GLM에서 설명변수에 대한 검정 - GLM part. 3 기본 콘텐츠로 건너뛰기

GLM에서 설명변수에 대한 검정 - GLM part. 3

 GLM 적합 후에 여러 가지를 검정해야 하는데, 이번에는 설명변수에 대한 검정을 살펴보도록 하겠다.


표본이 큰 경우에 GLM의 ML 추정량들은 근사적으로 정규분포를 따른다.


설명변수가 한 개인 GLM을 생각해보자.


(1) 왈드검정 Wald

귀무가설 β=0 을 검정하기 위한 왈드 검정통계량은 다음과 같다.

$$ z=\hat{\beta}/SE $$

귀무가설 하에서 z는 근사적으로 표준정규분포를 따른다.

$$ z^{2} \sim \chi^{2} (df=1) $$

이항모수 𝛑에 대하여 SE는 다음과 같다.

$$ SE=\sqrt{\hat{\pi}(1-\hat{\pi})/n} $$



(2) 가능도비 검정 Likelihood ratio

l 0 = 귀무가설 하에서의 가능도함수의 최댓값

1 = 완전모형 하에서의 가능도함수의 최댓값

$$ 2log(l_{1}/l_{0})=2[log(l_{1})-log(l_{0})]=2(L_{1}-L_{0}) $$

L0 = 귀무가설 하에서의 로그 가능도함수의 최댓값

L1 = 완전모형 하에서의 로그 가능도 함수의 최댓값

(로그변환과 두 배를 하면 대략적으로 카이제곱 표본분포를 따르게 됨)

귀무가설 β=0 하에서 2(L1-L0) 이 검정통계량은 근사적으로 자유도가 1인 카이제곱분포를 따른다.

가능도비 검정은 일반적으로 왈드검정보다 statistical power가 더 높다고 평가 받는다.



(3) 스코어 검정 score test

왈드 검정과 달리 추정된 표준오차값이 아닌, 귀무가설이 참일 때 타당한 표준오차값(SE0)을 이용한다.

왈드 검정에서 SE는 다음과 같다.

$$ SE=\sqrt{\hat{\pi}(1-\hat{\pi})/n} $$

z검정에서 사용하는 표준오차 즉, 스코어 검정에서 SE0는 다음과 같다.

$$ SE_{0}=\sqrt{\pi_{0}(1-\pi_{0})/n} $$


댓글

이 블로그의 인기 게시물

Radiomics: Feature selection 3

  Demircioğlu, Aydin PhD  Benchmarking Feature Selection Methods in Radiomics, Investigative Radiology: January 18, 2022 - Volume - Issue - doi: 10.1097/RLI.0000000000000855 High dimensionality of the datasets and small sample sizes are critical problems in radiomics. Therefore, removing redundant features and irrelevant features is needed. Overall, per dataset,  30 different feature selection methods + 10 classifiers + 70 hyperparameter settings After each feature selection method, 1, 2, ..., 64 features were selected. Altogether, 14,700=30✕70 ✕7 models were fitted, each with a 10-fold cross-validation . More complex methods are more unstable than simpler feature selection methods. LASSO performed best when analysing the predictive performance , though it showed only average feature stability . Longer training times and higher computational complexity of the feature selection method do not mean for high predictive performance necessarily. Obtaining a more stable mode...

통계 기초 : 확률 분포 - (1) 이항분포

Binomial distribution 이항분포에 앞서 베르누이분포가 있다. 모든 가능한 결과가 두 가지인 실험(표본공간이 {불량품, 양호품},{찬성, 반대} 등)을 베르누이 시행(Bernoulli trial)이라 한다. 성공확률을 p 라고 할 때, '성공'이면 1, '실패'면 0으로 대응시키는 확률변수를 베르누이 확률변수라 한다. 베르누이 확률변수 X의 확률분포는 다음과 같이 정의할 수 있다. $$ P(X=x) = p^{x}(1-p)^{1-x}, x=0,1 $$ 따라서, X=0인 경우에는 P(X=0) = (1-p)이고, X=1인 경우에는 P(X=1) = p가 된다. 베르누이분포의 평균은 E(X)=p, Var(X)=p(1-p) 이다. 이처럼 동일한 성공확률을 가진 베르누이 시행 을 독립적 으로 반복 하여 시행할 때, 'X=성공횟수'의 분포를 이항분포(binomial distribution)이라 한다. 성공확률이 p인 베르누이 시행을 n번 독립적으로 반복 시행할 때, '성공횟수(=X)'가 x일 확률은 다음과 같이 표시할 수 있다. $$ P(X=x) = (\frac{n}{x})p^{x}(1-p)^{n-x}, x=0,1,2, ..., n $$ 이항분포의 평균은 E(X)=np, 분산은 Var(X)=np(1-p) 이다. 증명은  https://proofwiki.org/wiki/Variance_of_Binomial_Distribution  참고하면 된다. 여기에서 n , p 를 이항분포의 모수(parameter)라 한다. 만약 n=1이라면, 이항분포 B ( n , p )는 '1(성공)'의 확률이 p 인 베르누이분포이다. 참고로 모수는 모집단의 특성값으로, 평균, 분산, 성공확률 등을 예시로 들 수 있다.

통계 : Dummy Variable Trap

 Regression model을 만들다 보면, 독립변수로 명목형 변수를 사용할 때가 많다. 지역이나 성별, biomaker유/무 등이 대표적으로 많이 사용되는 명목형 변수로, 특히 medical 저널에서는 성별을 covariate으로 취급하여 성별에 따른 종속변수의 차이를 보고자 할 때가 많다. 명목형 변수들은 Dummy Variable로 바꾸어서 regression model을 만드는데, one hot 인코딩 방식으로 더미 변수들을 만든다. 예를 들면,  ❕ male=0, female=1 ❕ Biomarker유=1, Biomarker무=0 이런식으로 만든다. 이와 같은 binary 데이터들은 더미 변수로 만드는 것도 쉽고 큰 문제가 되지 않는다. one-hot encoding의 이유는, 0과 1 대신 빨간색, 녹색, 파란색을 1,2,3 으로 코딩해버리면, 적합한 모델은 숫자가 더 큰 3을 빨간색보다 더 중요한 인자로 생각하게 되기 때문이다. 학력처럼 순서형이면 각 숫자에 의미가 있지만 여러 컬러처럼 단순 명목형일 때에는 one-hot 인코딩을 해야한다.  (단, 컬러가 연함 - 진함과 같이 순서형이라면 굳이 one-hot 인코딩을 안해도 된다.) one-hot encoding 의 예시는 아래 세 가지 카테고리로 보면 더 명확하게 이해가 된다. (image출처: https://towardsdatascience.com/encoding-categorical-variables-one-hot-vs-dummy-encoding-6d5b9c46e2db) 그럼 binary 말고 여러 카테고리가 있는 변수의 경우는 어떤 식으로 더미 변수를 만들까? Regression 모델을 만들 때에는 k개의 카테고리가 있다면, k-1개의 더미변수를 생성하게 된다. 위 그림에서 Blue일 때, d1, d2, d3 모두 0으로 코딩해도 Red, Green과 차이가 있으므로, d1과 d2만 만들어도 무방하다는 의미이다. 즉, d1과 d2가 0일 때, Blue가...