SALI · Bioštatistika 2025/2026 · Téma 6

Štatistika 6 — Testovanie štatistických hypotéz

H₀ a H₁ · 6 krokov · p-hodnota · z-test · t-test · χ² · Chyby I. a II. druhu · Cohenovo d
⏱ 120 min 📊 5 interaktívnych grafov 📐 15 príkladov 📝 Test 10 otázok 🎓 Hodnotenie A–FX

Časový harmonogram hodiny

0–20 min
Štatistická hypotéza, H₀ vs H₁, typy testov
20–40 min
p-hodnota, α, 6 krokov testovania
40–65 min
z-test, t-test (jednovýberový), χ²-test
65–75 min
Chyby I./II. druhu, Cohenovo d, IS metóda
75–100 min
Príklady 1–15 (Excel)
100–120 min
Test + hodnotenie

Plán hodiny

1
Štatistická hypotéza a typy testov (20 min)
0–20 min
⌄
  • Štatistická hypotéza: tvrdenie o parametri základného súboru — konkrétne, merateľné, vyvratiteľné
  • H₀ (nulová): tvrdenie o žiadnom efekte / rozdiele. Platí, kým dáta nedokážu opak.
  • H₁ (alternatívna): tvrdenie, ktoré chceme preukázať. Prijmeme ju ak zamietame H₀.
  • Jednostranný ľavý: H₁: μ < μ₀ | Obojstranný: H₁: μ ≠ μ₀ | Jednostranný pravý: H₁: μ > μ₀
  • V praxi najčastejšie obojstranný test (bezpečnejší — nezavádzame smer efektu dopredu)
2
p-hodnota, hladina α a 6 krokov (20 min)
20–40 min
⌄
  • p-hodnota: pravdepodobnosť, že dostaneme taký (alebo extrémnejší) výsledok, ak by H₀ platila
  • p < α → zamietame H₀ (štatisticky významný výsledok)
  • p ≥ α → nezamietame H₀ (nedostatok dôkazov proti H₀, NIE dôkaz H₀!)
  • Hladiny α: 0,10 (exploratórne) | 0,05 (štandard) | 0,01 (medicínske) | 0,001 (genetika)
  • Symbolika: n.s. (–) | * (p≤0,05) | ** (p≤0,01) | *** (p≤0,001)
  • 6 krokov: formuluj H₀/H₁ → zvoľ α → vyber test+vypočítaj kritérium → vypočítaj p → porovnaj p s α → formuluj záver
3
z-test, jednovýberový t-test, χ²-test (25 min)
40–65 min
⌄
  • z-test: σ KNOWN a n≥30. z = (x̄−μ₀)/(σ/√n). Excel: =1-NORM.S.DIST(ABS(z),TRUE))*2
  • Jednovýberový t-test: σ neznáma. t = (x̄−μ₀)/(s/√n). Excel: =T.TEST alebo IS metóda
  • IS metóda: ak μ₀ leží mimo IS → zamietame H₀. Ekvivalentné s t-testom.
  • Emulácia v Excel: =T.TEST(dáta, ref_stĺpec_konštanty, 2, 2) — stĺpec hodnôt μ₀
  • χ²-test: kategorické dáta, kontingenčné tabuľky. E = R×C/n. =CHISQ.TEST(pozor, očak)
  • Podmienky χ²: očakávané frekvencie ≥5 vo všetkých bunkách!
4
Chyby I./II. druhu a Cohenovo d (10 min)
65–75 min
⌄
  • Chyba I. druhu (α): zamietame H₀, hoci je pravdivá — "falošný poplach". P = α.
  • Chyba II. druhu (β): nezamietame H₀, hoci je nepravdivá — "prehliadnutý problém". P = β.
  • Zníženie α → väčšia šanca chyby II. druhu (a naopak). Riešenie: väčší n!
  • Cohenovo d = (x̄ − μ₀) / s — veľkosť efektu: 0,2 malý | 0,5 stredný | 0,8 veľký
  • p < 0,05 ≠ veľký efekt! Veľký výber môže dať p<0,05 pri d=0,1 (zanedbateľný efekt)
  • Zlaté pravidlo: test→ČI | IS→AKO VEĽKÝ | efekt→ČI DÔLEŽITÝ | dizajn→PREČO
5
Test — preskúšanie (20 min)
100–120 min
⌄
  • 5 Pravda/Nepravda + 5 výber zo 4 = 100 bodov, hodnotenie A–FX
Zn.%HodnotenieZn.%Hodnotenie
A90–100 %VýborneD60–69 %Uspokojivo
B80–89 %Veľmi dobreE50–59 %Dostatočne
C70–79 %DobreFX<50 %Nedostatočne

