مواضيع المحاضرة:
background image

Lecture 9 - Hypothesis testing

 

 

 

82 

Hypothesis; A statement about one or more population. 
The hypothesis usually concern with the parameters of the 
population about which statement is made. 
The purpose of the hypothesis testing is to help the 
clinician, researcher, and administrator in reaching a 
decision concerning a population based on results of a 
sample that drawn from this population. 

The procedures of hypothesis testing: 

 

Understand the nature of the data (to determine the 
particular test employed). 

 

State the hypothesis  
a)  
Null hypothesis or tested hypothesis (H

0

): Hypothesis 

of no difference, hypothesis of equality. 

b)  Alternative hypothesis (H

A

): It disagree the null 

hypothesis (e.g. there is difference).  

  Find the tabulated Z, t or X

2

 values (type of the test 

depends on the type of the data) according to 

⍺ (usually 

0.05).This will present the "critical values" that separate 
the acceptance region from rejection regions. 

  Find the calculated Z, t or X

2

 values (type of the test 

depends on the type of the data). 

  Compare between the tabulated and calculated values, If 

the calculated value falls in the acceptance area    ➨ we 

accept the H

0

-hypothesis, but If the calculated value falls 

in the rejection area    ➨ we reject the H

0

-hypothesis in 

favoring the alternative one (H

A

).    

  Conclusion.  We accept the H

0

-hypothesis ➨We conclude 

that there is no difference or association, but if we reject 
the H0-hypothesis then we favoring the alternative one 
(H

A

) and we conclude the H

may be true. 

  

1)  Hypothesis testing for single population mean and 
known population variance. ''Calculated Z-value= (x-
µ) /(∂/√n)'' 

 
A certain breed of rats show as a mean weight gain of 65 
gm during the first 3 months of life with a variance of 10 
gm

2

. A sample of 16 of these rats were fed a new diet 

from birth until the age of 3 months, their mean weight 
gain was 60.75 gm. Does this mean that the new diet case 
reduction in Wt gain at 0.05 level of significant? Test this 
hypothesis.    

 
(H

0

): x = µ (no difference). 

(H

A

): x ≠ µ   (difference exists) 

Tabulated Z:  

⍺= 0.05         1- ⍺= 95% 

                   Z = ±1.96 (critical value). 

Calculated Z = (x-µ) / (∂/√n) 
                      = 60.57- 65 / √10 /√16       = -5.38  

Comparison: since the calculated Z value > tabulated Z 
(falls in the rejection area), so we reject (H

0

) in favoring 

the alternative one (H

A

) which states that the difference 

between x & µ is statistically significant.  
Conclusion: we may conclude that the new diet cause 
reduction in WT (-ve value). 
 

2)  Hypothesis testing for single population mean and 
unknown population variance (Sample size ≤ 30).  

''Calculated t-value= (x-µ) /(S/√n)'' 

   
Ex: In the previous example, if the population variance 
was unknown and the sample SD= 3.84 gm. Does this 
mean that the new diet case reduction in Wt gain at 0.05 
level of significant? Test this hypothesis.    

  
(H

0

): x = µ (no difference). 

 (H

A

): x ≠ µ   (difference exists) 

Tabulated t:  

⍺= 0.05         1- ⍺/2= 0.975, df= n-1 

                   t = ±2.1315 (critical value). 
Calculated t = (x-µ) / (S/√n) 

                      = 60.57- 65 / 3.84 /√16       = -4.43  

Comparison: since the calculated t value > tabulated t 
(falls in the rejection area), so we reject (H

0

) in favoring 

the alternative one (H

A

) which states that the difference 

between x & µ is statistically significant.  
Conclusion: we may conclude that the new diet cause 
reduction in Wt (-ve value). 

 

3) Hypothesis testing for the difference between two 
population means when population variances are 
known. 

''Calculated Z-value= (x

1

-x

2

)-(µ

1

2

) / √ 

[(∂

2

1

/n

1

) + (∂

2

2

/n

2

)] 

 
Ex: 70 patients suffering from epileptic fit were dividing 
into two groups equally. Group 1 placed on treatment 
(Tegretol, 200mg x 2) and group 2 placed on placebo. The 
mean of the number of seizures experienced during the 
period of treatment by the two groups were 15 and 24 
consequently, the population variances were 8 and 12, do 
these data provide sufficient evidence to indicate that 
''Tegretol'' is effective drug in reducing the number of 
seizure at 0.05 level of significant 

 (H

0

): µ

1

2

 (no difference). 

