Prace dyplomowe · Hipotezy

Hipotezy statystyczne H0 i H1 – jak je zapisać w pracy?

Krótka odpowiedź z tabelą i przykładem w R: jak z hipotezy badawczej zrobić parę H0 i H1, jak zapisać wersję jednostronną i dwustronną i czego naprawdę dotyczy hipoteza zerowa w popularnych testach.

Strona główna / Blog / Hipotezy H0 i H1
W skrócie: Hipotezy statystyczne zapisujesz o parametrze populacji (μ, ρ, β), a nie o wyniku z próby. Znak równości zawsze należy do H0, a H1 zawiera ≠ (test dwustronny) albo < czy > (jednostronny). H0 musi opisywać to, co test naprawdę sprawdza: np. w teście Manna–Whitneya nie są to mediany. W pracy podaj hipotezy statystyczne raz, przy opisie analiz, a po teście pisz „odrzucono H0” albo „nie było podstaw do jej odrzucenia”.

Od hipotezy badawczej do H0 i H1 w trzech krokach

Hipoteza badawcza mówi o zjawisku, a hipotezy statystyczne – o parametrze w populacji, który sprawdza test. Jak dojść do samej hipotezy badawczej, opisujemy w poradniku pytania badawcze i hipotezy, a skąd bierze się ona w teorii – we wpisie relacja między hipotezą a teorią. Tu zajmiemy się samym zapisem.

  1. Zapisz hipotezę badawczą słownie, z nazwami zmiennych takimi jak w metodzie: „Osoby po treningu uważności mają niższy poziom stresu niż osoby z grupy kontrolnej”.
  2. Nazwij parametr, którego dotyczy test: średnią μ, korelację ρ, współczynnik regresji β, proporcję π. Hipotezy dotyczą populacji, dlatego używasz liter greckich. Zapis „H0: M1 = M2” jest błędny, bo średnie z próby prawie nigdy nie są równe.
  3. Zapisz parę hipotez. Znak równości zawsze należy do H0, a H1 zawiera ≠, < albo >. Hipotezy wzajemnie się wykluczają i razem obejmują wszystkie możliwe wartości parametru.

Dla przykładu z treningiem wersja dwustronna to H0: μT = μK i H1: μT ≠ μK. Wersja jednostronna to H0: μT ≥ μK i H1: μT < μK. Zwróć uwagę, że w wersji jednostronnej H0 obejmuje też efekt w przeciwnym kierunku. Kiedy wybrać którą wersję, wyjaśnia wpis test jednostronny czy dwustronny. Najbezpieczniejsza rada: hipotezę badawczą formułuj kierunkowo, jeśli pozwala na to literatura, a test wykonaj dwustronnie.

Uwaga na kolizję oznaczeń. Jeśli hipotezy badawcze numerujesz H1, H2, H3, to „H1” w rozdziale wyników może znaczyć „hipoteza 1” albo „hipoteza alternatywna”. Rozwiązania są dwa. Hipotezę alternatywną zapisuj jako HA. Możesz też pisać o hipotezie zerowej i alternatywnej słownie, a symbol H1 zostawić dla numeru hipotezy badawczej.

H0 i H1 dla najczęstszych analiz

Podstawowe przykłady (test t, korelacja, ANOVA) zawiera hasło hipoteza zerowa i alternatywna. Poniżej analizy, przy których studenci najczęściej się mylą.

Hipoteza zerowa i dwustronna hipoteza alternatywna dla analiz, przy których zapis hipotez sprawia najwięcej trudności
AnalizaH0H1 (dwustronna)
Test Manna–WhitneyaP(X > Y) = .50 (remisy liczone po połowie)P(X > Y) ≠ .50
Test Wilcoxona dla parrozkład różnic jest symetryczny wokół 0rozkład różnic nie jest symetryczny wokół 0
Test Kruskala–Wallisarozkłady we wszystkich grupach są jednakoweco najmniej jedna grupa ma wyniki systematycznie wyższe lub niższe
Chi-kwadrat niezależnościzmienne są niezależnezmienne są zależne
Regresja liniowa – cały modelβ1 = β2 = … = βk = 0co najmniej jeden βj ≠ 0
Moderacja (interakcja X × W)βXW = 0βXW ≠ 0
Mediacjaefekt pośredni ab = 0ab ≠ 0
Shapiro–Wilk, test Levene’arozkład jest normalny; wariancje są równerozkład nie jest normalny; wariancje się różnią

