n = number of trials Basic Methods of Testing Claims about a Population Proportion p p = population proportion (used in the null hypothesis) q = 1 p

155S8.3_3  Testing a Claim about a Proportion March 28, 2012 MAT 155 Statistical Analysis Dr. Claude Moore Cape Fear Community College Chapter 8 Hy...
Author: Clara Skinner
33 downloads 0 Views 1MB Size
155S8.3_3  Testing a Claim about a Proportion

March 28, 2012

MAT 155 Statistical Analysis Dr. Claude Moore Cape Fear Community College

Chapter 8 Hypothesis Testing 8­1  Review and Preview 8­2  Basics of Hypothesis Testing 8­3  Testing a Claim about a Proportion 8­4  Testing a Claim About a Mean:  σ Known 8­5  Testing a Claim About a Mean:  σ Not Known 8­6  Testing a Claim About a Standard Deviation or Variance See the following lesson and document in Course Documents of CourseCompass:

S4.D2.Chapter 8 Hypothesis Testing 155 Chapter 8 Lesson ( Package file ) These notes cover the following topics: Basics of Hypothesis Testing; Testing Claim about Proportion; Testing Claim of  Mean, σ known; Testing Claim of Mean, σ unknown; Testing Claim about Standard Deviation

S4.D3.P­value, find with calculator Find P­Value ( 145920 Bytes ) This document shows screen shots and instructions for finding the P­value for the t­test using the TI calculator. You can use  the normalcdf function to find the P­value for the z­test.

Key Concept This section presents complete procedures for testing a  hypothesis (or claim) made about a population proportion.   This section uses the components introduced in the  previous section for the P­value method, the traditional  method or the use of confidence intervals. Two common methods for testing a claim about a  population proportion are (1) to use a normal distribution  as an approximation to the binomial distribution, and (2) to  use an exact method based on the binomial probability  distribution. Part 1 of this section uses the approximate  method with the normal distribution, and Part 2 of this  section briefly describes the exact method. 

Click on the globe on the left to see tutorial for finding P­value for the  z­distribution using the TI: http://cfcc.edu/faculty/cmoore/TI_P_Value_zTest.pdf

Click on the globe on the left to see tutorial for finding P­value for the  t­distribution using the TI: http://cfcc.edu/faculty/cmoore/TI_P_Value_tTest.pdf

Notation

Part 1:

Basic Methods of  Testing Claims about a  Population Proportion p

n = number of trials ∧

p = population proportion  (used in the null hypothesis) q = 1 – p

1

155S8.3_3  Testing a Claim about a Proportion

Requirements for Testing Claims  About a Population Proportion p 1) The sample observations are a simple  random sample. 2) The conditions for a binomial distribution  are satisfied. 3) The conditions np ≥ 5 and nq ≥ 5 are both  satisfied, so the binomial distribution of  sample proportions can be approximated by a  normal distribution with µ = np and σ =    npq  . Note: p is the assumed proportion  not the sample proportion.

March 28, 2012

Test Statistic for Testing  a Claim About a Proportion

P­values:

Use the standard normal  distribution (Table A­2) and  refer to Figure 8­5

Use the standard normal 

Critical Values: distribution (Table A­2).

Caution Don’t confuse a P­value with a proportion p.

P­value = probability of getting a test  statistic at least as extreme as the one  representing sample data

P­Value Method: Use the same method as described in Section 8­2  and in Figure 8­8. Use the standard normal distribution (Table A­2).

Traditional Method Use the same method as described in Section 8­2  and in Figure 8­9.

