Exact Periode Juist & Precies Testen

Transcriptie

1 Exact Periode 10.1 Juist & Precies Testen

2 Juist: gemiddeld klopt de uitkomst met wat het moet zijn. Precies: Als we de meting herhalen komt er (bijna) hetzelfde uit. Vijf schietschijven A B C D E A B C D E JUIST NIET JUIST PRECIES NIET PRECIES OPMERKING Exact Periode 10.1

3 Vijf apparaten M.b.v. vijf apparaten wordt een aantal maal de ph van een HCl-oplossing bepaald. De werkelijke waarde bedraagt: 4,33. Welk apparaten zijn Juist en/of precies? apparaat1 apparaat apparaat3 apparaat4 apparaat5 3,77 4,3 4,89 3,84 4,7 4,1 6,38 5,50 4,33 7,0 4,47 5,86 5,57 4,65 4,90 4,10 5,61 4,51 4,51 4,8 4,7 Gem: Stdev: Exact Periode

4 Dixon s Q-test Eenzelfde bepaling is meerdere malen gedaan. Zit er een uitschieter (ook wel genoemd uitbijter) tussen de uitkomsten? Dit is te ontdekken door een Q-test te doen. Werkwijze: Je zet de waarden in volgorde. Je kijkt welke waarde verdacht is, de hoogste of de laagste. Je berekent Q uit de volgende formule: Verdachte waarde naastliggende waarde Q Berekend = spreidingsbreedte Je vergelijkt je uitkomst met de tabelwaarde. In de tabel staat de betrouwbaarheid. Dit is de betrouwbaarheid van de testuitkomst. Meestal nemen we 95% betrouwbaarheid. (zie tabel hiernaast) Indien Qberekend >Qtabel, is (met de gekozen betrouwbaarheid) aangetoond dat de verdachte waarde een uitschieter is. Tabel Dixon's Q-waarden Aantal waarnemingen 90% 95% 99% 3 0,94 0,97 0,99 4 0,77 0,83 0,93 5 0,64 0,71 0,8 6 0,56 0,63 0,74 7 0,51 0,57 0,68 8 0,47 0,53 0,63 9 0,44 0,49 0, ,41 0,47 0, ,39 0,44 0,54 1 0,38 0,43 0,5 13 0,36 0,41 0, ,35 0,40 0, ,34 0,38 0, ,33 0,37 0, ,3 0,37 0, ,31 0,36 0, ,31 0,35 0,43 0 0,30 0,34 0,43 Exact Periode

5 Voorbeeld: Een groep deelnemers bepaalt de concentratie NaOH van een oplossing. Ze vinden: Jan Karel Mieke Sjaak Evelien Wendy Roy Sharon 0,09 0,101 0,097 0,098 0,100 0,099 0,096 0,084 Zit er een uitschieter tussen deze waarden? Oplossing: In volgorde zetten: Sharon Jan Roy Mieke Sjaak Wendy Evelien Karel 0,084 0,09 0,096 0,097 0,098 0,099 0,100 0,101 De uitkomst van Sharon (0,084) is verdacht. We gaan Q berekenen: Verdachte waarde: 0,084 Naastliggende waarde: 0,09 Spreiding: 0,101-0,084 =0,017 Qberekend = 0,47 We kijken in de tabel bij 8 waarnemingen en 95% betrouwbaarheid Qtabel= 0,53 Conclusie: Qberekend < Qtabel er is dus NIET aangetoond dat de waarde van Sharon een uitschieter is. Exact Periode

6 Opgaven: Ga uit van 95% betrouwbaarheid 1. Ga na of zich tussen de volgende waarden een uitschieter bevindt 7,1 7,11 7,10 7,1 7,10 7,11 7,10 7,11 7,1. Ga na of zich tussen de volgende waarden een uitschieter bevindt 7,1 7,11 7,10 7,1 7,10 7,16 7,10 7,11 7,1 3. Voor welke waarde van x is er nog net geen sprake van een uitbijter? (er zijn twee oplossingen, geef ze beide.) 7,1 7,11 7,10 x 7,10 7,11 7,10 7,11 7,1 Exact Periode

