AP Statistics
contingency table

Bảng liên hợp (contingency table) là bảng phân loại mỗi quan sát theo hai biến phân loại cùng lúc, hàng là một biến, cột là biến kia.
Bảng liên hợp (contingency table) được xây dựng bằng cách phân loại từng quan sát theo hai tiêu chí đồng thời, tạo ra một lưới ô, trong đó là số hàng và là số cột. Mỗi ô chứa tần số (frequency) chung — tức số quan sát thuộc cả hai nhóm tương ứng. Nhờ cấu trúc này, người phân tích có thể nhìn thấy toàn bộ mối quan hệ giữa hai biến phân loại chỉ trong một bảng duy nhất.
Để khai thác bảng hiệu quả hơn, người ta cộng từng hàng và từng cột để có tần số biên — những tổng nằm ở lề ngoài của bảng. Từ các tần số biên, ta tính được tần số tương đối của từng nhóm riêng lẻ, đồng thời so sánh phân phối điều kiện giữa các hàng hoặc cột. Nếu các phân phối điều kiện đó trông giống nhau, đó là dấu hiệu ban đầu cho thấy hai biến có thể độc lập.
Bảng liên hợp là nền tảng cho hai kiểm định Chi-square quan trọng trong chương trình AP Statistics. Khi mẫu lấy từ một tổng thể duy nhất và phân loại theo hai biến, ta dùng kiểm định độc lập để kiểm tra xem hai biến có liên quan không. Ngược lại, khi mẫu lấy độc lập từ nhiều tổng thể và so sánh phân phối của một biến chung, ta dùng kiểm định đồng nhất. Trong cả hai trường hợp, thống kê kiểm định đều tính bằng:
trong đó là tần số quan sát và là tần số kỳ vọng giả định dưới giả thuyết không. Vì vậy, điều kiện để kiểm định hợp lệ là mọi tần số kỳ vọng đều phải lớn hơn 5.
Trực giác: Hãy hình dung bảng liên hợp như một bảng điểm danh hai chiều: một trục ghi tên lớp, trục kia ghi điểm xếp loại — mỗi ô cho biết bao nhiêu học sinh thuộc đúng cả hai nhóm đó.
1904Karl PearsonGeorge Udny YuleRonald A. FisherMaurice Bartlett
Mẫu số của số đếm kỳ vọng là tổng chung, không phải tổng hàng cộng tổng cột.
Đây là chỗ trượt phổ biến nhất khi tính tay: nhiều bạn nhớ mang máng rằng "nhân hai tổng rồi chia" nên chia cho . Công thức đúng của số đếm kỳ vọng (expected count) ở ô nằm giao hàng và cột là trong đó là tổng hàng, là tổng cột và là tổng chung của cả bảng. Với hàng có tổng , cột có tổng và tổng chung , ta được . Một cách kiểm tra nhanh: cộng tất cả các lại phải ra đúng ; nếu chia sai mẫu số thì tổng này lệch ngay.
Số đếm kỳ vọng là số đơn vị quan sát, không phải một tỉ lệ.
Khi thấy các số , , trong đề, không ít bạn viết luôn đáp án vì con số đó trông rất giống "tỉ lệ kỳ vọng". Thực ra chỉ là tỉ lệ của hàng Grade 10 trong toàn mẫu, tức phần trăm chứ không phải số người. Muốn ra số đếm thì phải nhân tỉ lệ ấy với tổng của cột: $ (90/240) 72 = 27$. Vì vậy hãy tự hỏi "đáp án của mình có đơn vị là người hay là phần trăm?" — nếu ra số nhỏ hơn 1 trong một bảng vài trăm quan sát thì gần như chắc chắn đã nhầm.
Chọn loại kiểm định chi-bình phương theo cách lấy mẫu, không theo kích thước bảng.
