا يتناقص عند زيادة بعض المشاهدات. [ 35 ] يكسر كسر التعادل المحافظ التعادلات لصالح الفرضية الصفرية. عند إجراء اختبار من جانب واحد حيث تكون القيم السالبةتميل القيم الأكثر أهمية إلى أن تكون أكثر أهمية، ويتم كسر التعادلات عن طريق إعطاء رتب أقل للملاحظات السلبية ورتب أعلى للملاحظات الإيجابية. عندما يُظهر الاختبار قيمًا موجبة لـعند وجود قيم مطلقة كبيرة، يتم كسر التعادلات في الاتجاه المعاكس، وعندما تكون القيم المطلقة كبيرة لـإذا كانت ذات أهمية، يتم كسر التعادلات من أجل تحقيقأصغر ما يمكن. يلاحظ برات أنه عندما تكون حالات التعادل محتملة، فإن إجراء كسر التعادل المحافظ "من المفترض أن يكون ذا قوة منخفضة، لأنه يرقى إلى كسر جميع حالات التعادل لصالح الفرضية الصفرية". [ 36 ]
قد لا تتوافق طريقة حساب متوسط الرتب مع طرق حسم التعادل. يقدم برات المثال التالي. [ 29 ] لنفترض أن المشاهدات هي:
- 1، 1، 1، 1، 2، 3، -4 .
تُعيّن عملية الترتيب المتوسط هذه الرتب الموقعة
- 2.5، 2.5، 2.5، 2.5، 5، 6، -7 .
هذه العينة إيجابية بشكل ملحوظ على مستوى أحادي الجانبمن ناحية أخرى، فإن أي قاعدة لكسر التعادل ستحدد الرتب
- 1، 2، 3، 4، 5، 6، -7 .
على نفس المستوى الأحادي الجانبهذا ليس ذا أهمية.
هناك خياران آخران للتعامل مع التعادلات يعتمدان على حساب متوسط نتائج كسر التعادل. في طريقة الإحصاء المتوسط ، إحصائية الاختباريتم حساب قيمة p لكل طريقة ممكنة لكسر التعادل، والإحصائية النهائية هي متوسط إحصائيات كسر التعادل. في طريقة الاحتمال المتوسط ، يتم حساب قيمة p لكل طريقة ممكنة لكسر التعادل، وقيمة p النهائية هي متوسط قيم p لكسر التعادل . [ 37 ]
حساب التوزيع الصفري
يتطلب حساب قيم p معرفة توزيعفي ظل الفرضية الصفرية. لا توجد صيغة مغلقة لهذا التوزيع. [ 38 ] ومع ذلك، بالنسبة للقيم الصغيرة لـيمكن حساب التوزيع بدقة. في ظل الفرضية الصفرية التي تنص على أن البيانات متناظرة حول الصفر، كلاحتمالية أن تكون النتيجة موجبة هي نفسها احتمالية أن تكون سالبة. لذلك، فإن احتمالية أنفي ظل الفرضية الصفرية، يساوي عدد تركيبات الإشارات التي تعطيمقسومًا على عدد تركيبات الإشارات الممكنةويمكن استخدام ذلك لحساب التوزيع الدقيق لـفي ظل الفرضية الصفرية. [ 39 ]
حساب توزيعيتطلب النظر في جميع الاحتمالات حسابًاالمجاميع، وهو أمر يصعب حله بالنسبة لجميع القيم باستثناء أصغرهاومع ذلك، توجد علاقة تكرارية فعالة لتوزيع[ 40 ] [ 41 ] تعريفأن يكون عدد تركيبات الإشارات التيوهذا يساوي عدد المجموعات الجزئية منوالتي مجموعها يساويالحالات الأساسية للتكرار هي،للجميع، وللجميعأوالصيغة التكرارية هي الصيغة صحيحة لأن كل مجموعة جزئية منوهو ما يعادلإما لا يحتويوفي هذه الحالة، تُعتبر أيضًا مجموعة فرعية منأو أنها تحتوي على، وفي هذه الحالة إزالةينتج عن المجموعة الفرعية مجموعة فرعية منوهو ما يعادلفي ظل الفرضية الصفرية، تكون دالة الكتلة الاحتمالية لـيرضيالوظيفةيرتبط ارتباطًا وثيقًا بدالة تقسيم الأعداد الصحيحة . [ 42 ]
لوهل الاحتمال هوفي ظل الفرضية الصفرية عندما يكون هناكالملاحظات في العينة، ثميفي بتكرار مماثل: [ 42 ] مع شروط حدودية مماثلة. كما توجد صيغة تكرارية لدالة التوزيع التراكمي[ 42 ]