7 De F-test Het vergelijken van de precisie van twee groepen meetwaarden. Er zijn twee soorten F-test, de eenzijdige en de tweezijdige. Door de vraagstelling goed te lezen kies je de juiste F-test. eenzijdige F-test: Aantonen dat groep A preciezer is dan groep B (andersom is niet aan de orde) tweezijdige F-test: Aantonen dat er verschil in precisie is tussen groep A en groep B. Formule : F Berekend = σ 1 σ Vrijheidsgraden: (df=degree of Freedom) df =aantal meetwaarden 1. σ: standaarddeviatie Let op: In de teller vul je de grootste σ-waarde in, zodat F altijd groter dan of gelijk aan 1 is. Vergeet niet te kwadrateren! Aanpak 1. Bereken van beide groepen de σ-waarden ( n-1 of de sx-toets op je rekenmachine). Bereken F (Let op :Fberekend is altijd groter dan of gelijk aan 1) 3. Bereken van beide groepen het aantal vrijheidsgraden 4. Kies tussen de eenzijdige of de tweezijdige F-tabel (let op hoe de vraag is geformuleerd) 5. Lees F-tabelwaarde af. Let op: horizontaal aantal vrijheidsgraden van de groep met de grootste σ. verticaal aantal vrijheidsgraden van de groep met de kleinste σ. 6. Als de berekende F-waarde boven de tabelwaarde ligt is er verschil in precisie aangetoond. Exact Periode

8 Opgaven: 1. Twee studenten hebben de ph van hetzelfde monster gemeten. student 1. 7,1 7,1 7,31 7,10 7,6 student 6,99 7,01 7,10 6,90 Ga na of er verschil in precisie aantoonbaar is.. Een spectrofotometer wordt vergeleken met een nieuw type. Beide meten de transmissie van hetzelfde monster een aantal maal. oude nieuwe type type Ga na of je kunt aantonen dat het nieuwe type preciezer is dan het oude. 3. De uitkomsten van Hb-bepalingen van twee laboratoria worden vergeleken. lab 1: 8,1 8, 8,3 8,0 lab : 8,3 8,1 9, 8,1 8, a. Bevat de groep uitkomsten van lab een uitschieter? Zo ja, verwijder deze. (zie pagina 5) b. Ga na of er verschil in precisie aantoonbaar is tussen lab1 en lab. Exact Periode

9 4. Welke uitspraken over de F-test zijn waar? a. Bij de F-test gaat het om het vergelijken van precisies b. De waarde van F kan niet negatief zijn. c. De waarde van F kan niet kleiner dan 1 zijn. d. Bij een eenzijdige F-test heb je geen vermoeden vooraf. e. Het aantal vrijheidsgraden is altijd één meer dan het aantal waarnemingen. 5. Bij een eerdere les heb je gegevens ontvangen van vijf apparaten. Hierop staat onder andere: apparaat 1 apparaat Ga na of je verschil in precisie kunt aantonen tussen apparaat 1 en apparaat gem: std dev: Exact Periode

10 Tabel F-waarden (95% betrouwbaarheid) Horizontaal Vrijheidsgraden teller (grootste σ) Verticaal Vrijheidsgraden noemer Eénzijdige toetsing Vrijheidsgraden Teller ,45 199,50 15,71 4,58 30,16 33,99 36,77 38,88 40,54 41,88 45,95 48,01 54,31 18,51 19,00 19,16 19,5 19,30 19,33 19,35 19,37 19,38 19,40 19,43 19,45 19, ,13 9,55 9,8 9,1 9,01 8,94 8,89 8,85 8,81 8,79 8,70 8,66 8,53 4 7,71 6,94 6,59 6,39 6,6 6,16 6,09 6,04 6,00 5,96 5,86 5,80 5,63 5 6,61 5,79 5,41 5,19 5,05 4,95 4,88 4,8 4,77 4,74 4,6 4,56 4,36 6 5,99 5,14 4,76 4,53 4,39 4,8 4,1 4,15 4,10 4,06 3,94 3,87 3,67 7 5,59 4,74 4,35 4,1 3,97 3,87 3,79 3,73 3,68 3,64 3,51 3,44 3,3 8 5,3 4,46 4,07 3,84 3,69 3,58 3,50 3,44 3,39 3,35 3, 3,15,93 9 5,1 4,6 3,86 3,63 3,48 3,37 3,9 3,3 3,18 3,14 3,01,94, ,96 4,10 3,71 3,48 3,33 3, 3,14 3,07 3,0,98,85,77, ,54 3,68 3,9 3,06,90,79,71,64,59,54,40,33,07 0 4,35 3,49 3,10,87,71,60,51,45,39,35,0,1 1, ,84 3,00,60,37,1,10,01 1,94 1,88 1,83 1,67 1,57 1,00 Exact Periode

