Unterscheiden sich Einzelwerte signifikant vom Mittelwert?

Fragen, die sich auf kein spezielles Verfahren beziehen.

Unterscheiden sich Einzelwerte signifikant vom Mittelwert?

Beitragvon Fuxxi » Fr 7. Mär 2014, 16:27

Liebe Forenmitglieder,

mein erster Beitrag und ich bin gleich mal unsicher, ob ich überhaupt eine adäquate Überschrift gefunden habe. Nun, mein Problemstellung ist folgende und ich hoffe ich finde ein offenes Ohr. :D

Kurzform
Wie kann ich prüfen ob sich aus einer Reihe von Werten Einzelwerte signifikant vom Mittelwert der gesamten Reihe unterscheiden?

Hintergrund
Ich modelliere numerisch das Verhalten eines Körpers unter Veränderung äußerer und innerer Kräfte. Hierfür muss ich dem Körper physikalische Eigenschaften zuweisen um anschließend unter Lösung bestimmter Erhaltungs- und Bilanzgesetze das gesuchte Verhalten zu modellieren. Die physikalischen Eigenschaften des Körpers sind ortsverteilt, heißt also nicht konstant im ganzen Körper. Da ich eine bestimmte, notwendigerweise zu wissende physikalische Eigenschaft im Körper nicht messen kann, nutze ich eine vorhandene und in einer Drittstudie validierte empirische Regressionsgleichung (die Originaldaten und statistischen Kennzahlen liegen vor), die mir erlaubt die gesuchte Zielgröße im Körper durch andere bekannte Eigenschaften abzuschätzen.
Üblicherweise wird bei solchen numerischen Simulationen ("klassischer Ansatz") nie die wirkliche Verteilung der Eigenschaften berücksichtigt, sondern immer vereinfacht, dass heißt eine konstanter Wert für den ganzen Körper oder wenigstens große Teile davon angenommen, obwohl allgemein bekannt ist, dass dies die Wirklichkeit nicht widerspiegelt.

Konkretes Vorgehen
Die Anwendung der Regressionsgleichung zur Abschätzung der gesuchten physikalischen Eigenschaft liefert nun also eine Reihe prognostizierten Wertepunkte (bspw. n = 200) die irgendwie im Körper verteilt liegen. Aus diesen bilde ich einen Mittelwert als angenommenen repräsentativen Durchschnittswert für den gesamten Körper.

Problem
Ich möchte gerne wissen, welcher der prognostizierten Wertepunkte, unter Berücksichtigung der Ungenauigkeit der verwendeten Regressionsgleichung, signifikant vom berechneten Mittelwert aller 200 Wertepunkte abweicht.

Wie zum Teufel stelle ich das an? Nach meinem Verständnis fallen Mittelwertvergleich-Test eher aus (e.g. t-test). Läut das Richtung Ausreißertest? Ist die Fragestellung überhaupt sinnhaft (vom statistischen Standpunkt aus)?

Kann mir jemand einen Hinweis geben? Ich steh da wirklich auf dem Schlauch.

Vielen, herzlichen Dank und schönen Abend noch.
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Re: Unterscheiden sich Einzelwerte signifikant vom Mittelwer

Beitragvon PonderStibbons » Fr 7. Mär 2014, 17:48

Ich möchte gerne wissen, welcher der prognostizierten Wertepunkte, unter Berücksichtigung der Ungenauigkeit der verwendeten Regressionsgleichung, signifikant vom berechneten Mittelwert aller 200 Wertepunkte abweicht.

Da müsstest Du ausführen, was Du mit signifikant meinst bzw. was Du darunter
verstehst. Inferenzstatistische Signifikanzaussagen sind AFAICS hierzu nicht möglich.

Mit freundlichen Grüßen

P.
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Re: Unterscheiden sich Einzelwerte signifikant vom Mittelwer

Beitragvon Fuxxi » So 9. Mär 2014, 23:02

PonderStibbons hat geschrieben:Da müsstest Du ausführen, was Du mit signifikant meinst bzw. was Du darunter
verstehst. Inferenzstatistische Signifikanzaussagen sind AFAICS hierzu nicht möglich.


Hallo PonderStibbons,

ich bin selber nicht ganz sicher, welches statistische Mittel ich nutzen kann/muss, aber vielleicht kann ich die Fragestellung etwas präzisieren.

Ich weiß, dass die mit Hilfe der Regressionsgleichung berechneten Werte mit einem Prognosefehler behaftet sind, der irgendeiner Verteilung entspricht. Der zu erwartende Prognosefehler ist mir bspw. vereinfacht als mittlerer arithmetischer Fehler und sigma-1 Standardabweichung oder als RMSE bekannt.

Die Frage, die ich für mich gerne klären würde ist, ab wann sich der Mittelwert aller Prognosen von den jeweils prognostizierten Werte unter Berücksichtigung des zu erwartenden Prognosefehlers (signifikant?) unterscheidet. Ab wann mach es also Sinn - auf mein obiges Beispiel zurück kommend - eher auf den örtlichen Prognosewert inkl. Prognosefehler zu vertrauen, also auf den generellen Mittelwert über alle Prognosen. Lassen sich für so etwas Wahrscheinlichkeitsaussagen treffen?

Ist es einfach nur, Prognose +/- mittlerer Fehler als Bereich definieren in dem der Mittelwert nicht liegen darf um das Kriterium zu erfüllen? Klingt irgendwie zu simpel.

Vielen Dank.
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Re: Unterscheiden sich Einzelwerte signifikant vom Mittelwer

Beitragvon Fuxxi » Fr 14. Mär 2014, 11:03

Darf ich meine frage hier einmal nach oben schieben? Gibt es vielleicht jemand, der mir einen Hinweis zu meiner letzten Frage geben kann? :)
Vielen Dank mim Voraus.
Fuxxi
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Re: Unterscheiden sich Einzelwerte signifikant vom Mittelwer

Beitragvon bele » Di 18. Mär 2014, 17:20

Hallo Fuxxi,

ich weiß nicht, ob ich es richtig verstanden habe, aber vielleicht macht das folgende Sinn: Zunächst musst Du checken, ob die Vorhersagegenauigkeit Deiner Regressionsgleichung an allen "Orten" gleich groß ist (Residuen analysieren). Wenn ja, dann hast Du 200 vorhergesagte Werte mit deren Streuung in Form der Standardabweichung. Richtig? Dann macht es Sinn für jeden der 200 Punkte zu errechnen, um wieviele Standardabweichungen sie von dem Gesamtmittelwert abweichen (quasi eine z-Transformation). Nun kannst Du einen cuttoff festlegen, ab wievielen Standardabweichungen Abstand Du von einer relevanten Abweichung ausgehen würdest. Dafür gibt es keine allgemeine Wahrheit, aber Abweichungen von 2 oder 3 Standardabweichungen wären ein Startpunkt für Deine Betrachtungen.

Vielleicht hilft es ein wenig beim weiter denken,
LG,
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