للأحجام الكبيرة جدًاحتى التكرار المذكور أعلاه بطيء للغاية. في هذه الحالة، يمكن تقريب التوزيع الصفري. التوزيعات الصفرية لـ،، وهي توزيعات طبيعية تقاربياً بمتوسطات وتباينات: [ 43 ]
يمكن الحصول على تقريبات أفضل باستخدام متسلسلات إيدجوورث. يُظهر استخدام متسلسل إيدجوورث من الرتبة الرابعة ما يلي: [ 44 ] [ 45 ] أين إن الأسس التقنية لهذه التوسعات معقدة نوعًا ما، لأن توسعات إيدجوورث التقليدية تنطبق على مجاميع المتغيرات العشوائية المستمرة المستقلة والمتطابقة التوزيع، بينماهو مجموع متغيرات عشوائية منفصلة غير متطابقة التوزيع. ومع ذلك، فإن النتيجة النهائية هي أن التوسع المذكور أعلاه يحتوي على خطأ قدرهتمامًا مثل توسيع إيدجوورث التقليدي من الدرجة الرابعة. [ 44 ]
دالة توليد العزوم لـالصيغة الدقيقة هي: [ 46 ]
عند وجود أصفار واستخدام إجراء الصفر ذي الرتبة الموقعة، أو عند وجود قيم متساوية واستخدام إجراء الرتبة المتوسطة، فإن التوزيع الصفري لـالتغييرات. اشتق كيورتون تقريبًا طبيعيًا لهذه الحالة. [ 47 ] [ 48 ] لنفترض أن العدد الأصلي للملاحظات كانوعدد الأصفار كانتصحيح التعادل هو حيث يكون المجموع على جميع الأحجاملكل مجموعة من الملاحظات المترابطة. توقعلا يزال الصفر، بينما التوقع هويكون لو ثم
الإحصاءات البديلة
عرّف ويلكوكسون [ 49 ] في الأصل إحصائية مجموع رتب ويلكوكسون على النحو التالي:اتبع مؤلفون مبكرون مثل سيجل [ 6 ] منهج ويلكوكسون. وهذا مناسب لاختبارات الفرضيات ثنائية الجانب، ولكنه لا يمكن استخدامه للاختبارات أحادية الجانب.
بدلاً من تعيين رتب بين 1 و n ، من الممكن أيضاً تعيين رتب بين 0 وتُسمى هذه الرتب بالرتب المعدلة . [ 50 ] مجموع الرتب الموقعة المعدل، مجموع الرتب الموجبة المعدلومجموع الرتب السالبة المعدليتم تعريفها بشكل مماثل لـ،، وولكن مع استبدال الرتب العادية بالرتب المعدلة. احتمال أن يكون مجموع عددين مستقلينيمكن تقدير المتغيرات العشوائية الموزعة توزيعًا موجبًا على النحو التالي:[ 51 ] عندما يقتصر النظر على التوزيعات المستمرة، فإن هذا يُعد مقدرًا غير متحيز ذو تباين أدنى لـ[ 52 ]
مثال
| رتب حسب الفرق المطلق |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
هي دالة الإشارة ،هي القيمة المطلقة ، وهذا هو الترتيب . لاحظ أن الزوجين 3 و9 متساويان في القيمة المطلقة. كان من المفترض أن يكون ترتيبهما 1 و2، لذا يحصل كل منهما على متوسط هذين الترتيبين، وهو 1.5.
- أن الوسيط للفروق الزوجية يختلف عن الصفر.
- الالقيمة السالبة لهذه النتيجة هي
حجم التأثير
لحساب حجم التأثير لاختبار الرتب الموقعة، يمكن للمرء استخدام معامل الارتباط الثنائي للرتب .
إذا تم الإبلاغ عن إحصائية الاختبار T ، فإن معامل ارتباط الرتب r يساوي إحصائية الاختبار T مقسومة على مجموع الرتب الكلي S ، أو r = T / S. [ 53 ] باستخدام المثال أعلاه، إحصائية الاختبار هي T = 9. حجم العينة 9، ومجموع الرتب الكلي S = (1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9) = 45. وبالتالي، فإن معامل ارتباط الرتب هو 9/45، أي r = 0.20.
