Beschreibende Statistik Deskriptive Statistik. Schließende Statistik Inferenzstatistik. Schluss von der Stichprobe auf die Grundgesamtheit

Transkript

1 Beschreibende Statistik Deskriptive Statistik Schließende Statistik Inferenzstatistik Beschreibung der Stichprobe Schluss von der Stichprobe auf die Grundgesamtheit Keine Voraussetzungen Voraussetzung: Zufallsstichprobe z.b. Häufigkeiten, statistische Kennzahlen, Grafiken, z.b. Konfidenzintervall, Signifikanztests 1

2 Stichprobenziehung Auswahl eines Teils der Grundgesamtheit GRUND- GESAMTHEIT (GRUPPE VON PERSONEN, ÜBER DIE EINE AUSSAGE GETROFFEN WERDEN SOLL) STICHPROBE (GRUPPE VON PERSONEN, DIE EMPIRISCH UNTERSUCHT WIRD) Schluss von der Stichprobe auf die Grundgesamtheit Logik der schließenden Statistik Vorstellung: Ziehen von unendlich vielen Stichproben Merkmale werden unendlich oft erfasst nehmen unterschiedliche Wert an => Stichprobenkennwertverteilung (NV) Standardabweichung dieser Verteilung > 2

3 Beispiel Wie hoch ist der Frauenanteil unter den Soziologie-Studierenden? 1. Stichprobe: 65% 2. Stichprobe: 73% 3. Stichprobe: 71% 30. Stichprobe: 69% 31. Stichprobe: 61% 500. Stichprobe: 64% 501. Stichprobe: 72% 502. Stichprobe: 71%. Usw. nach 100 gezogenen Stichproben Bei unendlich oft gezogenen Stichproben = Annäherung an eine Normalverteilung! MW Standardabw. MW+ Standardabw. MW - 2x Standardabw. MW + 2x Standardabw. = ,5 167,5 177,5 187,5 197,5 Körpergröße in cm 67% (ca. 2/3) aller Fälle 95% aller Fälle 3

4 S T I C H P R O B E N MW MW 1,96 x MW+ 67% (ca. 2/3) aller Fälle MW + 1,96 x 157,5 167,5 177,5 187,5 197,5 Durchschnittliche Körpergröße in cm = 10 95% aller Fälle Durchschnittliche Anzahl gerauchter Zigaretten bei Frauen in der Stichprobe: 14 Stück pro Tag (Stichprobe: Gesundheitssurvey Statistik Austria Befragte) Wie viele Zigaretten rauchen Frauen in der Grundgesamtheit (Österreichische Bevölkerung im Jahr 2006) im Durchschnitt pro Tag??? Die Ermittlung eines genauen Wertes für die Grundgesamtheit ist nur bei einer Vollerhebung möglich! Solange eine Stichprobe gezogen wird kann der WAHRE WERT immer nur GESCHÄTZT werden! Diese Schätzung erfolgt in Form eines INTERVALLS! 4

5 MW 1,96 x MW + 1,96 x 14 Zigaretten 13,6 Zigaretten 14,4 Zigaretten Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der Mittelwert der durchschnittlich gerauchten Zigaretten bei den Frauen in der Grundgesamtheit zwischen 13,6 und 14,4. Wenn ich unendliche oft die durchschnittliche Anzahl der Zigaretten erheben würde, würde die Verteilung einer Normalverteilung ähneln. STANDARDFEHLER DES MITTELWERTES (STICHPROBENSCHÄTZFEHLER) Je größer die Stichprobe, desto kleiner der Schätzfehler. => Je größer die Stichprobe, desto kleiner das Schätzintervall! des Mittelwertes = Standardabweichung Wurzel der Fallzahl 5

6 BERECHNUNG DES KONFIDENZINTERVALLS FÜR DEN MITTELWERTE (SCHÄTZINTERVALL DES WAHREN MITTELWERTES ) 95% 1,96 95% 1,96 95% 1,96 99% 2,58 99% 2,58 99% 2,58 BEISPIEL ZIGARETTENKONSUM (QUELLE: STATISTIK AUSTRIA GESUNDHEITSERHEBUNG 2006) Männer Frauen 9, ,215 7,9 0, Obergrenze 18,2 1,96 0,215 18, ,96 0,198 14,4 Mittelwert 18,2 14,0 Fallzahl n Standardabweichung 9,1 7,9 Untergrenze U 18,2 1,96 0,215 17,81 U 14 1,96 0,198 13,63 Konfidenzintervall 17,81 18,65 13,63 14,40 Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der Mittelwert der gerauchten Zigaretten bei den Männern in der Grundgesamtheit zwischen 17,8 und 18,7 Zigaretten. Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der Mittelwert der gerauchten Zigaretten bei den Frauen in der Grundgesamtheit zwischen 13,6 und 14,4 Zigaretten. 6