Vzorce a Excel — rýchly prehľad

── TESTOVACIE KRITÉRIÁ ───────────────────────────────── z = (x̄ − μ₀) / (σ/√n) z-test (σ KNOWN, n≥30) t = (x̄ − μ₀) / (s/√n) Jednovýberový t-test (df = n−1) χ² = Σ (O−E)²/E Chi-kvadrát test d = (x̄ − μ₀) / s Cohenovo d — veľkosť efektu ── p-HODNOTA V EXCELI ────────────────────────────────── =2*(1-NORM.S.DIST(ABS(z),TRUE)) p-hodnota z-testu (obojstranný) =T.DIST.2T(ABS(t), n-1) p-hodnota t-testu (obojstranný) =T.DIST(t, n-1, TRUE) p-hodnota t-testu (ľavostranný) =1-T.DIST(t, n-1, TRUE) p-hodnota t-testu (pravostranný) =CHISQ.TEST(O_pole, E_pole) p-hodnota χ² testu ── JEDNOVÝBEROVÝ T-TEST (EMULÁCIA V EXCELI) ──────────── Krok 1: Do G2:G31 zadaj =28 (referenčná hodnota μ₀) Krok 2: Údaje → Analýza údajov → t-Test: Two-Sample Assuming Unequal Variances Krok 3: Variable 1: dáta | Variable 2: referenčný stĺpec | Hypothesized Mean Diff: 0 Krok 4: p-hodnota = "P(T<=t) two-tail" ── IS METÓDA (ekvivalentná s t-testom) ───────────────── =AVERAGE(d)±CONFIDENCE.T(0.05,STDEV.S(d),COUNT(d)) Ak μ₀ LEŽÍ MIMO IS → ZAMIETAME H₀ (ekvivalentné s p<α) ── KRITICKÉ HODNOTY ──────────────────────────────────── =T.INV.2T(0.05, n-1) t kritická hodnota (obojstr., α=0,05) =T.INV(0.05, n-1) t kritická hodnota (ľavostranný) =NORM.S.INV(0.975) z kritická hodnota = 1,96 (95%) =CHISQ.INV.RT(0.05, df) χ² kritická hodnota

Výber správneho testu

TestPodmienky použitiaTestovacie kritériumExcelVet. príklad
z-testσ KNOWN + n≥30z = (x̄−μ₀)/(σ/√n)=NORM.S.DIST()Hmotnosť labradorov (σ z populácie)
t-test 1-výber.σ neznáma, n ≥ alebo < 30, norm. dátat = (x̄−μ₀)/(s/√n), df=n−1=T.DIST.2T() alebo IS metódaHmotnosť hospitalizovaných psov vs. μ₀=28
χ²-testKategorické dáta, E≥5 vo všetkých bunkáchχ²=Σ(O−E)²/E, df=(r−1)(c−1)=CHISQ.TEST()Vakcinácia × ochorenie mačiek

1. Štatistická hypotéza — základné pojmy

Štatistická hypotéza Tvrdenie o parametri základného súboru (napr. o priemere μ alebo podiele π), ktoré overujeme pomocou výberových dát. Musí byť konkrétna, merateľná a vyvratiteľná.
H₀ — Nulová hypotézaH₁ — Alternatívna hypotéza
Čo tvrdíŽiadny efekt / žiadny rozdielEfekt existuje / rozdiel existuje
Naša pozíciaPredpokladáme pravdivú, kým data nedokážu opakChceme preukázať, prijmeme ak zamietame H₀
Príklad (hmotnosť)H₀: μ = 30 kgH₁: μ ≠ 30 kg (obojstranná)
Príklad (teplota)H₀: μ ≤ 38,0 °CH₁: μ > 38,0 °C (pravostranná)
⚠️ Kritická chyba: p > 0,05 NIE JE dôkaz, že H₀ je pravdivá! Je to len "nedostatok dôkazov na zamietnutie". Rozdiel môže existovať — len výber bol príliš malý na jeho odhalenie.