إذا تم الإبلاغ عن إحصائية الاختبار T ، فإن طريقة مكافئة لحساب معامل ارتباط الرتب هي باستخدام الفرق في النسبة بين مجموعي الرتب، وهي صيغة كيربي (2014) البسيطة للفرق. [ 53 ] لنتابع المثال الحالي، حجم العينة هو 9، لذا فإن مجموع الرتب الكلي هو 45. T هو أصغر مجموعي الرتب، لذا فإن T = 3 + 4 + 5 + 6 = 18. من هذه المعلومة وحدها، يمكن حساب مجموع الرتب المتبقي، لأنه المجموع الكلي S ناقص T ، أو في هذه الحالة 45 - 18 = 27. بعد ذلك، نسبتا مجموعي الرتب هما 27/45 = 60% و18/45 = 40%. أخيرًا، معامل ارتباط الرتب هو الفرق بين النسبتين (0.60 ناقص 0.40)، وبالتالي r = 0.20.
تطبيقات البرمجيات
- تتضمن لغة R تطبيقًا للاختبار على النحو التالي ، حيث x و y متجهان متساويان في الطول. [ 54 ]
wilcox.test(x,y,paired=TRUE) - تتضمن مكتبة ALGLIB تطبيق اختبار Wilcoxon للرتب الموقعة في لغات C++ و C# و Delphi و Visual Basic وغيرها.
- ينفذ برنامج GNU Octave إصدارات مختلفة من الاختبار أحادي الطرف وثنائي الطرف في الدالة
wilcoxon_test. - يتضمن SciPy تطبيقًا لاختبار Wilcoxon signed-rank في لغة Python.
- يتضمن Accord.NET تطبيقًا لاختبار Wilcoxon signed-rank في لغة C# لتطبيقات .NET.
- يُطبّق برنامج MATLAB هذا الاختبار باستخدام "اختبار ويلكوكسون لجمع الرتب"، كما
[p,h] = signrank(x,y)يُعيد قيمة منطقية تُشير إلى نتيجة الاختبار. تُشير النتيجة h = 1 إلى رفض الفرضية الصفرية، بينما تُشير النتيجة h = 0 إلى عدم رفض الفرضية الصفرية عند مستوى دلالة 5%. - تتضمن حزمة Julia HypothesisTests اختبار Wilcoxon للإشارة المرتبة كـ
value(SignedRankTest(x, y)). - يتضمن إجراء SAS PROC UNIVARIATE اختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة ضمن إطار بعنوان "اختبارات الموقع" تحت مسمى "الرتب الموقعة". على الرغم من أن هذا الإجراء يحسب إحصائية S بدلاً من إحصائية W، إلا أنه لا يزال بالإمكان استخدام قيمة p الناتجة لهذا الاختبار. [ 55 ] كما يحتوي SAS مع إجراء PROC NPAR1WAY على العديد من الاختبارات غير المعلمية، بالإضافة إلى اختبارات دقيقة باستخدام منهجية بايزي mcmc.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ كونوفير، دبليو جيه (1999). الإحصاءات اللامعلمية العملية ( الطبعة الثالثة). جون وايلي وأولاده، رقم ISBN 0-471-16068-7.، ص 350
- ↑ ماكدونالد، جون هـ. "اختبار ويلكوكسون للإشارة المرتبة - دليل الإحصاء البيولوجي" . www.biostathandbook.com . تاريخ الاسترجاع: 2021-09-02 .
- ↑ ويلكوكسون، فرانك (ديسمبر 1945). "مقارنات فردية باستخدام أساليب الترتيب" (ملف PDF) . نشرة القياسات الحيوية . 1 (6): 80-83 . doi : 10.2307/3001968 . hdl : 10338.dmlcz/135688 . JSTOR 3001968 .
- ↑ سيجل، سيدني (2007) [1956]. الإحصاءات اللامعلمية للعلوم السلوكية . نيويورك: ماكجرو هيل. ص 75-83 . ISBN 978-0-07-057348-2.
- ↑ كونوفير، ص 352
- 1 2 سيجل، ص 76
- 1 2 كونوفير، ص 353
- ↑ برات، جون دبليو؛ جيبونز، جين دي (1981). مفاهيم النظرية غير البارامترية . سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 978-1-4612-5933-6.، ص 148
- 1 2 برات وجيبونز، ص 148
- ↑ برات وجيبونز، ص 150
- ↑ كونوفير، الصفحات 352-357
- ↑ هيتمانسبيرجر، توماس ب. (1984). الاستدلال الإحصائي القائم على الرتب . جون وايلي وأولاده. ISBN 0-471-88474-X.، الصفحات 32، 50
- ↑ برات وجيبونز، الصفحات 146-147
- ↑ هيتمانسبيرجر، الصفحات 30-31
- ↑ برات وجيبونز، ص 155
- ↑ كونوفير، ص 354
- ↑ هولاندر، مايلز ؛ وولف، دوغلاس أ.؛ تشيكن، إريك (2014). الأساليب الإحصائية اللامعلمية ( الطبعة الثالثة). جون وايلي وأولاده، رقم ISBN 978-0-470-38737-5.، الصفحات 39-41
- 1 2 برات وجيبونز، ص 147
- ↑ ويلكوكسون، فرانك (1949). بعض الإجراءات الإحصائية التقريبية السريعة . شركة أمريكان سيناميك.