11 Tabel F-waarden (95% betrouwbaarheid) Horizontaal Vrijheidsgraden teller (grootste σ) Verticaal Vrijheidsgraden noemer Tweezijdige toetsing Vrijheidsgraden Teller ,79 799,50 864,16 899,58 91,85 937,11 948, 956,66 963,8 968,63 984,87 993, ,6 38,51 39,00 39,17 39,5 39,30 39,33 39,36 39,37 39,39 39,40 39,43 39,45 39, ,44 16,04 15,44 15,10 14,88 14,73 14,6 14,54 14,47 14,4 14,5 14,17 13,90 4 1, 10,65 9,98 9,60 9,36 9,0 9,07 8,98 8,90 8,84 8,66 8,56 8,6 5 10,01 8,43 7,76 7,39 7,15 6,98 6,85 6,76 6,68 6,6 6,43 6,33 6,0 6 8,81 7,6 6,60 6,3 5,99 5,8 5,70 5,60 5,5 5,46 5,7 5,17 4,85 7 8,07 6,54 5,89 5,5 5,9 5,1 4,99 4,90 4,8 4,76 4,57 4,47 4,14 8 7,57 6,06 5,4 5,05 4,8 4,65 4,53 4,43 4,36 4,30 4,10 4,00 3,67 9 7,1 5,71 5,08 4,7 4,48 4,3 4,0 4,10 4,03 3,96 3,77 3,67 3, ,94 5,46 4,83 4,47 4,4 4,07 3,95 3,85 3,78 3,7 3,5 3,4 3, ,0 4,77 4,15 3,80 3,58 3,41 3,9 3,0 3,1 3,06,86,76,40 0 5,87 4,46 3,86 3,51 3,9 3,13 3,01,91,84,77,57,46, ,0 3,69 3,1,79,57,41,9,19,11,05 1,83 1,71 1,00 Exact Periode

12 vrijheidsgraden t Students t-test herhaling. t Berekend= x μ n σ 1. hoe bereken je het aantal vrijheidsgraden?. Voor de betrouwbaarheid wordt meestal 95% genomen. Wat betekent die 95%? 90% 95% 99% Van een olie uit een gedumpt vat wordt vier maal het zwavelgehalte (mg L -1 ) bepaald: 0,051 0,055 0,049 0,05 Kan deze olie afkomstig zijn uit opslagplaats van olie waarvan het zwavelgehalte. precies bekend is: 0,057 mg L -1? Geef t berekend, ttabel en de conclusie. (gebruik 95% betrouwbaarheid) Opmerking; William Sealy Gosset werkte onder het pseudoniem Student, vandaar de naam Students t-test. Exact Periode

13 Hieronder zie je de meetresultaten op één monster van twee analisten (A en B). Analist A Analist B Ga na of er een uitschieter is in de waarden van analist B. Zo ja, verwijder deze.. Ga na of je kan dat aantonen of er verschil in precisie is tussen de analisten. 3. Komen de waarden van analist A overeen met een normwaarde van 15,4? Exact Periode

14 De gepaarde t-test De gepaarde t-test gebruik je als er door twee analisten ( of met twee methodes) aan een serie verschillende monsters is gemeten. Het is dan niet toegestaan de t-test voor gemiddelden te gebruiken omdat we hier met verschillende monsters hebben te maken die niet gemiddeld mogen worden. Ook het bepalen van de standaarddeviatie zou onzinnig zijn. Je berekent dan per monster de verschillen tussen de uitkomsten van beide methodes. Met deze verschillen voer je een t-test uit; zo n verschil is dan x. Het gemiddelde kan nu negatief zijn. Van de verschillen bereken je ook de standaarddeviatie s. De formule. In de ideale situatie is er (gemiddeld) geen verschil. In de oorspronkelijke t-formule neem je voor dus 0. De formule wordt dan: t Berekend= x μ n σ Met μ = 0 geeft t Berekend= x n σ Vrijheidsgrade n t 90% 95% 99% Het aantal vrijheidsgraden is het aantal meetparen min 1. Indien de berekende t-waarde groter is dan de tabel waarde, dan is aangetoond dat de uitkomsten verschillend zijn. Exact Periode

15 Oefenopdrachten gepaarde t-test 1 Er zijn twee methodes om %alcohol te meten. Ze worden op 6 verschillende drankjes toegepast. Monsternummer Methode 1 Methode 1 13, 13,0 14,8 14,6 3 10, 10,3 4 11,1 10,8 5 7,6 7,6 6 6, 5,9 Is er verschil aantoonbaar tussen methode 1 en methode? Men wil weten of twee analisten dezelfde resultaten leveren. Men geeft beiden drie verschillende monsters. Monster analist1 analist 1 4,67 4,74 45,78 51,56 3 1,41 1,56 a. Ga m.b.v. een significantietest na of de analisten verschillende resultaten geven. b. Is aan deze gegevens te zien wie van deze analisten het meest precies is? Verklaar je antwoord. Exact Periode

16 3. Op verschillende plaatsen in Zeeland wordt Het Na-gehalte van water gemeten (Veerse Meer; Oosterschelde) Er worden twee methodes gebruikt. 1. AAS (atoomabsorptiespectrofotometer). VES (vlamemissiespectrofotometer) Is er verschil aantoonbaar tussen de meetmethodes? Vrijheidsgraden t Locatie AAS VES Kamperland 0,04 0,0 Veere 0,03 0,01 De Piet 0,015 0,015 Zilveren Schor 0,0 0,00 Wolphaartsdijk 0,01 0,01 Kattendijke 0,031 0,09 Zierikzee 0,044 0,041 90% 95% 99% Exact Periode

