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Estoy analizando un conjunto de datos pareados no normalizados y quisiera aplicarles un test estadístico que reafirme algunos parámetros descriptivos de la población. He encontrado el test de ranking signados de Wilcoxon (V, Wilcoxon signed-rank), pero tengo la impresión de que el test no está siendo clarificador como creí en un comienzo.

Solo para demostrar el ejemplo, tengo las siguientes dos columnas de un dataframe:

df <- structure(
    list(
        dist_A = c(
 788.19, 886.03, 766.39, 474.92, 445.6 , 642.67, 743.43, 344.49, 545.98, 767.1,
 343.79, 543.91, 957.16, 998.04, 484.58, 550.69, 344.22, 432.37, 933.5 , 548.62, 960.86,
1046.61, 700.26,1049.46, 308.02, 386.54, 447.75, 445.02, 621.87, 526.16, 369.4 , 716.62,
 662.69, 871.35,1091.77,1161.01, 844.25, 946.43,1017.83,1009.33, 785.61,1015.04,1015.85,
    378, 807.94, 778.71, 590.31, 527.72, 946.12, 762.25
        ),
        dist_O = c(
 648, 894,1005, 691, 472, 501, 475, 395, 533, 900, 266, 200, 594, 955, 200, 728, 272, 272,
1004, 499,1059, 985,1077,1135, 581, 100, 497, 468, 763, 723, 673, 848, 842, 875,1050,1166,
 594, 828, 753, 914, 409, 730, 791, 795,1088,1078, 494, 494, 869, 955
        )
    ),
    .Names = c("dist_A", "dist_O"),
    row.names = c(NA, 50L), class = "data.frame"
)

Donde cada columna tiene un valor de mediana similar:

> median(df$dist_A)
[1] 730.025
> median(df$dist_O)
[1] 729

Investigando mucho, encontré en este libro (p.1) algo clarificador: Que el método de Wilcoxon para datos pareados no normalizados tiene como hipótesis nula la equidad de medianas. En base a esto, ejecuté el test de Wilcoxon en R (wilcox.test) obteniendo lo siguiente:

> wilcox.test(df$dist_A, df$dist_O, paired=TRUE, correct = FALSE, alternative = "greater")

    Wilcoxon signed rank test

data:  df$dist_A and df$dist_O
V = 653, p-value = 0.4405
alternative hypothesis: true location shift is greater than 0

El resultado lo interpreto como que no hay evidencia suficiente para rechazar la hipótesis nula, que es que la mediana de dist_A es menor o igual que la mediana de dist_O, esto en base a la hipótesis alternativa propuesta, alternative = "greater", según esta documentación para el test.

En resumen: Me parece coherente que el test no pueda aseverar para ambas columnas, de 50 datos cada una y con una mediana similar, el rechazo o no de la hipótesis nula.


Explicado lo anterior, mi problema comienza cuando amplío la muestra por sobre los 500 registros. Siendo más preciso, si le aplico el test a un dataframe con 1500 datos por columna, con medianas similares, obtengo el siguiente resultado:

> median(dfs$dist_A)
[1] 1330.13
> median(dfs$dist_O)
[1] 1331.5
> wilcox.test(dfs$dist_A, dfs$dist_O, paired=TRUE, correct = FALSE, alternative = "greater")

    Wilcoxon signed rank test

data:  df$dist_A and df$dist_O
V = 298580, p-value = 1
alternative hypothesis: true location shift is greater than 0

De donde interpreto que el test entrega con certeza absoluta de que la mediana de dist_A es menor o igual a dist_O. Eso es, efectivamente, lo que ocurre, pero la diferencia entre ambas medianas es tan poca que el test no me es útil, si yo quisiera darle un margen de tolerancia a la obtención de estas medianas. Se me ocurre que esto sucede por la gran cantidad de muestras, pero no estoy seguro.

¿Qué requiero o qué busco? Quisiera un test, o un ajuste a este mismo, que, aún para muchas mediciones, fuese capaz de entender que con pequeñas diferencias entre las medianas (o medias u otro parámetro si fuese otro test) el p-value obtenido considere una tolerancia entre ambas mediciones. Es decir, que para una diferencia muy pequeña entre las medianas, el test no tenga la certeza absoluta de rechazar o no la hipótesis nula.

¿Por qué busco esto? Porque los valores testeados son distancias obtenidas por diferentes sistemas de georreferencia, por lo que una pequeña diferencia entre los valores no es significativa.

Finalmente, ¿Puedo aplicar T Student (t.test) de alguna forma a estas extensas muestras no normalizadas? He leído este tópico, y muchos otros, pero en él debaten la utilización de ambos test para muestras pequeñas.

2 respuestas 2

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¡Hola!

Varios comentarios:

  • ¿Por qué calculas las medianas de cada grupo? Fíjate que si consideras los datos apareados, el test que estás realizando (las medianas son menores o iguales en dist_A que en dist_0) se puede traducir a que " las diferencias en dist_A y dist_0 son menores o iguales que 0.

  • Si no entiendo mal, estás calculando las medianas de forma independiente. Sin embargo, el test que aplicas hace referencia a datos apareados.

Mi consejo es que consideres la nueva variable Diff <- dist_A - dist_0 y evalúes en ambos ejemplos la media, mediana y dispersión de los datos. Estos valores sí serán verdaderamente informativos más allá de los que habías calculado inicialmente y que se corresponden más a datos de interés para test no apareados.

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Dado que los datos son apareados, se podría simplemente hacer un boxplot para ver la distribución, en tu caso boxplot(df[,1]-df[,2]) se ve que la mediana es casi cero, que la distribución de las diferencias es simétrica y que no hay diferencias anómalas. Además no hay motivos para suponer falta de normalidad en la distribución, en efecto Haciendo shapiro.test(df[,1]-df[,2]) el p-valor = 0,5576. Y si los datos son normales los test paramétricos son los más potentes.
Con N = 1500 datos el p-valor da cercano a 1 porque el desvío estándar del estimador tiene a cero con raíz de N. Quizás tenga más sentido un test de equivalencia o TOST (Two One Sided T Test). Tu hipótesis nula es que la diferencia observada entre las medias está fuera de un rango +/-Q de tolerancia: |muA - muB| > Q. Rechazando esta hipóteisis concluyes la alternativa, que (muA - muB) está incluido en el rango (-Q, Q) con una probabilidad no menor a 1-alfa, por ejemplo no menor a 95%.

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