Правила ранжирования статистика. Open Library - открытая библиотека учебной информации

Пример

Ограничения критерия U

1. В каждой выборке должно быть не менее 3 наблюдений: n 1 n 2 ≥3; допускается, чтобы в одной выборке было 2 наблюдения, но тогда во второй их должно быть не менее 5.

2. В каждой выборке должно быть не более 60 наблюдений; n 1 n 2 ≤60. Однако уже при n 1 n 2 >20 ранжирование становиться достаточно трудоемким.

На наш взгляд, в случае, если n 1 n 2 >20, лучше использовать другой критерий, а именно угловое преобразование Фишера в комбина­ции с критерием λ, позволяющим выявить критическую точку, в кото­рой накапливаются максимальные различия между двумя сопоставляе­мыми выборками (см. п. 5.4). .Формулировка звучит сложно, но сам метод достаточно прост. Каждому исследователю лучше попробовать разные пути и выбрать тот, который кажется ему более подходящим.

Вернемся к результатам обследования студентов физического и психологического факультетов Ленинградского университета с помощью методики Д. Векслера для измерения вербального и невербального ин­теллекта. С помощью критерия Q Розенбаума мы в предыдущем па­раграфе смогли с высоким уровнем значимости определить, что уровень вербального интеллекта в выборке студентов физического факультета выше. Попытаемся установить теперь, воспроизводится ли этот резуль­тат при сопоставлении выборок по уровню невербального интеллекта. Данные приведены в Табл. 2.3.

Можно ли утверждать, что одна из выборок превосходит другую по уровню невербального интеллекта?

Таблица 2.3

Индивидуальные значения невербального интеллекта в выборках студентов физического (щ=\4) и психологического (п2 = 12) факультетов

Критерий U требует тщательности и внимания. Прежде всего, необходимо помнить правила ранжирования.

1. Меньшему значению начисляется меньший ранг. Наименьшему значению начисляется ранг 1.

Наибольшему значению начисляется ранг, соответствующий количе­ству ранжируемых значений. Например, если n=7, то наибольшее значение получит ранг 7, за возможным исключением для тех слу­чаев, которые предусмотрены правилом 2.

2. В случае, если несколько значений равны, им начисляется ранг, представляющий собой среднее значение из тех рангов, которые они получили бы, если бы не были равны.

Например, 3 наименьших значения равны 10 секундам. Если бы мы измеряли время более точно, то эти значения могли бы различаться и составляли бы, скажем, 10,2 сек; 10,5 сек; 10,7 сек. В этом случае они получили бы ранги, соответственно, 1, 2 и 3. Но поскольку полученные нами значения равны, каждое из них получа­ет средний ранг:

Допустим, следующие 2 значения равны 12 сек. Они должны были бы получить ранги 4 и 5, но, поскольку они равны, то получают средний ранг:

3. Общая сумма рангов должна совпадать с расчетной, которая опре­деляется по формуле:

где N - общее количество ранжируемых наблюдений (значений). Несовпадение реальной и расчетной сумм рангов будет свидетельст­вовать об ошибке, допущенной при начислении рангов или их сум­мировании. Прежде чем продолжить работу, необходимо найти ошибку и устранить ее.

При подсчете критерия U легче всего сразу приучить себя дейст­вовать по строгому алгоритму.

АЛГОРИТМ 4 Подсчет критерия U Манна-Уитни. 1. Перенести все данные испытуемых на индивидуальные карточки. 2. Пометить карточки испытуемых выборки 1 одним цветом, скажем красным, а все карточки из выборки 2 - другим, например синим. 3. Разложить все карточки в единый ряд по степени нарастания при­знака, не считаясь с тем, к какой выборке они относятся, как если бы мы работали с одной большой выборкой. 4. Проранжировать значения на карточках, приписывая меньшему зна­чению меньший ранг. Всего рангов получится столько, сколько у нас (n 1 +п 2). 5. Вновь разложить карточки на две группы, ориентируясь на цветные обозначения: красные карточки в один ряд, синие - в другой. 6. Подсчитать сумму рангов отдельно на красных карточках (выборка 1) и на синих карточках (выборка 2). Проверить, совпадает ли об­щая сумма рангов с расчетной. 7. Определить большую из двух ранговых сумм. 8. Определить значение U по формуле: где n 1 - количество испытуемых в выборке 1; n 2 - количество испытуемых в выборке 2; Т х - большая из двух ранговых сумм; n х - количество испытуемых в группе с большей суммой рангов. 9. Определить критические значения U по Табл. II Приложения 1. Если U эмп.>U к p 005 , Н о принимается. Если U эмп ≤ U к p _ 005 , Н о от­вергается. Чем меньше значенияU, тем достоверность различий выше.

Теперь проделаем всю эту работу на материале данного примера. В результате работы по 1-6 шагам алгоритма построим таблицу.

Таблица 2.4

Подсчет ранговых сумм по выборкам студентов физического и психологического факультетов

Ads by OffersWizardAd Options

Общая сумма рангов: 165+186=351. Расчетная сумма:

Равенство реальной и расчетной сумм соблюдено.

Мы видим, что по уровню невербального интеллекта более "высоким" рядом оказывается выборка студентов-психологов. Именно на эту выборку приходится большая ранговая сумма: 186.

Теперь мы готовы сформулировать гипотезы:

H 0: Группа студентов-психологов не превосходит группу студентов-физиков по уровню невербального интеллекта.

Н 1: Группа студентов-психологов превосходит группу студентов-физиков по уровню невербального интеллекта.

В соответствии со следующим шагом алгоритма определяем эмпи­рическую величину U:

Поскольку в нашем случае п\Фп2, подсчитаем эмпирическую величину U и для второй ранговой суммы (165), подставляя в формулу соответствующее ей п х:

По Табл. II Приложения 1 определяем критические значения для n 1 =14, n 2 =12.

Мы помним, что критерий U является одним из двух исключений из общего правила принятия решения о достоверности различий, а именно, мы можем констатировать достоверные различия, если U эмп ≤ U к p

Построим "ось значимости".

U эмп = 60

U эмп > U к p

Ответ: H 0 принимается. Группа студентов-психологов не превос­ходит группы студентов-физиков по уровню невербального интеллекта.

Обратим внимание на то, что для данного случая критерий Q Розенбаума неприменим, так как размах вариативности в группе физи­ков шире, чем в группе психологов: и самое высокое, и самое низкое значение невербального интеллекта приходится на группу физиков (см. Табл. 2.4).

А. Ранжирование качественных признаков

Пример 1.

Испытуемому предлагается задание, в котором семь личностных качеств необходимо упорядочить (проранжировать) в двух столбцах: в левом столбце в соответствии с особенностями его «Я реального», а в правом столбце в соответствии с особенностями его «Я идеального». Результаты ранжирования даны в таблице 2.

Таблица 2.

Б. Ранжирование количественных признаков

Пример 2.

В результате диагностики невроза у пяти испытуемых по методике К.Хека и Х. Хесса были получены следующие баллы: 24, 25, 37, 13, 12. Этому ряду чисел можно проставить ранги двумя способами:

большему числу в ряду ставится больший ранг, в этом случае получится: 3, 4, 5, 2, 1;

большему числу в ряду ставится меньший ранг: в этом случае получится: 3, 2, 1, 4, 5.

4.2. Проверка правильности ранжирования

А. Формула для подсчета суммы рангов по столбцу (строчке)

Если ранжируется N чисел, то сумма рангов расчитывается по формуле (1.1):

1+2+3+...+N =N(N+ 1)/2 (1.1)

В случае примера 1 число ранжируемых признаков было равно N =7, поэтому сумма рангов, подсчитанная по формуле (1.1), должна равняться 7(7+1)/2=28.

Сложим величины рангов отдельно для левого и правого столбца таблицы:

7 + 1 + 3+ 2 + 5 + 4 + 6 = 28 - для левого столбца и

1 + 5+ 7+ 6 + 4 + 3 + 2 = 28 - для правого столбца.

Суммы рангов совпали.

Б. Формула для расчета суммы рангов в таблице

Ранжирование по столбцам.

Пример 3. Результаты тестирования двух групп испытуемых по 5 человек в каждой по методике дифференциальной диагностики депрессивных состояний В. А. Жмурова представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Задача: проранжировать обе группы испытуемых как одну, т. е. объединить выборки и проставить ранги объединенной выборке, сохраняя, однако различие между группами. Сделаем это в таблице 4, причем так, что максимальной величине будем ставить минимальный ранг.

Таблица 4.

Поскольку у нас получены суммы ранга по столбцам, то общую сумму рангов можно получить, сложив эти суммы: 31+24= 55.

Чтобы применить формулу (1.1), нужно подсчитать общее количество испытуемых - это 5+5=10.

