📌 Statistisches Testen – Cheat Sheet


🔍 1. Einführung in statistisches Testen

  • Ziel: Überprüfung einer wissenschaftlichen Hypothese anhand empirischer Daten.
  • Grundlage: Vergleich von beobachteten Daten mit einem erwarteten Muster unter einer Nullhypothese .
  • Beispiel: Ein Mediziner vermutet, dass Babys, deren Mütter einem bestimmten Risiko ausgesetzt waren, ein geringeres Geburtsgewicht haben als 3500g.

📊 2. Hypothesen & Testentscheidung

  • Nullhypothese (): Es gibt keinen Unterschied / Effekt.
  • Alternativhypothese (): Es gibt einen Unterschied / Effekt.
  • Zweiseitiger Test: Prüfung auf jede Abweichung von .
  • Einseitiger Test: Prüfung nur auf eine bestimmte Richtung der Abweichung.

Beispiel für zweiseitigen Test:


📈 3. Fehlerarten & Signifikanzniveau

Entscheidung ist wahr ist falsch
nicht verwerfenRichtige EntscheidungFehler II. Art ()
verwerfenFehler I. Art ()Richtige Entscheidung
  • Fehler I. Art (): Fälschliches Ablehnen von (falsch-positiv).
  • Fehler II. Art (): Fälschliches Beibehalten von (falsch-negativ).
  • Signifikanzniveau (): Wahrscheinlichkeit eines Fehlers I. Art, typischerweise 5% () oder 1% ().

📊 4. Teststatistik & Ablehnungsbereich

  • Die Teststatistik vergleicht die Stichprobenwerte mit der Annahme von .
  • Ablehnungsbereich: Bereich, in dem verworfen wird.
  • Beispiel für den t-Test für eine Stichprobe:
  • wird abgelehnt, falls:

🧪 5. t-Test für eine Stichprobe

Voraussetzung:

  • Die Zufallsvariable ist normalverteilt: .
  • Die Stichprobe ist unabhängig.

Teststatistik:

wobei

  • = Stichprobenmittelwert,

  • = Stichprobenstandardabweichung,

  • = Stichprobengröße.

  • Unter gilt:


📉 6. Multiples Testen & Fehlerkontrolle

  • Problem: Werden viele Tests gleichzeitig durchgeführt, steigt die Wahrscheinlichkeit für Fehler I. Art.
  • Lösung:
    • Bonferroni-Korrektur: Anpassung des Signifikanzniveaus .
    • Holm-Bonferroni-Verfahren: Schrittweise Anpassung.
    • False Discovery Rate (FDR): Kontrolle des erwarteten Anteils der falsch-positiven Ergebnisse.

📊 7. Power eines Tests & Fallzahlplanung

  • Power (): Wahrscheinlichkeit, einen existierenden Effekt zu entdecken.
  • Abhängig von:
    • Stichprobengröße (),
    • Variabilität (),
    • Signifikanzniveau (),
    • Effektgröße.

Formel für Power eines zweiseitigen Tests:


📊 8. Testen in verschiedenen Datensituationen

1-Stichproben-Tests

  • t-Test für eine Stichprobe
  • Wilcoxon-Vorzeichentest (nicht-parametrisch)

2-Stichproben-Tests

  • Unverbundener t-Test
  • Gepaarter t-Test
  • Mann-Whitney-U-Test (nicht-parametrisch)

Mehrstichproben-Tests

  • ANOVA (Varianzanalyse)
  • Kruskal-Wallis-Test (nicht-parametrisch)

📊 9. Tests für Zusammenhänge

  • Chi-Quadrat-Test () für Unabhängigkeit:
  • Pearson-Korrelationstest

📊 10. p-Wert & Bayes-Faktor

  • p-Wert: Wahrscheinlichkeit, unter ein mindestens so extremes Ergebnis zu erhalten.

    • → Ablehnung von .
    • → Beibehaltung von .
  • Bayes-Faktor: Verhältnis der Wahrscheinlichkeit der Daten unter zu .

    • spricht für .
    • spricht für .

📌 11. Wichtige Regeln für statistisches Testen

✅ Hypothesen müssen vorab definiert werden.
✅ Signifikanzniveau () muss vorab festgelegt werden.
✅ Ergebnisse müssen korrekt interpretiert werden (klinische vs. statistische Relevanz).
✅ Multiples Testen muss kontrolliert werden.
✅ Ein nicht signifikantes Ergebnis bedeutet nicht, dass es keinen Effekt gibt (Power beachten!).



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