17 De t-test voor gemiddelden Bij de t-test voor gemiddelden wordt onderzocht of de gemiddelden van twee groepen waarnemingen met elkaar in overeenstemming zijn. Zo kan bijvoorbeeld geconstateerd worden dat twee monsters uit een zelfde container komen. Het gaat dus niet om de vergelijking van een gemiddelde met een standaardwaarde, zoals bij de gewone t-test. Er zijn twee mogelijkheden. a. De standaarddeviaties mogen worden samengesteld Je mag de standaarddeviaties alleen samenstellen als uit een (tweezijdige) F-test blijkt dat er geen verschil in precisie is aangetoond tussen groep 1 en groep. Samengestelde σ berekenen: σ = (n 1 1) σ 1 + (n 1) σ n 1 + n t berekenen; t = x 1 x σ 1 n n Aantal vrijheidsgraden: n1 + n - t berekend vergelijken met t tabel. Net als bij een gewone t-test is er verschil aangetoond als t berekend > t tabel Exact Periode

18 b. De standaarddeviaties mogen niet worden samengesteld Je mag de standaarddeviaties niet samenstellen als uit een (tweezijdige) F-test blijkt dat er verschil in precisie is aangetoond tussen groep 1 en groep. t berekenen: t = x 1 x σ 1 n + σ 1 n Aantal vrijheidsgraden =n1(=aantal van groep met grootste σ) - 1 t berekend vergelijken met t tabel. Net als bij een gewone t-test is er verschil aangetoond als t berekend > t tabel Exact Periode

19 Oefenopdrachten 1. Op zee wordt een olievlek aangetroffen. Men verdenkt een tanker van illegaal olie lozen. Uit de vlek en uit de tanker worden oliemonsters genomen. Hiervan bepaalt men het zwavelgehalte. Men vindt: S-gehalte (%) vlek S-gehalte (%) tanker 0,101 0,10 0,108 0,13 0,10 0,140 0,110 0,119 0,16 Bepaal of er overeenstemming is tussen de gemiddelden.. Het loodgehalte in vervuilde grond wordt met twee methodes bepaald. Ga na of de methodes hetzelfde gemiddelde opleveren. methode 1 methode 0,01 0,03 0,01 0,014 0,0 0,018 0,01 3. Hieronder zie je ph waarden van oplossingen uit twee bekerglazen. Kunnen de oplossingen uit het zelfde vat komen? Bekerglas1 5,14 5,14 5,13 5,13 5,14 Bekerglas 5,16 5,15 5,16 5,16 5,16 5,14 5,15 Exact Periode

20 Haal het bijbehorende werkblad van de Start.me onder werkbladen: betrouwbaarheidsinterval van de monsterconcentratie Bij het bepalen van de monsterconcentratie wordt eerst een kalibratiereeks (n kalibratiepunten) gemaakt. Het monster wordt m maal gemeten. Het gemiddelde staat in de grafiek. Hoe betrouwbaar is de uitkomst van de monsterconcentratie? Dit wordt aangegeven door de streepjes links en rechts van het monsterpunt (foutenbalken) Door de berekeningen in Excel uit te voeren kun je ontdekken welke factoren een rol spelen in de betrouwbaarheid. Hieronder zie je de formules Voor het bepalen van de t-waarde gebruik je de VERT.ZOEKEN-functie. Voer al de formules in en maak de grafiek. Vergeet de horizontale foutenbalken niet Het betrouwbaarheidsinterval van de monsterconcentratie y b m gem x m a ylijn ax b s s m s a ( y y n lijn 1 1 ( y m n aantal vr.gr n ) t s 95% b. i. monsterconcentratie n P x m gem a y P x x gem ) ( m x) n ,5 0 0,5 1 1,5,5 3 Exact Periode

21 Ga na hoe het betrouwbaarheidsinterval van de monsterconcentratie verandert als: 1. De y waarde van het 4 de kalibratiepunt verandert in 3,3 Het b.i. van de monsterconcentratie wordt groter / blijft hetzelfde/ wordt kleiner. Voor de ym-waarden 5,1 5,0 en 5, wordt ingevuld. Het b.i. van de monsterconcentratie wordt groter / blijft hetzelfde/ wordt kleiner 3. ym slechts éénmaal wordt gemeten. Het b.i. van de monsterconcentratie wordt groter / blijft hetzelfde/ wordt kleiner 4. Er slechts drie kalibratiepunten zouden zijn. Het b.i. van de monsterconcentratie wordt groter / blijft hetzelfde/ wordt kleiner Exact Periode

22 Exact Periode 10.1