 (H

A

): µ

1

≠µ

2

 (difference exists) 

Tabulated Z:  

⍺= 0.05         1- ⍺= 95% 


background image

Lecture 9 - Hypothesis testing

 

 

 

83 

                   Z = ±1.96 (critical value). 
Calculated Z = (x

1

-x

2

)-(µ

1

2

) / √ [(∂

2

1

/n

1

) + (∂

2

2

/n

2

)] 

                      = (15 – 24) – 0 / √ (8 /35) + (12/35) = -11.9  

Comparison: since the calculated Z value > tabulated Z 
(falls in the rejection area), so we reject (H

0

) in favoring 

the alternative one (H

A

) which states that the difference 

between µ

1

 and µ

2

 is statistically significant.  

Conclusion: we may conclude that ''Tegretol'' is 
effective in reducing no. of seizures.   
 

4) Hypothesis testing for the difference between two 
population means when population variances are 
unknown (Sample size ≤ 30).      

''Calculated t-value= (x

1

-x

2

)-(µ

1

2

) / √ [(S

2

1

/n

1

) + 

(S

2

2

/n

2

)]. 

Ex: Median nerve conducting velocity values were 
recorded for 10 subjects with a diagnosis of mercury 
poisoning, similar determination also were made for 15 
apparently healthy subjects.  The results were as follow: 

   Group 

     N 

   Mean(sec\mm) 

S(sec\mm) 

With 
poisoning 

    10           55 

        6 

Healthy 

    15           63 

         5 

 
Do these data provide sufficient evidence to indicate that 
nerve conducting velocity was affected by mercury 
poisoning? 
 (H

0

): µ

1

2

 (no difference). 

 (H

A

): µ

1

≠µ

2

 (difference exists) 

Tabulated t:  

⍺= 0.05    1- ⍺/2 = 0.975     df= 10+15-2= 23 

t = ±2.068 (critical value). 
Calculated t = (x

1

-x

2

)-(µ

1

2

) / √ [(S

2

1

/n

1

) + (S

2

2

/n

2

)] 

                   = (55 – 63) – 0 / √ (36 /10) + (25/15) = -3.485  
Comparison: since the calculated t value > tabulated t 
(falls in the rejection area), so we reject (H

0

) in favoring 

the alternative one (H

A

) which states that the difference 

between µ

1

 and µ

2

 is statistically significant.  

Conclusion: we may conclude that mercury poisoning 
reduce nerve conduction.   
 

 

 

5) Hypothesis testing for single population proportion 
(P)

  

 

"Calculated Z= (P-P)/√P (1-P)/n"

 

Ex: Suppose we are interesting in knowing what 
proportion of automobile driver regularly wear seat belts. 
In survey of 300 adults, 123 said they regularly were seat 
belts. Can we conclude from these data that in this sample 
the proportion who regularly wears seat belts is not 50%?   

 (H

0

): P = P (no difference). 

 (H

A

): P ≠ P   (difference exists) 

Tabulated Z:  

⍺= 0.05         1- ⍺= 95% 

                   Z = ±1.96 (critical value). 
Calculated Z = (P-P)/P (1-P)/n                      
                          (0.41- 0.5) /0.5 (1-0.5)/300 = -3.11 
Comparison: since the calculated Z value > tabulated Z 
(falls in the rejection area), so we reject (H

0

) in favoring 

the alternative one (H

A

) which states that the difference 

between p & p is statistically significant.  
Conclusion: we may conclude that in this sample the 
proportion who regularly wears seat belts is not 50% 
(less, -ve value). 

 

6) Hypothesis testing for the difference between two 
populations proportions (P

1

-P

2

). We also use z-test and 

the formula is

Calculated Z = (P

1

-P

2

) - (P

1

-P

2

) /√ [(P

1

 

(1- P

1

)/ n

1

) + P

2

 (1- P

2

)/ n

2

)] 

 

 
Ex: 
In a study of DM, we have the following results 
obtained from samples of male and female. Male n

1

=150, 

no. of DM=21. Female n2=200, no. of DM=48. Can we 
conclude from these data that there is a difference in the 
proportion of DM between the two samples? 
 (H

0

): P

1

 = P

2

 (no difference). 

 (H

A

): P

1

 ≠ P

2

   (difference exists) 

Tabulated Z:  

⍺= 0.05         1- ⍺= 95% 

                   Z = ±1.96 (critical value). 
Calculated Z = (P

1

-P

2

) - (P

1

-P

2

) /√ [(P

1

 (1- P

1

)/ n

1

) + P

2

 

(1- P

2

)/ n

2

)] 

(0.14- 0.24)-0 / [0.14 (1-0.14)/150] + [0.24(1-0.24)/200] 
= -58.38 
Comparison: since the calculated Z value > tabulated Z 
(falls in the rejection area), so we reject (H

0

) in favoring 

the alternative one (H

A

) which states that the difference 

between P

& P

2

 is statistically significant.  

