Menu

מחשבון רווח סמך

רווח סמך לממוצע או לפרופורציה ברמת 90, 95 או 99%, עם טעות הדגימה מחושבת.

מאת Nethanel Bar, מייסד שותף ומנכ"ל

עדכון אחרון

רוצים לפתור את אלה בלי מחשבון?

קורס המתמטיקה של Coddy מלמד את השיטה עצמה: פותרים כל שלב על לוח אינטראקטיבי ומקבלים הסבר מדויק איפה צעד השתבש.

רווח סמך הוא אומדן שהאי־ודאות שלו מצורפת אליו

ממוצע מדגם הוא ניחוש של ממוצע האוכלוסייה, וניחוש בלי טווח הוא ניחוש שאי אפשר לבדוק. רווח הסמך הוא הטווח הזה: האומדן, פלוס מינוס מרווח טעות. המרווח הוא ערך קריטי כפול טעות התקן, וכל אחד משני הגורמים עונה על שאלה אחרת. טעות התקן היא כמה האומדן היה זז ממדגם אחד למשנהו; הערך הקריטי הוא כמה טעויות תקן כאלה הרווח צריך להשתרע כדי להגיע לרמת הביטחון שביקשתם.

לממוצע הדף עוקב אחר המתכון הסטנדרטי. מנתונים גולמיים הוא מחשב את הממוצע ואת סטיית התקן של המדגם באופן מדויק, וסטיית התקן נשמרת כשורש; מסיכום הוא לוקח את המספרים שלכם כפי שהם. כשסטיית התקן נאמדת מהמדגם, הערך הקריטי נלקח מעקומת t עם n פחות 1 דרגות חופש, שזו הבחירה הכנה וברירת המחדל כאן; גרסת z נמצאת במרחק מתג אחד, לסיגמה ידועה או ל־n גדול. לפרופורציה הדף נותן שני רווחים: רווח ואלד, זה שמופיע ברוב ספרי הלימוד, ורווח וילסון, זה שכדאי לדווח, כי ואלד מתנהג רע כשהפרופורציה קרובה ל־0 או ל־1 או כשהמדגם קטן.

הרווח מצויר על ישר מספרים מתחת לתשובה, והאומדן מסומן עליו, כי תמונה של רווח אומרת משהו שזוג מספרים לא אומר: כמה הוא רחב ביחס למקום שבו הוא נמצא. רווח לממוצע שנע בין 4.9 ל־5.1 ורווח שנע בין 2 ל־8 הם שניהם רווחים; רק אחד מהם שווה דיווח בשלוש ספרות אחרי הנקודה.

מה חשוב לדעת על רווחי סמך

  • "ביטחון של 95%" הוא טענה על השיטה, לא על הרווח הזה. בנו רווחים בדרך הזו פעמים רבות, וכ־95% מהם יכילו את הערך האמיתי; כל רווח בודד מכיל אותו או שלא.
  • רמה גבוהה יותר, רווח רחב יותר. רווח של 99% משתרע כ־2.6 טעויות תקן במקום 2, ולכן הוא רחב בשליש מרווח של 95% עבור אותם נתונים.
  • הרוחב קטן עם השורש של n. פי ארבעה נתונים מחצים את מרווח הטעות; פי מאה נתונים מקטינים אותו לעשירית.
  • השתמשו ב־t כשסיגמה נאמדת מהמדגם. עם n = 10 הערך הקריטי של t ב־95% הוא 2.26, לא 1.96, והעמדת פנים אחרת הופכת את הרווח לצר מדי.
  • לפרופורציה, דווחו את וילסון. רווח ואלד יכול לרדת מתחת ל־0 או לעלות מעל 1 והוא לא אמין עם פחות מכ־10 הצלחות או כישלונות; וילסון נשאר בתוך הטווח האפשרי ושומר על הכיסוי שהוא מבטיח.

איך בונים רווח סמך

  1. חשבו את האומדן

    ממוצע המדגם, או הפרופורציה במדגם. השאירו אותו מדויק אם אפשר; הדף עושה זאת.

  2. חשבו את טעות התקן

    לממוצע, סטיית התקן חלקי שורש n. לפרופורציה, השורש של p(1 − p) חלקי n.

  3. מצאו את הערך הקריטי

    לממוצע עם סיגמה נאמדת, מעקומת t עם n פחות 1 דרגות חופש ברמה שבחרתם. לסיגמה ידועה או לפרופורציה, מהעקומה הנורמלית: 1.645, 1.960 או 2.576 עבור 90, 95 או 99%.

  4. הכפילו כדי לקבל את המרווח, ואז הוסיפו והחסירו

    מרווח הטעות שווה לערך הקריטי כפול טעות התקן. הרווח נע מהאומדן פחות המרווח עד האומדן ועוד המרווח.

ערכים קריטיים לרווח סמך

כמה טעויות תקן הרווח משתרע לכל צד של האומדן.

רמהzt, df = 5t, df = 10t, df = 30
90%1.6452.0151.8121.697
95%1.9602.5712.2282.042
99%2.5764.0323.1692.750

דוגמאות פתורות

ממוצע מתוך סיכום

plain
x̄ = 50, s = 10, n = 25, 95%

טעות התקן היא 10 חלקי 5, כלומר 2. עם 24 דרגות חופש הערך הקריטי של t ב־95% הוא 2.064, ולכן מרווח הטעות הוא כ־4.13 והרווח נע בין 45.87 ל־54.13. שימוש ב־z במקום היה נותן 1.96 כפול 2, מרווח של 3.92, צר מעט מדי למדגם של 25.

