資料知識地圖 · 6. 統計推論
假設檢定
Hypothesis Testing
觀念教學
「新藥有效」還是「剛好這批病人體質好」?假設檢定是統計學的法庭 — 先假設無罪,證據夠強才能定罪。
核心觀念
先設虛無假設 H0(沒有差異、沒有效果)與對立假設 H1,收集資料後計算 p-value:在 H0 為真的前提下,出現目前這麼極端結果的機率。p-value 小於顯著水準(慣例 0.05)就拒絕 H0,稱為統計顯著。信賴區間是同一件事的另一面:95% 信賴區間若不包含 0,通常等同於顯著。
白話理解
金融風控團隊檢驗「新版審核流程是否改變違約率」。H0 是「新舊流程沒差」;檢定算出 p-value 為 0.03,小於 0.05,拒絕 H0 — 證據顯示新流程確實帶來差異。
檢定方法與兩種錯誤
- t 檢定(t-test):比較兩組平均數是否有差異
- ANOVA(變異數分析):比較三組以上的平均數
- 卡方檢定:檢驗兩個類別變數是否獨立
- 型一錯誤(Type I Error, α):H0 其實為真卻拒絕它 — 冤枉好人、誤報
- 型二錯誤(Type II Error, β):H0 其實為假卻沒拒絕 — 放走壞人、漏報
- 兩種錯誤互相拉扯:α 訂得越嚴,β 越容易升高,想兼顧就得加大樣本
🎯 口訣:型一冤枉好人(沒效說有效),型二放走壞人(有效沒抓到)。
iPAS 考點
必考三件事:一,p-value 的正確定義是「H0 為真時看到此結果的機率」,不是「H0 為真的機率」;二,給情境判斷型一還是型二錯誤;三,方法配對 — 兩組平均用 t-test、三組以上用 ANOVA、類別變數用卡方。
應用場景
評估指標
iPAS 歷屆考題詳解(7 題)
先自行作答,再展開詳解。題目出處均為 iPAS AI 應用規劃師正式考題,著作權屬原主辦單位。
某研究團隊以單樣本 t檢定(one-sample t-test)檢驗「新行銷策略後的平均月銷售額是否與原本的 100 萬元不同」,顯著水準設定為 α =0.05。檢定結果顯示:p值=0.08,且95%信賴區間為 [95 萬元, 108 萬元]。根據上述結果,下列敘述何者正確?
- A因p值< 0.05,可拒絕虛無假設
- B若顯著水準改為 0.10,仍不顯著
- C因100 萬元落在信賴區間內,無法拒絕虛無假設
- D信賴區間寬度僅與顯著水準有關
看正解與逐選項詳解
正解:C
一家製造廠評估新生產線推出後,產品良率是否較原生產線提升。工程師分別從兩條生產線各抽樣 100 件產品,原生產線良率為 95%,新生產線為 97%。若欲檢定兩條生產線良率的差異是否具有統計意義,下列哪一種方法最為合適?
- A雙樣本平均數 t 檢定(Two-sample t-test)
- B雙比例 Z 檢定(Two-proportion Z-test)
- C卡方檢定(Chi-square test)
- D變異數分析(ANOVA)
看正解與逐選項詳解
正解:B
某工程師使用 MLflow 進行實驗追蹤,評估三種不同學習率(0.001、0.01、0.1)對同一模型在驗證資料集上的損失表現。每種學習率皆以不同隨機種子重複訓練 10次,形成三組彼此獨立的樣本資料。經檢查後,這些資料近似常態分布且變異數相近。工程師希望判斷三組平均損失是否存在顯著差異,同時避免因進行多次兩兩比較而提高第一類型錯誤率。請問下列何者為最適合採用的統計方法?
- A單因子變異數分析(One-Way ANOVA)
- B獨立樣本 t 檢定(Independent Samples t-test)
- C卡方獨立性檢定(Chi-Square Test);
- DWilcoxon 符號等級檢定(Wilcoxon Signed-Rank Test)
看正解與逐選項詳解
正解:A
在 AI 模型評估的假說檢定框架中,「女士品茶」實驗是理解型一/型二錯誤的經典案例。實驗中某女士宣稱能分辨 8 杯奶茶中哪4杯先加牛奶,若以顯著水準 α=0.05進行假說檢定,下列敘述何者不正確?
- A虛無假說(H₀)為「女士無此能力(隨機猜測)」,對立假說(H₁)為「女士確實有此能力」
- B在α=0.05 下,若女士完全答對(8選4全對),其p 值約為1/70≈0.014,小於顯著水準,可達統計顯著
- C若女士完全答對且 p值<α,則拒絕虛無假說,統計上支持女士有此能力
- D若女士未完全答對,則「接受虛無假說」,代表確認女士無此能力
看正解與逐選項詳解
正解:D
某醫療AI研究團隊開發了一套個人化用藥劑量推薦系統,並設計實驗評估其效果。研究團隊招募 40 名高血壓患者,分別在導入 AI 推薦系統前後各測量一次收縮壓,且資料近似常態分布。研究目標是判斷同一批患者在依據 AI推薦調整用藥劑量前後,血壓是否有顯著差異。請問此研究情境應選用哪種統計檢定方法?
- A獨立樣本 t 檢定(Independent Samples t-test)
- B成對樣本 t 檢定(Paired Samples t-test)
- C單因子變異數分析(One-Way ANOVA)
- D魏克遜符號等級檢定(Wilcoxon Signed-Rank Test)
看正解與逐選項詳解
正解:B
某咖啡店聲稱其平均外送時間為 36 分鐘,母體標準差為 16 分鐘。顧客保護團體抽樣 9 筆訂單,發現平均外送時間為 40 分鐘。若採用右尾 Z 檢定(H₁: μ > 36),顯著水準 α = 0.05(臨界值 Z₀.₀₅ = 1.645),參考公式:Z = (x̄ − μ₀) / (σ / √n)。請問 Z 值與檢定結果為何?
- AZ ≈ 0.08,拒絕虛無假說
- BZ ≈ 0.08,不拒絕虛無假說
- CZ ≈ 0.75,拒絕虛無假說
- DZ ≈ 0.75,不拒絕虛無假說
看正解與逐選項詳解
正解:D
某生技公司正在進行新型 AI 輔助新藥篩選的臨床試驗,並將顯著水準由 α=0.05 降低至α=0.01。在新藥療效安全試驗的情境下,此調整對統計檢定的直接影響為何?
- A降低型二錯誤(Type II Error/β)的發生機率,減少未能偵測到有效藥物的風險
- B降低型一錯誤(Type I Error/α,偽陽性)的發生機率,減少將無效藥物誤判為有效並進入後續高成本試驗的風險
- C增加樣本數以提升統計功效(Statistical Power),進而改善估計精度
- D降低統計計算過程中的數值誤差,提高 p值的精確度
看正解與逐選項詳解
正解:B