7 Gilt der vorliegende Geschlechterunterschied in der Anzahl der durchschnittlich gerauchten Zigaretten auch für die Grundgesamtheit oder nur für die die gezogene Stichprobe? Kann der Zigarettenunterschied zwischen den Geschlechtern als signifikant bezeichnet werden? 17,81 KI 95 18,65 18,2 Männer Frauen 13,6 KI 95 14,4 Die beiden Intervalle überschneiden sich nicht! Das bedeutet, dass es auch in der Grundgesamtheit mit 95%iger Sicherheit einen Unterschied der Mittelwerte geben wird! Es gibt einen signifikanten Unterschied der durchschnittlich gerauchten Zigaretten! KI 95% = [Mittelwert 1,96 des Mittelwertes ] KI 95% = ,96 21, ,92 [1318 ; 1404] Untergrenze Obergrenze Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der Mittelwert des monatlichen Nettoeinkommens in der österreichischen Bevölkerung ab dem 16. Lebensjahr im Jahr 2003 zwischen 1318 und 1404 Euro. 7

8 Anteil der chronisch kranken Frauen in der Stichprobe: 41,3 % (Stichprobe: Gesundheitssurvey Statistik Austria Befragte) Wie hoch ist der Anteil der chronisch kranken Frauen in der Grundgesamtheit?? (Österreichische Bevölkerung im Jahr 2006) Die Ermittlung eines genauen Wertes für die Grundgesamtheit ist nur bei einer Vollerhebung möglich! Solange eine Stichprobe gezogen wird kann der WAHRE WERT immer nur GESCHÄTZT werden! Diese Schätzung erfolgt in Form eines INTERVALLS! p 1,96 x p+ 1,96 x 41,3 % 40,3 % 42, 3% Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der wahre Anteil er chronisch kranken Frauen in der Grundgesamheit zwischen 40,3% und 42,3%. 8

9 STANDARDFEHLER DES ANTEILSWERTES (STICHPROBENSCHÄTZFEHLER) 1 Je größer die Stichprobe, desto kleiner der Schätzfehler. => Je größer die Stichprobe, desto kleiner das Schätzintervall! Anteilswert = Wurzel aus Rel. Häufigkeit * (1 rel. Häufigkeit) Fallzahl Stichprobenschätzfehler Je größer die Stichprobe, desto kleiner der Schätzfehler. z.b. 20% in meiner Stichprobe sind ausländerfeindlich eingestellt. n = 100 Stichprobenfehler 4% KI95% = 0,2 1,96 x 0,04 = [0,12;0,28] [12 28%] n = 500 Stichprobenfehler 2% KI95% = 0,2 1,96 x 0,02 = [0,16;0,23] [16 23%] n = 2000 Stichprobenfehler 1% KI95% = 0,2 1,96 x 0,01 = [0,18;0,22] [18 22%] 9

10 BERECHNUNG DES KONFIDENZINTERVALLS FÜR DEN ANTEILSWERT (PROZENTWERT) (SCHÄTZINTERVALL DES WAHREN ANTEILS ) 95% 1,96 95% 1,96 95% 1,96 99% 2,58 99% 2,58 99% 2,58 BEISPIEL CHRONISCHE ERKRANKUNGEN (QUELLE: STATISTIK AUSTRIA GESUNDHEITSERHEBUNG 2006) Männer Frauen Prozentwert 36,6 % 41,3 % Anteilswert p 0,366 0,413 Fallzahl n , ,366 0, , ,413 0, Obergrenze 0,366 1,96 0,0058 0,377 0,413 1,96 0,0054 0,423 Untergrenze U 0,366 1,96 0,0058 0,355 U 0,413 1,96 0,0054 0,403 Konfidenzintervall 35,5 % 37,7 % 40,3 % 42,3 % Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der Anteil der chronisch erkrankten Männer in der Grundgesamtheit zwischen 35,5% und 37,7%. Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der Anteil der chronisch erkrankten Frauen in der Grundgesamtheit zwischen 40,3% und 42,3%. 10

11 Gilt der vorliegende Geschlechterunterschied im Anteil der chronisch Kranken auch für die Grundgesamtheit oder nur für die die gezogene Stichprobe? Kann Unterschied zwischen den Geschlechtern als signifikant bezeichnet werden? 40,3 KI 95 42,3 41 Frauen Männer 35,5 KI 95 37,7 Die beiden Intervalle überschneiden sich nicht! Das bedeutet, dass es auch in der Grundgesamtheit mit 95%iger Sicherheit einen Unterschied der Prozentwerte geben wird! Es gibt einen signifikanten Unterschied des Anteils der chronisch Kranken zwischen Männern und Frauen! Beispiel Parteipräferenz Männer des Anteilswertes KI 95% = [Anteilswert 1,96 ] Untergrenze KI 95% = 0,467 1,96 0,467 1,96 0,0203 0,467 0,040 [0,427 ; 0,507] Obergrenze 0,467 x (1 0,467) 591 Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der Anteil der Parteipräferenz für die SPÖ bei den Männern in der Grundgesamtheit zwischen 42,7 und 50,7%. 11

12 Beispiel Parteipräferenz Frauen des Anteilswertes KI 95% = [Anteilswert 1,96 ] Untergrenze KI 95% = 0,429 1,96 0,429 1,96 0,0205 0,429 0,040 [0,389 ; 0,469] Obergrenze 0,429 x (1 0,429) 581 Mit 95%iger Wahrscheinlichkeit liegt der Anteil der Parteipräferenz für die SPÖ bei den Frauen in der Grundgesamtheit zwischen 38,9 und 46,9%. Vertrauenswahrscheinlichkeit 090% KI 095% KI 099% KI Je höher die Vertrauenswahrs cheinlichkeit, desto breiter das Intervall 12