
在进行卡方分析时,常常会出现这样的情况,我的卡方值特别大或者我的卡方值特别小,和别人的看起来不一样,这样的结果能用吗?为什么这么大?我们怀疑的原因在于没有弄清卡方值的计算原理,所以导致我们“不敢”用分析结果。
大家都知道卡方检验是一个大类,并不仅仅包括pearson卡方,还有分层卡方,配对卡方等等,只不过pearson卡方最为常用,我们在分析时,总习惯将pearson卡方检验简称为卡方检验,pearson卡方检验是研究实际观测值与理论值之间的偏离程度,实际观测值与理论值之间的偏离程度决定卡方值的大小,卡方值越大,偏差越大;卡方值越小,偏差越小。
卡方值是什么?卡方值是用于计算实际观测值与理论观测值之间的偏离程度的,也是卡方检验中的统计量,并且卡方值不仅仅应用于卡方检验中,比如poisson回归等也有应用,那么卡方值如何计算?本篇文章通过举例子进行说明。
背景:想要研究不同的运动方式(有氧运动、肌肉训练、柔韧训练)对于减肥结果(胆固醇高、低)是否有差别。使用卡方检验去检验此模型是否显著。通过SPSSAU我们得到的结果如下:
通过卡方检验此模型的卡方值为13.761,其p值小于0.05,说明拒绝原假设,整个模型显著,不同的锻炼方式对于减肥效果有差异。
接下来我们来看一下卡方值如何计算:
卡方值是用来计算实际观测值与理论观测值之间的偏离程度。其计算公式为:
其中A代表某个类别的观察频数,E代表基于H0计算出的期望频数,Ai为i水平的观察频数,Ei为i水平的期望频数,n为总频数,pi为i水平的期望频率。当n比较大时,χ2统计量近似服从k-1个自由度的卡方分布。
尽管描述了计算公式中的每个指标的含义,但是对于公式的具体计算还是不太清楚,码住这篇,带你具体了解什么是观测频数,什么是期望频数,如何通过实际例子了解卡方值的计算?
我们简化分析结果:
(1)格子
此例子中的格子有6个;
格式数=x类别数*y类别数;2*3=6;
(2)样本量(n)
总样本量为所有频数相加,比如20+40=60;
(3)观察值/实际值(观察频数)
通过实验得到的实际频数,比如有氧运动后胆固醇较高的有2人,胆固醇较低的有10人,这些就称为实际值或者观察频数;
(4)期望频数/理论观测值
背景:研究不同的锻炼方式对减肥是否有差异。
H0:不同的锻炼方式对减肥没有差异;
H1:不同的锻炼方式对减肥有差异;
原假设(不同的锻炼方式对减肥没有差异)成立的情况下,胆固醇较高的人共有2+3+15=20人,胆固醇较低的人共有10+20+10=40人,有氧运动的人共有10+2=12人,肌肉训练的人共有3+20=23人,柔韧训练共有15+10=25人,也就是说胆固醇较高的人占比为20/60;胆固醇较低的人占比40/60;有氧运动的人占比12/60,依次类推,如果原假设成立说明不同的锻炼方式对减肥没有显著差异,使用概率进行计算,理论上有氧运动胆固醇较高人数应为:(12/60)*(20/60)*60,同理,理论上肌肉训练胆固醇较高人数应为:(23/60)*(20/60)*60,以此类推,最后得到的理论频数的计算如下:
最后计算得到:
最后再回到公式:
就更好理解了,我们通过实际频数和理论频数就可以计算出卡方值。
(2-4)^2/4+(3-7.6667)^2/7.6667+(15-8.33333)^2/8.33333+(10-8)^2/8+(20-15.333)^2/15.333+…+(10-16.6667)^2/16.6667=13.761;
所以卡方值很大正常吗?当然正常的,说明实际频数与理论频数的偏差较大;
除此之外,这里还需要说明使用pearson卡方是需要满足一些条件的:
在分析时,具体应该使用Pearson卡方,yates校正卡方,也或者Fisher卡方;需要结合X和Y的类别个数,样本量,以及期望频数格子分布情况等,选择最终应该使用的卡方值。具体选择标准如下:下述中n代表总样本量;E代表期望频数;R代表X的类别个数;C代表Y的类别个数。
针对2*2(R=2,C=2)
n>=40 且 E全部>=5则使用Pearson卡方;
n>=40但其中有1个格子出现1 <=E<5则使用yates校正卡方;
任何一格子出现E <1或n<40则使用Fisher卡方;
针对R*C(R,C中任意一个大于2;且R>=2,且C>=2)
E全部>1 且 1 <=E<5格子的比例小于20% 则使用Pearson卡方,否则使用yates校正卡方