- ↑ برات، ج. (1959). "ملاحظات حول الأصفار والروابط في إجراءات ويلكوكسون للرتب الموقعة". مجلة الجمعية الإحصائية الأمريكية . 54 (287): 655-667 . doi : 10.1080/01621459.1959.10501526 .
- ↑ برات، ص 659
- ↑ برات، ص 663
- ↑ ديريك، ب؛ وايت، ب (2017). "مقارنة عينتين من سؤال ليكرت فردي". المجلة الدولية للرياضيات والإحصاء . 18 (3): 1-13 .
- ↑ كونوفير، ويليام جاي (1973). "حول طرق التعامل مع حالات التعادل في اختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة". مجلة الجمعية الإحصائية الأمريكية . 68 (344): 985-988 . doi : 10.1080/01621459.1973.10481460 .
- ↑ برات وجيبونز، ص 162
- ↑ كونوفير، الصفحات 352-353
- ↑ برات وجيبونز، ص 164
- ↑ كونوفير، الصفحات 358-359
- 1 2 3 برات، ص 660
- ↑ برات وجيبونز، الصفحات 168-169
- ↑ برات، الصفحات 661-662
- ↑ برات وجيبونز، ص 170
- ↑ برات وجيبونز، الصفحات 163، 166
- ↑ برات وجيبونز، ص 166
- ↑ برات وجيبونز، ص 171
- ↑ برات، ص 661
- ↑ جيبونز، جان د.؛ تشاكرابورتي، سوبابراتا (2011). الاستدلال الإحصائي غير البارامتري ( الطبعة الخامسة). تشابمان آند هول/سي آر سي. رقم ISBN 978-1-4200-7762-9.، ص 194
- ↑ هيتمانسبيرجر، ص 34
- ↑ برات وجيبونز، الصفحات 148-149
- ↑ برات وجيبونز، الصفحات 148-149، الصفحات 186-187
- ↑ هيتمانسبيرجر، ص 171
- 1 2 3 برات وجيبونز، ص 187
- ↑ برات وجيبونز، ص 149
- كولاسا ، جون إي . (1995). "تقريبات إيدجوورث لإحصائيات اختبار مجموع الرتب" . رسائل الإحصاء والاحتمالات . 24 (2): 169-171 . doi : 10.1016/0167-7152(95)00164-H .
- ↑ هيتمانسبيرجر، ص 37
- ↑ هيتمانسبيرجر، ص 35
- ↑ كيورتون، إدوارد إي. (1967). "التقريب الطبيعي لتوزيع المعاينة ذي الرتب الموقعة عند وجود فروق صفرية". مجلة الجمعية الإحصائية الأمريكية . 62 (319): 1068-1069 . doi : 10.1080/01621459.1967.10500917 .
- ↑ برات وجيبونز، ص 193
- ↑ ويلكوكسون، ص 82
- ↑ برات وجيبونز، ص 158
- ↑ برات وجيبونز، ص 159
- ↑ برات وجيبونز، ص 191
- 1 2 كيربي، ديف س. (2014)، "صيغة الفرق البسيط: مدخل لتدريس الارتباط غير البارامتري."، علم النفس الشامل ، 3 11.IT.3.1، doi : 10.2466/11.IT.3.1
- ↑ دالغارد، بيتر (2008). الإحصاء التمهيدي باستخدام لغة R. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. الصفحات 99-100 . ISBN 978-0-387-79053-4.
- ↑ "اختبار ويلكوكس للرتب الموقعة: تعليمات SAS" . www.stat.purdue.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-08-2023 .
روابط خارجية
- اختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة في لغة البرمجة R
- مثال على استخدام اختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة
- نسخة إلكترونية من الاختبار
- جدول القيم الحرجة لاختبار ويلكوكسون للرتب الموقعة
- دليل موجز من تأليف عالم النفس التجريبي كارل ل. وينش، مؤرشف بتاريخ 17-11-2015 في Wayback Machine – مقدرات حجم التأثير غير البارامترية (حقوق الطبع والنشر 2015 لكارل ل. وينش)
- كيربي، د.س. (2014). صيغة الفرق البسيط: مدخل لتدريس الارتباط غير البارامتري. علم النفس الشامل ، المجلد 3، المقالة 1. doi:10.2466/11.IT.3.1. رابط المقالة
- الاختبارات الإحصائية
- الإحصاءات اللامعلمية
- إحصائيات U