2. Šesť krokov testovania hypotézy

1
Formuluj H₀ a H₁
Urči nulové a alternatívne tvrdenie. Rozhodni: jednostranný (ľavý/pravý) alebo obojstranný test? V praxi: skoro vždy obojstranný!
2
Zvoľ hladinu α PRED pohľadom na dáta
Štandardne α = 0,05. Zvýšením α znížime riziko chyby II. druhu, ale zvýšime riziko chyby I. druhu. α sa volí podľa kontextu a dôsledkov rozhodnutia.
3
Vyber test a vypočítaj testovacie kritérium
z-test (σ KNOWN, n≥30) | t-test (σ neznáma) | χ²-test (kategorické). Skontroluj predpoklady testu pred výpočtom!
4
Vypočítaj p-hodnotu
Z Excelu, štatistickej tabuľky alebo softvéru. Uvádzaj vždy presnú p-hodnotu (napr. p = 0,032), nie len "p < 0,05"!
5
Porovnaj p s α
p < α → ZAMIETAME H₀ (štatisticky významný výsledok). p ≥ α → NEZAMIETAME H₀. Na zamietnutie musí byť p STRIKTNE menšie ako α!
6
Formuluj vecný záver v kontexte výskumnej otázky
Nie len "zamietame H₀" — ale čo to znamená biologicky/klinicky? Uveď p-hodnotu, IS a Cohenovo d pre komplexný záver.

3. p-hodnota a hladiny štatistickej významnosti

–
p > 0,05
n.s. — nevýznamné
*
p ≤ 0,05
s. — významné
**
p ≤ 0,01
v.s. — veľmi výz.
***
p ≤ 0,001
v.v.s. — veľmi silné
💡 Didaktická skratka: – → nič sme nedokázali | * → niečo sa deje | ** → je to presvedčivé | *** → je to takmer isté

4. Chyby I. a II. druhu

✗ Chyba I. druhu (α)
Falošný poplach. Zamietame H₀, hoci je pravdivá. P(chyba I) = α.

Príklad: Zdravý pes má pozitívny diagnostický test.

Riešenie: Zvoliť menšie α (napr. 0,01 namiesto 0,05).
✗ Chyba II. druhu (β)
Prehliadnutý problém. Nezamietame H₀, hoci je nepravdivá. P(chyba II) = β.

Príklad: Chorý pes má negatívny test.

Riešenie: Zvýšiť rozsah výberu n.
H₀ je v skutočnosti PRAVDIVÁH₀ je v skutočnosti NEPRAVDIVÁ
NEZAMIETAME H₀✓ Správne (1−α)✗ Chyba II. druhu (β)
ZAMIETAME H₀✗ Chyba I. druhu (α)✓ Správne — Sila testu (1−β)

5. Veľkosť efektu — Cohenovo d

Cohenovo d — miera praktickej významnosti d = (x̄ − μ₀) / s    alebo    d = (x̄₁ − x̄₂) / s_pooled
d = 0,2 → malý efekt  |  d = 0,5 → stredný efekt  |  d = 0,8 → veľký efekt
⚠️ p-hodnota ≠ veľkosť efektu! Pri veľkom n (napr. n=10 000) môžeme dostať p<0,001 pri d=0,05 — štatisticky "vysoko významný", ale prakticky zanedbateľný rozdiel. Vždy uvádzaj aj d!
📐 Zlaté pravidlo (z DOCX): Štatistický test hovorí či rozdiel existuje → Intervalový odhad hovorí ako veľký je → Cohenovo d hovorí či je dôležitý → Dizajn štúdie hovorí prečo existuje.

