Chapter 8: Hypothesis Testing for Population Proportions

Sect 8_1.notebook March 21, 2018 Chapter 8:  Hypothesis Testing for Population  Proportions We learned in the last chapter how to use confidence int...
Author: Guest
1 downloads 0 Views 660KB Size
Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

Chapter 8:  Hypothesis Testing for Population  Proportions We learned in the last chapter how to use confidence intervals  to estimate unknown parameters with a given confidence level,  that is, within a certain margin of error. Hypothesis testing is a  procedure that enables us to choose between two claims  regarding an unknown parameter. 8.1:  The Essential Ingredients of Hypothesis Testing A statistical hypothesis is a statement about the numerical value  of a population parameter. The null hypothesis, H0, represents  the neutral, status quo, skeptical claim about a population  parameter. It is what we are trying to disprove. The null  hypothesis always involves an equality, and it looks like: H0:  p = (hypothesized value)

1

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

The alternative (research) hypothesis, Ha, represents the  statement that we are attempting to validate with overwhelming  evidence. This hypothesis may involve a negated equality or an  inequality. It is a claim that the parameter value is different  from the hypothesized value. It looks like: Ha:  p ≠ hypothesized value, or Ha:  p  hypothesized value  The alternate hypothesis states that the parameter is greater  than, less than, or not equal to the value specified in the null  hypothesis. These three cases are defined using the following  language:

2

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

Ex 1: For each of the following, define p and state the null and  alternative hypotheses. Is the alternative hypothesis right­sided,  left­sided, or two­sided? (a) In 2012, the proportion of Americans without health  insurance was 15.7%. It is hypothesized that a larger proportion  of Americans are uninsured now.

3

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

(b) Hillary Clinton claims the quoted number of 39% percent of  the population who approve of Trump’s job performance is an  overestimate (Pew Research Center).

(c) Proctor and Gamble claims that Liquid Nyquil contains 10%  alcohol. The FDA suspects otherwise, and wishes to conduct a  hypothesis test.

4

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

It will be our goal to refute the null hypothesis with overwhelming  evidence to some level of confidence (usually 95% or more). If  there is sufficient evidence to reject the null hypothesis, then we  will accept the alternate hypothesis as being most likely true. If  there is not sufficient evidence to reject the null hypothesis, we  conclude that the null hypothesis might be true. That is, we will  fail to reject it. Caution!  We won’t ever conclude that the null hypothesis is true,  or make the statement that the null hypothesis is valid.

5

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

To help make this decision, we choose a significance level,   ,  which is the probability of making the mistake of rejecting the  null hypothesis when, in fact, the null hypothesis is true. If we  want to be 95% confident in refuting the null hypothesis, we  would let              . Ex 2: In Example 1(a), suppose            . Explain what this value  represents in context.

6

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

The One­Proportion z­test Statistic: The evidence we will use in our attempt to refute the null  hypothesis is based on a statistic, called the one­proportion z­ test statistic. If we let p0 represent the value of p that the null  hypothesis claims is true, then the idea is to compare our  sample proportion    to the value p0. The z­test statistic is a z­ score which measures how far away (in standard deviations)  our sample proportion is from the expected value p0.

If    is close to p0, then z will be close to zero and we will have  no reason to doubt the null hypothesis. The further z is from  zero, the more reason we have to doubt the null hypothesis.

7

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

Ex 3: A recent poll indicated that 48% of Americans believe  that global warming is mostly due to human activity. A local  environmental group believes the percentage is higher. They  poll 652 people, and find that 358 believe that humans  contribute to global warming. a. What is p? b. Find p0 and   .

c. State the null and alternative hypotheses.

8

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

(d) Find the value of the one­proportion z­test statistic.

(e) If the null hypothesis is correct, would you be surprised by this  result? Why?

9

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

The sampling distribution for the z­test statistic is often  approximately Normal, based on the Central Limit Theorem.  Therefore, under certain conditions, we can use the Standard  Normal distribution to calculate probabilities regarding the z­test  statistic. The probability we are interested in is called a p­value,  which is the probability of getting a result at least as extreme as  the result in our hypothesis test, due to random chance alone,  assuming that the null hypothesis is true.

10

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

11

Sect 8_1.notebook

March 21, 2018

Ex 4: Find the p­values corresponding with the following  hypothesis tests and z­test statistics. Show the area under the  N(0, 1) distribution each p­value represents. (a) H0: p = 0.8, Ha: p