Тогда по формуле (1.1) получаем: 10(10+1)/2=55.

Ранжирование прведено правильно.

Если в таблице имеется большое число строк и столбцов, то можно использовать модификацию формулы (1.1)

Сумма рангов в таблице

= (kc+1)kc/2 , (1.2)

где k - число строк, с - число столбцов.

Вычислим сумму рангов по формуле (1.2.) для нашего примера. В таблице 2 имеется 5 строк и 2 столбца, сумма рангов = ((5·2+1)·5·2)/2=55

Ранжирование по строкам

Пример 4.

Таблица 5. Проведем ранжирование по строчкам.

В этой таблице минимальному по величине числу ставится минимальный ранг. Сумма рангов по каждой строчке должна быть равна 6, поскольку у нас ранжируется три величины: 1+2+3= 6. В нашем случае так оно и есть. Теперь просуммируем ранги по каждому столбцу отдельно и сложим их.

Расчетная формула общей суммы рангов для ранжирования по строчкам для таблицы определяется по формуле:

Сумма рангов = nc(c+1)/2, (1.3.)

где n – количество испытуемых в столбце, с - количество столбцов (групп).

Проверим правильность ранжирования для нашего примера.

Реальная сумма рангов в таблице 8+10+12= 30

По формуле (1.3): 5·3·(3+1)/2=30.

Следовательно, ранжирование проведено правильно.

Случай одинаковых рангов

Ранжирование качественных признаков

А. Ранжирование качественных признаков

Модифицируем пример 1. и перепишем его в табл. 6. Предположим, что при оценке особенностей «Я реального» испытуемый считает, что такие качества, как «настойчи­вость» и «энергичность», должны иметь один и тот же ранг. При проведении ранжирования (столбец 1 табл. 6) этим качествам необходимо проставить мысленные ранги (М.Р.), как числа, обязательно идущие по порядку друг за другом, и от­метить эти ранги круглыми скобками - (). Однако посколь­ку эти качества, по мнению испытуемого, должны иметь одинаковые ранги, то во втором столбце табл. 6, относяще­муся к «Я реальному», следует поместить среднее арифмети­ческое рангов, проставленных в скобках, т.е. (2 + 3)/2 = 2,5. Таким образом, второй столбец табл. 6 и будет окончатель­ным итогом ранжирования особенностей «Я реального», данным испытуемым, а проставленные в этом столбце ран­ги будут носить название - реальные ранги (P.P.).

Аналогично при ранжировании «Я идеального» испыту­емый считает, что такие качества, как «общительность», «энергичность» и «жизнерадостность», должны иметь один и тот же ранг. Тогда при проведении ранжирования (см. столбец 5 табл. 6) этим качествам необходимо проставить мысленные ранги, как числа, обязательно идущие по поряд­ку друг за другом, и отметить эти ранги круглыми скобка­ми - (). Однако поскольку эти качества, по мнению испы­туемого, должны иметь одинаковые ранги - то в четвертом столбце табл. 6, относящемся к «Я идеальному», следует поместить среднее арифметическое рангов, проставленных в скобках, т.е. (4 + 5 + 6)/3 = 5. Таким образом, четвертый столбец таблицы 6 и будет окончательным итогом ранжи­рования особенностей «Я идеального», данным испытуе­мым, а проставленные в этом столбце ранги будут носить название - реальные ранги. Подчеркнем еще раз, что мыс­ленные (условные) ранги, как числа, должны располагаться друг за другом по порядку, несмотря на то что ранжируемые качества в таблице данных не находятся рядом друг с дру­гом.

Таблица 6.

Обозначения: М.Р. - мысленные, или условные, ранги; P.P. - ре­альные ранги.

Проверим правильность ранжирования во втором столб­це табл. 6, т.е. реальные ранги, относящиеся к «Я реаль­ному»:

1 + 2,5 + 2,5 + 5 + 4 + 6 = 28.

Проверим правильность ранжирования в четвертом столбце табл. 6, т.е. реальные ранги, относящиеся к «Я идеальному»:

1 + 2 + 3 + 5 + 5 + 5 + 7 = 28.

По формуле (1.1) сумма рангов также равняется 28. Сле­довательно, ранжирование проведено правильно.

Б. Ранжирование количественных характеристик (чисел)

Ранжирование чисел рассмотрим на примере.