Dwa ostatnie wiersze odwracają zwykłą logikę: H0 to stan, który chcesz zachować. Wynik nieistotny nie dowodzi jednak normalności ani równości wariancji, tak jak w każdym innym teście. Banerjee i in. (2009) przypominają, że wynik nieistotny może wynikać z błędu II rodzaju, którego ryzyko rośnie w małych próbach. Jeśli chcesz wykazać brak różnicy, potrzebujesz innej H0. W teście równoważności (TOST) hipotezą zerową jest efekt co najmniej tak duży jak najmniejszy interesujący efekt (Lakens i in., 2018).

Pułapka: test Manna–Whitneya to nie test median

W wielu pracach H0 dla testu Manna–Whitneya brzmi „mediany są równe”. Divine i in. (2018) pokazują na kontrprzykładach, że test nie sprawdza median, tylko prawdopodobieństwo, że losowa osoba z jednej grupy ma wyższy wynik niż losowa osoba z drugiej. Fay i Proschan (2010) pokazują, że decyzję tego samego testu można odnosić do różnych zestawów założeń, a każdy z nich daje inną interpretację wartości p.

Symulacja w R pokazuje różnicę (dane symulowane). Porównujemy czas nauki w dniu przed egzaminem u 150 osób z kierunków ścisłych i 150 z humanistycznych. W populacji obie grupy mają medianę 120 minut, ale różnią się kształtem rozkładu. W próbie mediany wyniosły 122 i 119 minut. Test Manna–Whitneya dał U = 9455, p = .017, a prawdopodobieństwo, że osoba z kierunku humanistycznego uczyła się dłużej, wyniosło .580. Test mediany (powyżej wspólnej mediany było 80 ze 150 osób z kierunków ścisłych i 68 ze 150 z humanistycznych) dał p = .204.

Gdyby H0 zapisać jako równość median, istotny wynik prowadziłby do fałszywego wniosku, że mediany się różnią. Test wykrył coś innego: humaniści częściej uczyli się bardzo długo. Dlatego H0 zapisuj zgodnie z tym, co test naprawdę sprawdza. Jeśli pytasz o mediany, wybierz test mediany albo regresję kwantylową.

Decyzja o H0: jak o niej pisać

  • Pisz „odrzucono H0” albo „nie było podstaw do odrzucenia H0”. Nie pisz „przyjęto H0” ani „udowodniono H1”.
  • Wartość p nie jest prawdopodobieństwem, że H0 jest prawdziwa. Ten i 24 inne częste błędy interpretacji omawiają Greenland i in. (2016).
  • Decyzję o H0 zawsze uzupełnij wielkością efektu z 95% przedziałem ufności. Jak to zrobić przy wyniku nieistotnym, pokazuje wpis jak opisać wynik nieistotny.

Jak to opisać w pracy

W rozdziale metodologicznym hipotezy statystyczne podaj raz, przy opisie analiz, a nie jako osobną listę. Wzór dla przykładu z czasem nauki:

Hipoteza 2 zakładała, że czas nauki w dniu przed egzaminem różni się między osobami z kierunków ścisłych i humanistycznych. Ze względu na różny kształt rozkładów w grupach zastosowano dwustronny test Manna–Whitneya (α = .05). Hipoteza zerowa zakładała, że prawdopodobieństwo dłuższej nauki u losowo wybranej osoby z kierunku humanistycznego niż u losowo wybranej osoby z kierunku ścisłego wynosi .50; hipoteza alternatywna – że jest różne od .50. Wynik testu był istotny statystycznie, U = 9455, p = .017, dlatego hipotezę zerową odrzucono. Prawdopodobieństwo dłuższej nauki u osoby z kierunku humanistycznego wyniosło .580, przy zbliżonych medianach (122 i 119 minut).

Dobór testu do hipotezy opisuje wpis jak dobrać test statystyczny do hipotezy, a całą ścieżkę od hipotez do opisu wyników – przewodnik po statystyce w pracy dyplomowej.

Przykład reprodukowalny

Co testuje test Manna–Whitneya – symulacja w R

Kod odtwarza wszystkie liczby z tekstu: mediany i kwartyle w grupach, test Manna–Whitneya, prawdopodobieństwo przewagi i test mediany.