ממוצע מנתונים גולמיים

plain
2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9

הממוצע הוא בדיוק 5 וסטיית התקן של המדגם היא 4√14/7, בערך 2.138. חלוקה בשורש 8 נותנת טעות תקן של כ־0.756; עם 7 דרגות חופש ערך t הוא 2.365, ורווח ה־95% הוא בערך 3.21 עד 6.79.

פרופורציה

plain
40 הצלחות מתוך 100 ניסויים

הפרופורציה במדגם היא 0.4. רווח ואלד הוא 0.4 פלוס מינוס 1.96 כפול 0.049, כלומר 0.304 עד 0.496. רווח וילסון הוא 0.309 עד 0.498: מוזז מעט לכיוון האמצע, וזה התיקון ששומר עליו אמין בקצוות. כש־40 ו־60 שניהם הרבה מעל 10 השניים כמעט מסכימים; עם 3 הצלחות מתוך 10 הם לא היו מסכימים.

טעויות ברווחי סמך

  • לומר שיש סיכוי של 95% שהממוצע האמיתי נמצא ברווח הזה. הטענה ההסתברותית היא על ההליך לאורך מדגמים חוזרים, לא על רווח קבוע אחד.
  • להשתמש ב־z עם מדגם קטן. מתחת לכ־n = 30, כשסיגמה נאמדת מהנתונים, הערך הקריטי של t גדול באופן ניכר ורווח z צר מדי.
  • לדווח רווח ואלד לפרופורציה נדירה. עם 2 הצלחות מתוך 20 רווח ואלד יורד מתחת לאפס; רווח וילסון לא, והוא זה שצריך לרשום.
  • לחלק ב־n במקום בשורש n בחישוב טעות התקן. המרווח ייצא קטן בהרבה מדי.
  • לקרוא רווח צר כרווח נכון. רוחב הוא דיוק המדידה, לא נכונות; מדגם מוטה נותן רווח צר סביב המספר הלא נכון.
  • להשוות שני רווחים חופפים ולהסיק שאין הבדל. שני רווחי 95% יכולים לחפוף בזמן שההבדל בין הממוצעים מובהק; בדקו את ההבדל ישירות.

שאלות נפוצות על רווח סמך

איך מחשבים רווח סמך של 95%?
קחו את ממוצע המדגם, חשבו את טעות התקן כסטיית התקן חלקי השורש של n, הכפילו בערך הקריטי של 95% (1.96 ל־z, או ערך t עם n פחות 1 דרגות חופש כשסטיית התקן נאמדת), והוסיפו והחסירו את המרווח הזה מהממוצע. הדף מבצע כל אחד מהשלבים האלה כשורה נפרדת.
מה המשמעות האמיתית של רווח סמך של 95%?
שהשיטה שמייצרת אותו תופסת את הערך האמיתי ב־95% מהמקרים לאורך מדגמים חוזרים. אין פירוש הדבר שיש הסתברות של 95% שהערך האמיתי נמצא ברווח המסוים הזה; הערך הזה קבוע, והרווח מכיל אותו או שלא. הקריאה המעשית: ערכים בתוך הרווח מתיישבים עם הנתונים, ערכים מחוצה לו לא.
מתי משתמשים ב־t ולא ב־z ברווח סמך?
השתמשו ב־t בכל פעם שסטיית התקן נאמדה מאותו מדגם, וזה המקרה הרגיל. השתמשו ב־z כשסטיית התקן של האוכלוסייה ידועה, או כקירוב כש־n גדול, מעל כמה מאות. עם n = 10 ההבדל הוא 2.26 מול 1.96, וזה יותר מדי כדי להתעלם ממנו.
מהו מרווח הטעות?
חצי מרוחב הרווח: הערך הקריטי כפול טעות התקן. זה ה"פלוס מינוס" שסקרים מצטטים. מרווח של 3% על תוצאה של 52% פירושו שהרווח נע בין 49% ל־55%.
למה הדף מציג שני רווחים לפרופורציה?
רווח ואלד הוא הנוסחה מספר הלימוד, p פלוס מינוס z כפול השורש של p(1 − p) חלקי n; הוא פשוט, ורוב הקורסים מלמדים אותו. רווח וילסון מתקן את הכשלים הידועים של ואלד ליד 0 ו־1 ובמדגמים קטנים, והוא מה שסטטיסטיקאים ממליצים לדווח. שניהם מוצגים כדי שתראו את תשובת ספר הלימוד ואת התשובה הטובה יותר.
כמה גדול צריך להיות המדגם למרווח טעות מסוים?
הפכו את נוסחת המרווח: n = (z × σ / E)². לפרופורציה במקרה הגרוע p = 0.5, n = (z / (2E))², כך שמרווח של 3% ברמה של 95% דורש כ־1,068 אנשים. חציית המרווח מכפילה פי ארבעה את המדגם.
האם רווח הסמך יכול להגיד אם תוצאה מובהקת?
כן, בכיוון אחד: אם רווח של 95% להפרש אינו כולל את האפס, ההפרש מובהק ברמה של 5%, ואם רווח לממוצע אינו כולל את הערך שהושער, מבחן המדגם האחד דוחה אותו. הרווח גם מספר לכם כמה גדולה ההשפעה, דבר שהמבחן לבדו לא עושה.

עוד כלים למתמטיקה

איור של שפות התכנות ב-Coddy

ללמוד מתמטיקה עם Coddy

להתחיל