طريقة الاستخدام
- اختر الاختبار: الاستقلال في جدول، أو حسن المطابقة لنسب متوقعة.
- للاستقلال، أدخل جدول التكرارات صفاً في كل سطر. ولحسن المطابقة، أدخل التكرارات المرصودة والأوزان المتوقعة إن كانت لديك.
- اختر مستوى الدلالة α، وعادةً 5٪.
- اقرأ الاستنتاج عند α، ثم إحصاءة مربع كاي χ² والقيمة الاحتمالية (p-value) والتكرارات المتوقعة خلية بخلية.
كيف تُحسب إحصاءة مربع كاي
لكل خلية، التكرار المتوقع هو ما تتنبأ به H₀. في الجدول تنص H₀ على أن الصفوف والأعمدة مستقلة، لذلك يكون التكرار المتوقع للخلية مجموع صفها مضروباً في مجموع عمودها، مقسوماً على المجموع الكلي. وفي اختبار حسن المطابقة، يكون التكرار المتوقع لفئة هو المجموع الكلي مضروباً في حصتها من الأوزان المتوقعة.
تجمع الإحصاءة (المرصود − المتوقع)² ÷ المتوقع على كل الخلايا. كلما كبرت، قلّ شبه التكرارات بالنمط المتوقع. وتأتي قيمتها الاحتمالية من توزيع مربع كاي بدرجات الحرية الموضحة: (عدد الصفوف − 1) × (عدد الأعمدة − 1) للجدول، وعدد الفئات ناقص واحد للمطابقة، لأنه لا يُقدَّر أي معلَم من البيانات.
المتوقع (استقلال) = مجموع الصف × مجموع العمود ÷ N
المتوقع (مطابقة) = N × الوزن ÷ مجموع الأوزان
χ² = Σ (المرصود − المتوقع)² ÷ المتوقع
df = (عدد الصفوف − 1)(عدد الأعمدة − 1)، أو عدد الفئات − 1
متى لا تكون النتيجة موثوقة
توزيع مربع كاي تقريب يعمل عندما لا تكون التكرارات المتوقعة صغيرة جداً. تحذّر الحاسبة عندما يقل أي تكرار متوقع عن 5، وتذكر عدد الخلايا المتأثرة. وقاعدة كوكران (1952) أشد: لا يقل أي تكرار متوقع عن 1، ولا يقل أكثر من خُمس التكرارات عن 5. إذا لم تتحقق القاعدة، فادمج الفئات الصغيرة أو استخدم اختباراً دقيقاً مثل اختبار فيشر.
ما لا تغطيه الحاسبة
- الفئات المزدوجة أو المتطابقة، التي تحتاج اختبار McNemar، والجداول التي يظهر فيها الشخص نفسه في أكثر من خلية.
- الاختبارات الدقيقة للعينات الصغيرة، مثل اختبار فيشر الدقيق، واختبارات الاتجاه للفئات المرتبة.
- مقارنات المتوسطات: استخدم حاسبة اختبار t لذلك، وحاسبة الإحصاء لفحص البيانات.
مثال محلول: أعداد البازلاء عند مندل مقابل النسبة 9:3:3:1
أعداد البازلاء عند مندل في أربع فئات هي 315 و108 و101 و32. تكراراتها المتوقعة وفق النسبة 9:3:3:1 هي 312.75 و104.25 و104.25 و34.75. الإحصاءة هي χ² = 0.4700 بثلاث درجات حرية، والقيمة الاحتمالية 0.9254، لذلك لا تُرفض النسبة.
جدول لون الشعر ولون العين في برنامج R، مجموعاً عبر الجنسين، يعطي χ² = 138.29 بتسع درجات حرية، وقيمة احتمالية أقل من 0.0001: لون الشعر ولون العين مرتبطان.
| الفئة | المرصود | المتوقع |
|---|---|---|
| مستديرة، صفراء | 315 | 312.75 |
| مجعدة، صفراء | 108 | 104.25 |
| مستديرة، خضراء | 101 | 104.25 |
| مجعدة، خضراء | 32 | 34.75 |
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين اختبار الاستقلال واختبار حسن المطابقة؟
يسأل اختبار الاستقلال هل المتغيران الفئويان في جدول مرتبطان. ويسأل اختبار حسن المطابقة هل مجموعة من التكرارات تطابق نسباً متوقعة، مثل نسبة وراثية أو توزيع سكاني معروف.
لماذا تكون درجات الحرية (عدد الصفوف − 1) × (عدد الأعمدة − 1)؟
بعد تثبيت مجاميع الصفوف والأعمدة، لا يمكن اختيار إلا (عدد الصفوف − 1) × (عدد الأعمدة − 1) من الخلايا بحرية، والباقي يتبع من المجاميع. تلك الخلايا الحرة هي درجات الحرية.
ماذا تخبرني التكرارات المتوقعة؟
هي التكرارات التي تراها في كل خلية لو كانت الفرضية الصفرية صحيحة. ومقارنتها خلية بخلية تبيّن أين تختلف التكرارات المرصودة أكثر، وعمود المساهمة يشير إلى أكبر الفروق.
ماذا أفعل عندما تكون بعض التكرارات المتوقعة أقل من 5؟
ادمج الفئات الصغيرة حيث يكون ذلك منطقياً، أو اجمع بيانات أكثر، أو استخدم اختبار فيشر الدقيق لجدول 2 × 2. عندها تكون القيمة الاحتمالية لاختبار مربع كاي أقل موثوقية.
هل يمكنني استخدام الاختبار على النسب أو القياسات؟
استخدمه على التكرارات، لا على النسب أو القيم المقاسة. حوّل النسب إلى تكرارات بحجم العينة، واستخدم اختبار t لمتوسطات القياسات المتصلة.
هل ترسل الحاسبة أرقامي إلى أي جهة؟
لا. يجري الحساب في متصفحك، ولا يُرسل أي شيء تكتبه إلى خوادمنا.
المصادر
- NIST/SEMATECH، دليل الأساليب الإحصائية (باللغة الإنجليزية): 1.3.5.15، Chi-square goodness-of-fit test
- NIST/SEMATECH، دليل الأساليب الإحصائية (باللغة الإنجليزية): 1.3.6.7، Tables for probability distributions
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): Chi-squared test
آخر مراجعة للأرقام والنص: الثلاثاء، 30 جمادى الأولى 1448 بعد الهجرة.