Równe mediany, istotny test Manna–Whitneya

Dane wejściowe: czas nauki w dniu przed egzaminem (minuty) u 150 osób z kierunków ścisłych i 150 z humanistycznych; w populacji obie grupy mają medianę 120 minut (dane symulowane, set.seed(196)).

Co odczytać: mediany, kwartyle, średnie i SD; statystykę W (w R odpowiada U dla pierwszej grupy) i p; prawdopodobieństwo przewagi 1 − W / (n1n2); tabelę liczby osób powyżej wspólnej mediany i p z testu mediany (dokładny test Fishera).

R
# B196 – co naprawdę testuje test Manna–Whitneya: H0 to nie „równe mediany”
# Dane symulowane: czas nauki w dniu przed egzaminem (minuty) u 150 osób
# z kierunków ścisłych (rozkład symetryczny) i 150 z humanistycznych (połowa
# uczy się nieco krócej niż 2 godziny, połowa znacznie dłużej); w populacji
# obie grupy mają medianę 120 min.
set.seed(196)
n <- 150
scisle <- round(rnorm(n, mean = 120, sd = 40))
dluzej <- runif(n) < .5                                  # mediana populacyjna = 120
human <- round(120 + ifelse(dluzej, rexp(n, rate = 1 / 60), -rexp(n, rate = 1 / 8)))
dane <- data.frame(kierunek = factor(rep(c("ścisłe", "humanistyczne"), each = n),
                                     levels = c("ścisłe", "humanistyczne")),
                   minuty = c(scisle, human))

# 1. Opis: mediana, kwartyle, średnia
aggregate(minuty ~ kierunek, dane, function(x)
  round(c(n = length(x), Me = median(x), Q1 = unname(quantile(x, .25)),
          Q3 = unname(quantile(x, .75)), M = mean(x), SD = sd(x)), 1))

# 2. Test Manna–Whitneya (dwustronny)
mw <- wilcox.test(minuty ~ kierunek, data = dane, exact = FALSE)
mw
# Prawdopodobieństwo przewagi: P(X_humanistyczne > X_ścisłe) + 0.5 × P(remis)
round(1 - unname(mw$statistic) / (n * n), 3)

# 3. Test mediany (Mood): odsetek osób powyżej wspólnej mediany w każdej grupie
powyzej <- table(dane$kierunek, dane$minuty > median(dane$minuty))
powyzej
fisher.test(powyzej)$p.value
Wynik w R
       kierunek minuty.n minuty.Me minuty.Q1 minuty.Q3 minuty.M minuty.SD
1        ścisłe    150.0     122.0      97.2     144.8    122.3      40.9
2 humanistyczne    150.0     119.0     115.0     152.0    143.2      59.3

	Wilcoxon rank sum test with continuity correction

data:  minuty by kierunek
W = 9455, p-value = 0.01689
alternative hypothesis: true location shift is not equal to 0

[1] 0.58
               
                FALSE TRUE
  ścisłe           70   80
  humanistyczne    82   68
[1] 0.2039094

Bibliografia oprogramowania

Wyniki na tej stronie pochodzą z uruchomienia pokazanego kodu w R 4.5.3 (funkcje wilcox.test() i fisher.test() z pakietu stats). W pracy podaj wersję R i użytych pakietów (sessionInfo()).

  1. R: R Core Team. (2026). R: A language and environment for statistical computing (Version 4.5.3) [Computer software]. R Foundation for Statistical Computing. https://www.R-project.org/

Najczęstsze pytania

Czy w pracy magisterskiej trzeba zapisywać H0 i H1 symbolami?

Nie zawsze. Wystarczy hipoteza badawcza słownie i opis testu, jeśli promotor nie wymaga więcej. Gdy wymaga, zapisz H0 i H1 przy opisie analiz, raz dla każdej hipotezy, z parametrem populacji (μ, ρ, β) i informacją, czy test jest jedno-, czy dwustronny.

Jak zapisać H0 i H1, gdy hipotezy w pracy mają numery H1, H2, H3?

Żeby uniknąć pomyłki „hipoteza 1” z „hipotezą alternatywną”, oznacz hipotezę alternatywną jako HA albo pisz o hipotezie zerowej i alternatywnej słownie. Numery H1, H2, H3 zostaw dla hipotez badawczych i używaj ich konsekwentnie w metodzie, wynikach i dyskusji.

Czy H0 w teście Manna–Whitneya mówi, że mediany są równe?