Пример. Психолог получил у 11 испытуемых следующие значения показателя невербального интеллекта: 113,102,123,122, 117, 117, 102, 108, 114, 102, 104. Необходимо проранжировать эти показатели, и лучше всего это сделать в таблице 7.

Таблица 7

В примере встретились две группы из равных чисел (102, 102 и 102; 117 и 117), поскольку числа в группах раз­личны, то и скобки, проставленные этим группам чисел, также различны.

Проверим правильность ранжирования по формуле (1.1). Под­ставив исходные значения в формулу, получим: 11·12/2 = 66. Суммируя реальные ранги, получим:

6 + 2 + 11 + 10 + 8,5 + 8,5 + 2 + 5 + 7 + 2 + 4 = 66.

Поскольку суммы совпали, следовательно, ранжирование про­ведено правильно.

Правила ранжирования чисел таковы.

1. Наименьшему (наибольшему) числовому значению приписывается ранг 1.

2. Наибольшему (наименьшему) числовому значению приписывается ранг, равный количеству ранжируемых ве­личин.

3. Одинаковым по величине числам должны проставлять­ся одинаковые ранги.

4. Если в ранжируемом ряду несколько чисел оказались равными, то им приписывается реальный ранг, равный средней арифметической величине тех рангов, которые эти числа получили бы, если бы стояли по порядку друг за дру­гом.

5. Если в ранжируемом ряду имеется две и больше групп равных между собой чисел, то для каждой такой группы применяется правило 4, и мысленные ранги каждой группы заключаются в разные скобки.

6. Общая сумма реальных рангов должна совпадать с расчетной, определяемой по формуле (1.1).

При необходимости ранжирования достаточно большого числа объектов следует объединять их по какому-либо при­знаку в достаточно однородные классы (группы), а затем уже ранжировать полученные классы (группы).

Наиболее часто к измерениям, полученным в ранговой шкале, применяются коэффициенты корреляции Спирмена и Кэндалла, и, кроме того, используются разнообразные критерии различий.

Типы данных

Данные - ϶ᴛᴏ основные элементы, подлежащие классифицированию или разбитые на категории с целью обработки. Выделяют три типа данных:

1. Метрические данные: количественные данные, получаемые при измерениях. Их можно распределить на шкале интервалов или отношений.

2. Ранговые данные, соответствующие местам этих элементов в последовательности, полученной при их расположении в возрастающем порядке. Эти данные можно представить в виде порядковой шкалы.

3. Номинативные данные: категориальные (качественные) данные, представляющие собой особые свойства элементов выборки. К примеру, цвет глаз у испытуемых. Эти данные нельзя измерить, но можно оценить их частоту встречаемости.

Использование порядковой шкалы позволяет присваивать ранги объектам по какому-либо признаку. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, метрические значения переводятся в ранговые. При этом фиксируются различия в степени выраженности свойств. В процессе ранжирования следует придерживаться 2 правил.

Правило порядка ранжирования. Надо решить, кто получает первый ранг: объект с самой большей степенью выраженности какого-либо качества или наоборот. Чаще всœего это абсолютно безразлично и не отражается на конечном результате. Традиционно принято первый ранг приписывать объектам с большей степенью выраженности качества (большему значению – меньший ранг). К примеру, чемпиону присуждают первое место, а не наоборот. Хотя, и здесь если бы был принят обратный порядок, то результаты от этого не изменились бы. Так что порядок ранжирования каждый исследователь вправе определять сам. К примеру, Е.В. Сидоренко рекомендует меньшему значению приписывать меньший ранᴦ. В некоторых случаях это удобнее, но непривычнее.

Напрмер: имеется неупорядоченная выборка, данные которой крайне важно проранжировать. {2, 7, 6, 8, 11, 15, 9}. После упорядочивания выборки ранжируем ее.

Отдельно следует сказать следующее. Существует группа редко используемых непараметрических критериев (Т-критерий Вилкоксона, U-критерий Манна-Уитни, Q-критерий Розенбаума и др.), при работе с которыми всœегда нужно меньшему значению приписывать меньший ранᴦ.

Правило связанных рангов. Объектам с одинаковой выраженностью свойств приписывается один и тот же ранᴦ. Этот ранг представляет собой среднее значение тех рангов, которые они получили бы, если бы не были равны. К примеру, нужно проранжировать выборку, содержащую ряд одинаковых метрических данных: {4, 5, 9, 2, 6, 5, 9, 7, 5, 12}. После упорядочивания выборки следует вычислить среднее арифметическое значение связанных рангов.