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非参数检验的功效

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为什么不总是使用非参数检验呢?这样可以避免假设数据来自高斯分布——这是一个很难确定的假设。问题在于,非参数检验的功效低于标准检验。功效会低多少?答案取决于样本量。

通过实例来理解这一点最为直观。以下是一组示例数据,用于比较两个组(每组各3名受试者)的测量结果。

对照组

治疗组

3.4

1234.5

3.7

1335.7

3.5

1334.8

看到这些数值时,显然可以看出该处理方法极大地提高了被测值。

但让我们用Mann-Whitney检验(一种用于比较两个非配对组的非参数检验)来分析这些数据。该检验仅关注秩。因此,您将上述数据输入Prism软件,但Mann-Whitney检验的计算仅基于秩:

对照组

治疗组

1

4

3

6

2

5

Mann-Whitney检验随后探讨:如果将对照组和实验组的秩随机打乱,那么一个组中出现三个最低秩、另一个组中出现三个最高秩的概率是多少。 该非参数检验仅关注秩,却忽略了一个事实:即实验组的数值不仅更高,而且高出许多。其结果(双尾P值)为0.10。采用传统的5%显著性水平,这些结果在统计上无显著差异。 本示例表明,当每组样本量 N=3 时,Mann-Whitney检验永远无法得到小于 0.05 的 P 值。换言之,在每组三个受试者且采用传统“显著性”定义的情况下,Mann-Whitney检验的功效为零。

相比之下,当样本量较大时,Mann-Whitney检验的功效几乎与t检验相当。若想进一步了解大样本量下非参数检验与传统检验的相对功效,请查阅高级统计学书籍中“渐近相对效率”这一术语。