Confidence Interval Method p = population proportion

Use the same method as described in Section 8­2  and in Table 8­2. "A confidence interval estimate of a population parameter contains the  likely values of that parameter. We should therefore reject a claim that  the population parameter has a value that is not included in the  confidence interval."  (page 413)

2

155S8.3_3  Testing a Claim about a Proportion

CAUTION   When testing claims about a population proportion, the  traditional method and the P­value method are equivalent and  will yield the same result since they use the same standard  deviation based on the claimed proportion p.  However, the  confidence interval uses an estimated standard deviation  ∧ based upon the sample proportion p.  Consequently, it is  possible that the traditional and P­value methods may yield a  different conclusion than the confidence interval method. A good strategy is to use a confidence interval to estimate  a population proportion, but use the P­value or traditional  method for testing a claim about the proportion.

March 28, 2012

Example:

The text refers to a study in which 57 out of  104 pregnant women correctly guessed the  sex of their babies. Use these sample data  to test the claim that the success rate of  such guesses is no different from the 50%  success rate expected with random chance  guesses. Use a 0.05 significance level.

Example:

Example:

Requirements are satisfied: simple random sample;  fixed number of trials (104) with two categories  (guess correctly or do not); np = (104)(0.5) = 52 ≥ 5  and nq = (104)(0.5) = 52 ≥ 5

Step 4: significance level is α = 0.50

Step 1: original claim is that the success rate is no  different from 50%: p = 0.50

Step 6: calculate z:

Step 5: sample involves proportion so the relevant  statistic is the sample proportion, 

Step 2: opposite of original claim is p ≠ 0.50

Step 3: p ≠ 0.50 does not contain equality so it is H1. H0: p = 0.50  null hypothesis and original claim H1: p ≠ 0.50  alternative hypothesis

For a two­tailed test, P­value is twice the  area to the right of test statistic.

3

155S8.3_3  Testing a Claim about a Proportion

March 28, 2012



Example: Table A­2: z = 0.98 has an area of 0.8365 to its  left, so area to the right is 1 – 0.8365 = 0.1635,  doubles yields 0.3270 (technology provides a more  accurate P­value of 0.3268

Step 7: the P­value of 0.3270 is greater than the  significance level of 0.50, so fail to  reject the null  hypothesis

Here is the correct conclusion: There is not  sufficient evidence to warrant rejection of the claim  that women who guess the sex of their babies have  a success rate equal to 50%. 

Part 2:

Exact Method for Testing  Claims about a Proportion p

Obtaining p

∧ p sometimes is given directly    “10% of the observed sports cars are  ∧ red” is expressed as p = 0.10

∧ p sometimes must be calculated    “96 surveyed households have cable TV and 54 do not” is calculated using

Testing Claims We can get exact results by using the binomial  probability distribution. Binomial probabilities  are a nuisance to calculate manually, but  technology makes this approach quite simple.  Also, this exact approach does not require that  np ≥ 5 and nq ≥ 5 so we have a method that  applies when that requirement is not satisfied.  To test hypotheses using the exact binomial  distribution, use the binomial probability  distribution with the P­value method, use the  value of p assumed in the null hypothesis, and  find P­values as follows:

4

155S8.3_3  Testing a Claim about a Proportion

Testing Claims Left­tailed test: The P­value is the probability of getting  x or fewer successes among n trials.

Right­tailed test: The P­value is the probability of getting x  or more successes among n trials.

Recap

March 28, 2012

Testing Claims Two­tailed test:

the P­value is twice the probability  of getting x or more successes

the P­value is twice the probability  of getting x or fewer successes

426/7. Driving and Cell Phones In a survey, 1640 out of 2246 randomly selected adults in  the United States said that they use cell phones while driving (based on data from Zogby  International). When testing the claim that the proportion of adults who use cell phones  while driving is equal to 75%, the TI­83/84 Plus calculator display in the margin is obtained.  Use the results from the display with a 0.05 significance level to test the stated claim. 

In this section we have discussed: •  Test statistics for claims about a proportion. •  P­value method. •  Confidence interval method. •  Obtaining p.   Click on the globe on the left to see tutorial for finding P­value for the  z­distribution using the TI: http://cfcc.edu/faculty/cmoore/TI_P_Value_zTest.pdf

Click on the globe on the left to see tutorial for finding P­value for the  t­distribution using the TI: http://cfcc.edu/faculty/cmoore/TI_P_Value_tTest.pdf

5

155S8.3_3  Testing a Claim about a Proportion 427/10. Voting for the Winner In a presidential election, 308 out of 611 voters surveyed said  that they voted for the candidate who won (based on data from ICR Survey Research Group).  Use a 0.01 significance level to test the claim that among all voters, the percentage who  believe that they voted for the winning candidate is equal to 43%, which is the actual  percentage of votes for the winning candidate. What does the result suggest about voter  perceptions?

March 28, 2012 427/12. Screening for Marijuana Usage The  company Drug Test Success provides a “ 1­Panel­ THC” test for marijuana usage. Among 300 tested  subjects, results from 27 subjects were wrong (either  a false positive or a false negative). Use a 0.05  significance level to test the claim that less than 10%  of the test results are wrong. Does the test appear to  be good for most purposes?

428/18. Gender Selection for Boys The Genetics and IVF Institute conducted a clinical trial  of the YSORT method designed to increase the probability that a baby is a boy. As of this  writing, among the babies born to parents using the YSORT method, 172 were boys and 39  were girls. Use the sample data with a 0.01 significance level to test the claim that with this  method, the probability of a baby being a boy is greater than 0.5. Does the YSORT method of  gender selection appear to work?

428/16. Predicting Sex of Baby Example 3 in this section included a hypothesis test involving  pregnant women and their ability to predict the sex of their babies. In the same study, 45 of  the pregnant women had more than 12 years of education, and 32 of them made correct pre­ dictions. Use these results to test the claim that women with more than 12 years of education  have a proportion of correct predictions that is greater than the 0.5 proportion expected with  random guesses. Use a 0.01 significance level. Do these women appear to have an ability to  correctly predict the sex of their babies?

The test statistic is z = 9.16.

The reject H0 region is the shaded  region to the right of the C.V. z =  2.33.

Since the test statistic is z = 9.16 is in the "reject region," reject H0.

6

155S8.3_3  Testing a Claim about a Proportion

March 28, 2012

429/22. New Sheriff in Town In recent years, the Town of Newport experienced an arrest rate  of 25% for robberies (based on FBI data). The new sheriff compiles records showing that  among 30 recent robberies, the arrest rate is 30%, so she claims that her arrest rate is greater  than the 25% rate in the past. Is there sufficient evidence to support her claim that the arrest  rate is greater than 25%? 429/29. Scream A survey of 61,647 people included several questions about office  relationships. Of the respondents, 26% reported that bosses scream at employees. Use a 0.05  significance level to test the claim that more than 1/4 of people say that bosses scream at  employees. How is the conclusion affected after learning that the survey is an Elle/MSNBC.  COM survey in which Internet users chose whether to respond?

429/31. Finding a Job Through Networking In a  survey of 703 randomly selected workers, 61% got  their jobs through networking (based on data from  Taylor Nelson Sofres Research). Use the sample data  with a 0.05 significance level to test the claim that  most workers (more than 50%) get their jobs through  networking. What does the result suggest about the  strategy for finding a job after graduation? 430/32. Mendel's Genetics Experiments When Gregor Mendel conducted his famous  hybridization experiments with peas, one such experiment resulted in 580 offspring peas, with  26.2% of them having yellow pods. According to Mendel's theory, 1/4 of the offspring peas  should have yellow pods. Use a 0.05 significance level to test the claim that the proportion of  peas with yellow pods is equal to 1/4.

P­value = 2P﴾z>0.671﴿ = 0.5021 Conclusion: Do not reject Ho; there is not sufficient evidence to reject the claim  that p = 0.25. There is not sufficient evidence to reject the claim that  the proportion of peas with yellow pods is equal to 1/4.

7

Suggest Documents