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

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.

Odds Ratio and Relative Risk ; 오즈비와 상대위험도

  Odds Ratio 는 임상에서 매우 많이 사용되는 개념이다. 그러나 'Odds' 라는 개념이 직관적으로 잘 와닿지 않기 때문에 흔히 오용되기도 하는 개념이라 가장 먼저 잡고가야 할 주제로 삼았다.   오즈비는 범주형 자료에서 사용되는데, 오즈비를 보면서 가장 많이 접하게 될  2X2 분할표는 다음과 같이 생겼다.   Event Normal Total Exposed A B A + B Non-exposed C D C + D 흔히 하는 실수가 오즈비(Odds Ratio)를 해석할 때, 상대위험도(Relative risk)를 해석하듯이 한다는 점이다. 따라서 오즈비와 상대위험도의 각 개념에 대해서 살펴보고 넘어가도록 하자.   ❗Odds Ratio와 Relative Risk의 공통점 : 상대적인 비율 을 나타낸다. Public health / Medical 에서 Odds Ratio or Relative Risk를 사용하는 이유 - 어떤 조건에서 더 위험한지를 수치적으로 나타내기 위해서 사용 한다. 예를 들면, "흡연(조건)"을 하는 사람은 비흡연자에 비해 "폐암(Event)" 발생에 있어서 몇 배가 더 위험한가? 와 같은 질문에 대한 해답으로 많이 사용된다.   ✅위와 같은 2X2 이차원 분할표에서 Odds Ratio (오즈비) 의 수식적 정의 는 다음과 같다. P1 = A/(A+B) ; P2 = C/(C+D) Odds1 = P1/(1-P1) ; Odds2 = P2/(1-P2) Odds Ratio = Odds1/Odds2 = A*D/B*C ✅ 한편 2X2 분할표에서 Relative Risk (상대위험도) 의 수식적 정의 는 ...

Odds Ratio and Relative Risk ; 오즈비와 상대위험도 part. 2

 지난 글에서 2X2 분할표에서 많이 사용되는 오즈비와 상대위험도의 개념에 대해서 살펴보았다. 그 중에서도 지난 글에서는 오즈비를 사용할 수밖에 없는 경우에 대해 살펴보았다.  상대위험도가 직관적으로 이해하기 쉽고 위험비에 대한 쉬운 해석을 가능하게 하지만, 그럼에도 불구하고 보건 or 의학 계열에서 오즈비를 많이 사용 할 수밖에 없는 이유에 대해 살펴보았다. 또한 오즈비와 상대위험도는 가끔 동일하게 해석되기도 한다. (자세한 내용은 이전 글로..) 그럼 이번 글에서는 오즈비와 상대위험도를 동일하게 해석할 수 있는 경우 에 대해 살펴보도록 하겠다. 먼저 다음과 같은 오즈비의 특성을 이해해야 한다. 오즈비의 중요 특성: 상대적인 위험도를 과장하는 측면 이 있다. 이는 굉장히 중요한 오즈비의 특성인데, Relative Risk 값보다 항상 큰 값을 가진다. 그리고 이는 해당 Event가 흔하게 일어날 수록 더욱 더 과장 된다. 📋예를 들어 보자. 따듯한 차를 마셨을 때와 방안 온도의 차를 마셨을 때 체온이 상승하는지 아니면 그대로 유지되는지에 대해 조사하고 다음과 같은 분할표를 얻었다.   체온 상승 유지 Total Warm tea 90 10 100 Normal temp 20 180 200 먼저 Relative Risk 상대위험도 를 구해보자. $$ \frac{90/100}{20/200} = 9 $$ 이번엔 Odds Ratio 오즈비 를 구해보자. (유도과정은 이전 글 참고) $$ \frac{90 * 180}{20 * 10} = 81 $$ 이번엔 방금 구한 상대위험도와 오즈비를 해석해보자. 📉 RR : 상대위험도는 9로, 이는 따듯한 차를 마신다면 체온이 상승할 확률이 방안 온도의 차를 마셨을 때보다 체온이 상승할 확률...