Nie. Test sprawdza, czy prawdopodobieństwo, że losowa osoba z jednej grupy ma wyższy wynik niż losowa osoba z drugiej, wynosi .50. W przykładzie z tego wpisu test był istotny (p = .017) przy medianach 122 i 119 minut. Jeśli pytasz o mediany, użyj testu mediany albo regresji kwantylowej.

Powiązane hasła

Przeczytaj też

Nie wiesz, jak zapisać hipotezy statystyczne?

Sprawdzimy, czy hipotezy, parametry i testy do siebie pasują, i wyjaśnimy, jak zapisać H0 i H1 tak, żeby obronić je przed promotorem i recenzentem.

Oferta dla studentówWyceń analizę

Bibliografia i dalsza literatura naukowa (APA 7)

  1. Banerjee, A., Chitnis, U. B., Jadhav, S. L., Bhawalkar, J. S., & Chaudhury, S. (2009). Hypothesis testing, type I and type II errors. Industrial Psychiatry Journal, 18(2), 127–131. https://doi.org/10.4103/0972-6748.62274 ● Otwarty dostęp
  2. Divine, G. W., Norton, H. J., Barón, A. E., & Juarez-Colunga, E. (2018). The Wilcoxon–Mann–Whitney procedure fails as a test of medians. The American Statistician, 72(3), 278–286. https://doi.org/10.1080/00031305.2017.1305291 ● Otwarty dostęp
  3. Fay, M. P., & Proschan, M. A. (2010). Wilcoxon–Mann–Whitney or t-test? On assumptions for hypothesis tests and multiple interpretations of decision rules. Statistics Surveys, 4, 1–39. https://doi.org/10.1214/09-SS051 ● Otwarty dostęp
  4. Greenland, S., Senn, S. J., Rothman, K. J., Carlin, J. B., Poole, C., Goodman, S. N., & Altman, D. G. (2016). Statistical tests, P values, confidence intervals, and power: A guide to misinterpretations. European Journal of Epidemiology, 31(4), 337–350. https://doi.org/10.1007/s10654-016-0149-3 ● Otwarty dostęp
  5. Lakens, D., Scheel, A. M., & Isager, P. M. (2018). Equivalence testing for psychological research: A tutorial. Advances in Methods and Practices in Psychological Science, 1(2), 259–269. https://doi.org/10.1177/2515245918770963 ● Otwarty dostęp

Cytowania BibTeX

@article{banerjee2009hypothesis, author={Banerjee, Amitav and Chitnis, U. B. and Jadhav, S. L. and Bhawalkar, J. S. and Chaudhury, S.}, title={{Hypothesis testing, type I and type II errors}}, journal={Industrial Psychiatry Journal}, year={2009}, volume={18}, number={2}, pages={127--131}, doi={10.4103/0972-6748.62274}}
@article{divine2018wilcoxon, author={Divine, George W. and Norton, H. James and Barón, Anna E. and Juarez-Colunga, Elizabeth}, title={{The Wilcoxon–Mann–Whitney procedure fails as a test of medians}}, journal={The American Statistician}, year={2018}, volume={72}, number={3}, pages={278--286}, doi={10.1080/00031305.2017.1305291}}
@article{fay2010wilcoxon, author={Fay, Michael P. and Proschan, Michael A.}, title={{Wilcoxon–Mann–Whitney or t-test? On assumptions for hypothesis tests and multiple interpretations of decision rules}}, journal={Statistics Surveys}, year={2010}, volume={4}, pages={1--39}, doi={10.1214/09-ss051}}
@article{greenland2016statistical, author={Greenland, Sander and Senn, Stephen J. and Rothman, Kenneth J. and Carlin, John B. and Poole, Charles and Goodman, Steven N. and Altman, Douglas G.}, title={{Statistical tests, P values, confidence intervals, and power: A guide to misinterpretations}}, journal={European Journal of Epidemiology}, year={2016}, volume={31}, number={4}, pages={337--350}, doi={10.1007/s10654-016-0149-3}}
@article{lakens2018equivalence, author={Lakens, Daniël and Scheel, Anne M. and Isager, Peder M.}, title={{Equivalence testing for psychological research: A tutorial}}, journal={Advances in Methods and Practices in Psychological Science}, year={2018}, volume={1}, number={2}, pages={259--269}, doi={10.1177/2515245918770963}}
R