6. Jednovýberový t-test — IS metóda

IS metóda (ekvivalentná s klasickým t-testom) Ak μ₀ leží MIMO 95% IS výberu → zamietame H₀ na α=0,05.
Ak μ₀ leží VNÚTRI 95% IS → nezamietame H₀.
Výhoda: IS poskytuje aj odhad veľkosti rozdielu — nie len odpoveď áno/nie.
💡 Emulácia jednovýberového t-testu v Excel Data Analysis: Excel nemá priamy jednovýberový t-test. Emulácia: pridáme pomocný stĺpec s hodnotami μ₀ (napr. =28 pre všetky záznamy), potom použijeme t-Test: Two-Sample Assuming Unequal Variances. p-hodnota z "P(T<=t) two-tail" je naša p-hodnota.

Interaktívne vizualizácie — kritická oblasť, p-hodnota, chyby I./II. druhu a distribúcia t-štatistiky.

Graf 1 — Obojstranný z-test (α=0,05): Kritická oblasť ±1,96. Príklad: z=2,14 (labradoré, Slide 17)
Kritická oblasť (zamietame H₀) — každá strana 2,5 %
Oblast nezamietnutia H₀ (95 %)
z = 2,14 → p = 0,032 → zamietame H₀ *
Graf 2 — Jednostranný t-test (pravostranný, α=0,05, df=9): Teplota koní po záťaži (Slide 18)
Kritická oblasť (pravý chvost, 5 %)
Oblast nezamietnutia H₀
t = 2,67 → p = 0,013 → zamietame H₀ *
Graf 3 — p-hodnota vizualizácia: Čo presne p-hodnota znamená (ilustrácia pre rôzne z-hodnoty)
p = 0,80 — veľká, H₀ sa nezamieta (n.s.)
p = 0,032 — malá, H₀ sa zamieta (*)
p = 0,001 — veľmi malá, H₀ sa zamieta (***)
Graf 4 — Chyby I. a II. druhu: Prekryv dvoch rozdelení — kde vznikajú chyby
Rozdelenie H₀ (platí H₀: μ=μ₀)
Rozdelenie H₁ (platí H₁: μ=μ₁)
Chyba I. druhu α (ľavý červený)
Chyba II. druhu β (pravý oranžový)
Graf 5 — Jednovýberový t-test (UVLF data): Hmotnosť 30 psov vs. μ₀=28 kg — IS metóda
Jednotlivé merania (n=30)
x̄ = 28,09 kg
95% IS: ⟨27,03; 29,14⟩ kg
μ₀=28 kg leží V intervale → NEZAMIETAME H₀

Všetky príklady priamo z prednášky a cvičení UVLF. Riešenia pomocou Excel funkcií a 6-krokového postupu.

📝 10 otázok⏱ 20 minút 🎯 Každá = 10 bodov🎓 FX < 50 %
0 / 10 zodpovedaných

Doplňujúce materiály

📌 Najčastejšie chyby pri testovaní hypotéz

💻 Excel — kompletné vzorce pre testovanie hypotéz

Čo počítameExcel vzorecPoznámka
t-štatistika=(AVERAGE(A2:A31)-28)/(STDEV.S(A2:A31)/SQRT(COUNT(A2:A31)))t = (x̄−μ₀)/(s/√n)
p-hodnota t (2-str.)=T.DIST.2T(ABS(t_bunka), COUNT(A2:A31)-1)df = n−1
p-hodnota t (pravo)=1-T.DIST(t_bunka, COUNT(A2:A31)-1, TRUE)Jednostranný pravý
Kritická hodnota t=T.INV.2T(0.05, COUNT(A2:A31)-1)α=0,05, obojstranný
IS dolná hranica=AVERAGE(A2:A31)-CONFIDENCE.T(0.05,STDEV.S(A2:A31),COUNT(A2:A31))IS metóda
IS horná hranica=AVERAGE(A2:A31)+CONFIDENCE.T(0.05,STDEV.S(A2:A31),COUNT(A2:A31))IS metóda
Cohenovo d=(AVERAGE(A2:A31)-28)/STDEV.S(A2:A31)(x̄−μ₀)/s
p-hodnota z-testu=2*(1-NORM.S.DIST(ABS(z_bunka),TRUE))Obojstranný z-test
χ² test=CHISQ.TEST(B2:C3, E2:F3)pozorované vs. očakávané

🧠 Kontrolné otázky