Conclusion: we may conclude that in this sample the 
proportion who regularly wears seat belts is not 50% 
(less, -ve value). 


background image

Lecture 9 - Hypothesis testing

 

 

 

84 

 

7) Hypothesis testing in pair comparison. 

Calculated t= [d- µd] / [Sd/√n] 

Ex: A group of 15 boys (12 years old), were measured for 
height by 2 nurses, the results were as in the table below. 
Do these data justify the conclusion that that there is a 
difference in the accuracy of the 2 nurses?     

  
d (mean difference) = ∑d / n     = 3.7 / 15  = 0.75 Cm  
  Sd =√ [n ∑d

2

- (∑d)

2

] / [n(n-1)] 

       = √ [15(3.05) – (3.7)

2

]\ [15(15-1)] = 0.33 

 (H

0

): µd = 0 (no difference). 

 (H

A

):µd ≠ µ   (difference exists) 

Tabulated t:  

⍺= 0.05         1- ⍺/2= 0.975, df= n-1 

                   t = ±2.144 (critical value). 
Calculated t = [d- µd] / [Sd/√n] 
                      = 0.75- 0 / 0.33 /√15  = 3.125  
Comparison: since the calculated t value > tabulated t 
(falls in the rejection area), so we reject (H

0

) in favoring 

the alternative one (H

A

) which states that µd ≠ µ, the 

difference is statistically significant.  
Conclusion: we may conclude that there is a difference 
in the accuracy of height measurement between the 2 
nurses.  

8)  Hypothesis testing in Chi-Square distribution     (X

2

-

test). 

   

Calculated     X

= ∑ (O-E)

 2

 /E

 

 

Ex: In a study for the association between increasing 
diastolic blood pressure and CVA development, 200 
individuals were followed for 5 years, the results is shown 
in below table. Do these data suggest an association 
between increasing diastolic blood pressure and 
development of CVA? Test a reasonable hypothesis. (

⍺= 

0.05) 

   Diast. B.P 
    (mm Hg) 

     Development of CVA 
       Yes                         No 

         Total 

     70-79 

         1 

           49 

       50 

     80-89 

         4 

           46 

       50 

     90-99 

         6 

           44 

       50 

     ≥ 100 

       13 

           37 

       50 

     Total 

       24 

        176 

     200 

 

 (H

0

): No association between increasing diastolic BP & 

CVA. 
 (H

A

): Association exists. 

Tabulated   X

2

: (

⍺= 0.05), df =(r-1)(c-1)   =3   

From X

2

-distribution table ➨The tabulated value is 7.815 

Calculated     X

2

 

=

  (O-E)

 2

 /E 

From the table above (observed values), we calculate the 
expected values for each cell in the table using the 
formula: E= [Raw margin X Column margin] /   Grand 
total

Expected values (E).  

   Diast. B.P 
    (mm Hg) 

     Development of CVA 
       Yes                         No 

         Total 

     70-79 

         6 

           44 

       50 

     80-89 

         6 

           44 

       50 

     90-99 

         6 

           44 

       50 

     ≥ 100 

         6 

           44 

       50 

     Total 

       24 

        176 

     200 

 
Calculated     X

2

= 14.78 

Comparison: since the calculated X

2

 value > tabulated X

2

 

(falls in the rejection area), so we reject (H

0

) in favoring 

the alternative one (H

A

) which states that the association 

between increasing diastolic blood pressure and 
development of CVA is statistically significant.  
Conclusion: we may conclude that the increasing in 
diastolic blood pressure lead to development of CVA. 

 

 

No. 

   Height   (cm) 

Difference (d) 
    (N

2

-N

1

 d

2

 

Nurse 1 

Nurse 2 










10 
11 
12 
13 
14 
15 
 

142.9 
150.9 
151.9 
158.1 
151.2 
160.2 
157.8 
150.1 
142.1 
159.9 
141.9 
140.8 
147.1 
143.6 
139.9 

 143 
 151.5 
 152.1 
 158 
 151.5 
 160.5 
 158 
 150 
 142.5 
 160 
 142 
 141 
 148 
 144 
 141 
 

0.1 
0.6 
0.2 
      -0.1 
0.3 
0.3 
0.2 
      -0.1 
  0.4 
  0.1 
  0.1 
  0.2 
  0.9 
  0.4 
  1.1 

0.01 
0.36 
0.04 
0.10 
0.09 
0.09 
0.04 
0.01 
0.16 
0.01 
0.01 
0.04 
0.81 
0.16 
1.21 

 

 

 

  ∑d=3.7 

∑d

2

=3.05 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 125 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل