4장 2절 기초 통계분석 (2) 추정과 가설검정

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CONCEPT 01

귀무가설과 대립가설

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귀무가설 H₀대립가설 H₁
"차이가 없다", "같다"처럼 간단하고 구체적인 기본 가정뚜렷한 증거가 있을 때 주장하는 가설(연구가설). H₀가 기각될 때 채택

점추정은 모수를 하나의 값으로, 구간추정은 모수가 포함될 범위(신뢰구간)로 추정한다. 가설검정은 표본 데이터로 H₀의 기각 여부를 통계적으로 판단하는 절차다.

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QUESTION 01

증거로 채택되는 가설

38회 기출
관련 문제
확신을 가지고 입증하고자 할 때, 명확한 증거를 통해 채택할 수 있는 가설은 무엇인가?
① 대립 가설
② 귀무 가설
③ 반대 가설
④ 연구 가설
정답 ①

대립 가설은 연구자가 검정을 통해 입증하고자 하는 주장으로, 충분한 통계적 증거가 확보되었을 때 채택되는 가설이다. 귀무 가설은 효과나 차이가 없는 상태를 가정하는, 검정의 기준이 되는 가설이며, "반대 가설"과 "연구 가설"이라는 표현은 일상적으로 대립 가설과 비슷한 의미로 쓰이기도 하지만, 통계적 가설검정에서의 공식 용어는 "대립가설(H₁)"과 "귀무가설(H₀)"이므로 정답은 대립 가설로 보는 것이 타당하다.

핵심 암기 · 입증하고 싶은 주장 = 대립가설 / 기본 전제(기각 대상) = 귀무가설
CONCEPT 02

제1종 오류와 제2종 오류

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귀무가설 참귀무가설 거짓
기각 안 함옳은 결정 (1−α)제2종 오류 (β)
기각함제1종 오류 (α)옳은 결정 (1−β)

제1종 오류(α) = 옳은 H₀를 잘못 기각. 제2종 오류(β) = 틀린 H₀를 잘못 채택. 유의수준 α는 곧 제1종 오류의 최대 허용 확률이다.

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QUESTION 02

제1종 오류의 최대 확률

18회 기출
관련 문제
귀무가설이 사실인데도 불구하고 사실이 아니라고 판정할 때(귀무가설을 기각하는 오류) 이를 제1종 오류라고 한다. 이때 우리가 내린 판정이 잘못될 최대 확률은 무엇으로 나타낼 수 있는가?
① α(알파)
② p-value
③ 검정통계량
④ 1−α
정답 ①

α(알파)는 일반적으로 연구자가 설정하는 유의수준으로 제1종 오류의 최대 확률이다. 이는 귀무가설이 참일 때 가설을 기각할 확률, 즉 잘못 기각할 확률이라고 볼 수 있다. p-value는 유의확률, 검정통계량은 데이터와 귀무가설의 차이를 나타내는 지표로 둘 다 기각 여부를 결정하는 데 사용되는 값이다.

핵심 암기 · α = 유의수준 = 제1종 오류의 "최대" 허용 확률
CONCEPT 03

표본 데이터로 하는 통계 기법들

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점추정모수를 "하나의 값"으로 추정
신뢰구간 설정모수가 포함될 "범위"를 추정(구간추정)
가설검정표본으로 귀무가설의 기각 여부를 판단
분산분석그룹 간 평균 차이를 비교·검정
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QUESTION 03

귀무가설 기각 여부를 정하는 기법

34회 기출
관련 문제
표본 데이터를 기반으로 귀무가설의 기각 여부를 결정하는 분석 기법은 무엇인가?
① 분산분석
② 최우추정
③ 신뢰구간 설정
④ 가설검정
정답 ④

가설검정은 표본 데이터를 사용해 통계적으로 귀무가설을 기각할지 여부를 판단하는 기법이다. 이를 통해 모집단에서 특정 가설이 얼마나 타당한지 평가할 수 있다. 분산분석은 그룹 간 평균의 차이를 비교하고, 최우추정은 모수를 추정하는 방법이며, 신뢰구간 설정은 모집단의 모수가 포함될 가능성이 높은 범위를 추정하는 것이다.

핵심 암기 · "기각할지 말지 결정" = 가설검정
CONCEPT 04

R의 t.test() 결과 읽기

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> t.test(extra~group, sleep) Welch Two Sample t-test t = -1.8608, df = 17.776, p-value = 0.07939 95 percent confidence interval: -3.3654832 0.2054832 sample estimates: mean in group 1 mean in group 2 0.75 2.33

유의수준 5%(α=0.05) 기준, p-value(0.07939) > α 이므로 "두 그룹의 평균이 같다"는 귀무가설을 기각하지 못한다 — 통계적으로 유의한 차이라고 단정할 수 없다.

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QUESTION 04

t-test 결과 해석

19회 기출
관련 문제
아래 데이터는 두 종류의 수면 유도제(group)를 무작위로 선정된 20명의 환자를 대상으로 수면 시간 증감(extra)을 측정한 자료이다. 아래 결과에 대한 설명으로 잘못된 것은?
> t.test(extra~group, sleep) Welch Two Sample t-test t = -1.8608, df = 17.776, p-value = 0.07939 95 percent confidence interval: -3.3654832 0.2054832 sample estimates: mean in group 1 mean in group 2 0.75 2.33
① 유의수준 1%하에서 수면유도제 2가 수면유도제 1보다 통계적으로 유의하게 평균 수면시간을 증가시킨다고 결론지을 수 있다. 즉, 수면유도제 2가 수면유도제 1보다 더 효과적이다.
② 수면유도제 1에 의해 평균적으로 0.75시간의 수면시간이 증가하였다.
③ 수면유도제 2에 의해 평균적으로 2.33시간의 수면시간이 증가하였다.
④ 두 수면유도제에 의해 증가된 평균 수면시간의 차이는 -3.37시간에서 0.21시간 사이에 있다고 95% 확신할 수 있다.
정답 ①

p-value(0.07939)가 유의수준 1%(0.01)는 물론 5%(0.05)보다도 크므로 귀무가설(두 그룹 평균이 같다)을 기각할 수 없다. 즉, 두 수면유도제의 평균 수면시간 차이가 통계적으로 유의하다고 결론지을 수 없다. 각 그룹의 평균값(0.75, 2.33)과 95% 신뢰구간(-3.37~0.21시간) 설명은 출력 결과를 그대로 읽은 것으로 옳다.

핵심 암기 · p-value > 유의수준 → 귀무가설 기각 실패(차이가 유의하다고 말할 수 없음)
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