统计学假设检验中 p 值的含义具体是什么?

统计学假设检验中 p 值的含义具体是什么?

的答案尽管基本正确,但从严格的定义来说是有一定误导的。

要说清楚p-value,就要说清楚很多其他基本概念。

我就用题主的例子讲个故事好了。题目叫:射击队来了个新领导。

射击队来了个新领导,想选拔一些队员为省(自己)争光。于是他找来 一个叫费舍尔的人来做统计检验。虽然费舍尔表示这个方差应该是比较好判断一个选手素质的统计量。但领导表示我们没那么多时间,全运会马上开始了,大家打一枪直接看结果拉到。

费舍尔想应该是个分布应该是正态吧,你看要不我自己定一个拒绝区间,但领导表示就是10-3了。费舍尔算了一下发现合格选手打进这个区间的概率应该是96%。

但领导希望这个检测最好尽量少出错,费舍尔说这有两种可能的错误:

第一种是,运动员是合格的,但我们认为他不合格,就是拒绝原假设。

第二种是,运动员不合格,但我们认为他合格。

领导说那就让这两种概率都小,费舍尔说这个数学上不行啊,两种错误概率不能同时都降得很小。领导想了想说把一个好的人说成不合格,他会出去说我们输了是领导选人无房,你把不合格的人说成合格的,我们可以说比赛前状态不好。看来第一种错误比较严重,那就尽量让第一种小吧。

费舍尔说,我们统计一般都是把第一类错误确定一个很小数值,然后尽量设计实验令第二种尽量小。

领导说最多4%好了。费舍尔告诉领导这个4%,或者说我们希望第一类错误的最大值,就是显著水平。那么同时,我们希望看一下我们犯错误的平均概率也恰好是4%,这个4%同时也是我们犯错误百分比的期望,也就是说有100个候选人,我们平均会把四个合格的人弄成不合格的。那么具体到实验中就是,这个人在合格的情况下,打出n环以外就会被认为不合格。所以这个实际的概率就是合格的人打出n环以外的概率,我们希望这个概率不要大于4%。费舍尔发现n等于3的时候恰好是4%。那么只要n小于等于3,整体的第一类错误都不会大于4%。

但是我们还要尽量让第2类的错误概率小,就是说一个不合格的人,打进n环以内的概率要尽量小。反过来,一个不合格的人打出n环以外的概率就是我们正确的概率,当然第一类错误地反面也是正确的,但那个概率就是最少1-4%,在最优情况下,无法改动。所以我们就希望让一个不合格的人打出n环以外的概率尽量大,费舍尔给这个概率起了一个名,叫检验的势(power),检验的是就是我们争取的概率,他越大,第二类错误就越小。

费舍尔算了一下对于一个不合格的人来说,打出3环的概率也就势是60%,打出2环是20%。3环最大。所以我们就选择了3环到10环作为拒绝区间。这时候第二类错误最小是40%。

费舍尔发现跟领导想的一样,不用说服领导了,松了一口气。

(下面开始解释p-value)

然后费舍尔做了一次实验,一个人打了一个2环外。费舍尔的拒绝区间的形式,是多少环之外就拒绝。那么当一个人打了2环外,如果拒绝区间是2环外,那么如果假定他合格,平均来说他被拒绝,也就是费舍尔犯错的概率就是2%。如果是3环外,就是4%。如果1环,我们不拒绝。如果我们的拒绝区间没有定下来,领导希望这个犯错误的概率越小越好,那么这个拒绝区间就应该是2环外。在假设拒绝区间没确定的情况下,对给定的样本,在H0假设下,我们选择一个拒绝区间,使得拒绝这个样本的概率(也就是一类错的概率)最小,这个概率叫做p-value(这就是为何之前的答案不妥,p-value是个最小值,只不过由于某人答案里拒绝区间只有一种,所以最小值就是唯一的值,那个答案没错,但定义不全面)。

费舍尔这时候跟领导说,假设有100个人都这样,如果我们都拒绝他们,我们平均也就弄错两个,也就是2%,领导您定的是最多4%,这个符合要求,不如就索性都拒绝了吧。领导表示费舍尔领会了他的精神表示同意。这也就是为什么pvalue小于置信度就拒绝,因为在给定了拒绝区间的情况下,p-value越小我们约少可能犯错,所以就放心大胆拒绝了。

这基本就是答案。必须说,在高等数理统计里的p-value定义真反人类。