Bảng hay đều không quyết định điều gì; cái quyết định là dữ liệu đến từ đâu. Nếu chỉ có một mẫu ngẫu nhiên đơn giản duy nhất rồi mỗi cá thể được phân loại theo hai biến phân loại, câu hỏi là hai biến ấy có liên hệ hay không, và ta dùng kiểm định tính độc lập (chi-square test of independence). Ngược lại, nếu người nghiên cứu lấy nhiều mẫu riêng biệt từ nhiều tổng thể — hoặc gán ngẫu nhiên các đối tượng vào nhiều nhóm xử lý — thì mục tiêu là so sánh phân bố giữa các nhóm, và tên gọi đúng là kiểm định tính đồng nhất (chi-square test of homogeneity). Hai kiểm định này tính thống kê giống hệt nhau, nhưng viết sai tên hoặc sai lời kết luận vẫn bị trừ điểm.
Điều kiện "đếm ít nhất 5" áp cho số kỳ vọng, không áp cho số quan sát.
Nhiều bạn nhìn vào bảng dữ liệu gốc, thấy mọi ô đều lớn hơn 5 rồi tuyên bố điều kiện thỏa mãn mà chưa hề tính . Điều đó không hợp lệ, vì một ô có số quan sát bằng 8 vẫn có thể có số kỳ vọng chỉ bằng 2 khi hàng và cột chứa nó đều nhỏ. Cách trình bày an toàn là lập hẳn bảng số kỳ vọng bên cạnh bảng số quan sát, rồi viết một câu khẳng định tất cả các giá trị trong bảng kỳ vọng đều lớn hơn hoặc bằng 5. Nhờ đó giám khảo thấy rõ bạn kiểm tra đúng đại lượng, chứ không đoán bừa.
Quiz câu thật từ ngân hàng đề
Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.
Biên soạn bởi DucklingStudy, bản quyền thuộc DucklingStudy. Xuất bản .
Đầu thế kỷ 20, Pearson đang tìm cách trả lời một câu hỏi rất thực tế: khi hai đặc điểm của con người hay sự vật chỉ được ghi lại dưới dạng loại chứ không phải dạng số, làm sao đo được chúng có liên quan với nhau hay không. Năm 1900 ông đã đưa ra thống kê khi bình phương như một thước đo mức độ phù hợp; đến năm 1904, trong bài "On the Theory of Contingency and Its Relation to Association and Normal Correlation" thuộc bộ Drapers' Company Research Memoirs, Biometric Series I, ông gọi bảng đếm số quan sát theo từng cặp loại là bảng liên hợp. Nhờ đó, dữ liệu phân loại lần đầu có một khuôn trình bày chuẩn để phân tích.
Vì sao mang đúng cái tên này? Cái tên nghe lạ tai này bắt nguồn thẳng từ mục đích ban đầu của Pearson. Ông quan tâm đến mối liên hệ giữa hai biến và , và đặt cho mình nhiệm vụ đo xem "lệ thuộc" tới mức nào vào — trong tiếng Anh, đại lượng ấy được gọi là contingency of on . Bảng dùng để tính đại lượng đó vì vậy mang luôn tên "contingency table", tức bảng dùng để xem xét sự lệ thuộc. Tiếng Việt dịch thành bảng liên hợp vì nó ghép hai biến lại trong cùng một khung để nhìn ra mối liên hệ; đề thi cũng hay gọi bằng tên khác là bảng chéo (cross tabulation, viết tắt crosstab). Câu chuyện không dừng lại ở Pearson. George Udny Yule đưa ra tỉ số tích chéo, ngày nay quen gọi là tỉ số chênh (odds ratio), như một công cụ thống kê chính thức cho loại bảng này; sau đó Ronald A. Fisher nối các phương pháp của Pearson và Yule vào khung lý thuyết thống kê chung. Đến năm 1935, theo gợi ý của Fisher, Maurice Bartlett dùng tỉ số tích chéo của Yule để định nghĩa tương tác bậc hai trong bảng và xây dựng kiểm định cho sự vắng mặt của tương tác ấy. Chính hướng mở rộng nhiều chiều từ công trình của Bartlett về sau trở thành nền của lớp mô hình log-tuyến tính (log-linear model) dành cho bảng liên hợp. Vì vậy, khi làm bài AP Statistics và gặp một bảng hai chiều đếm số người theo giới tính và theo lựa chọn, bạn đang dùng đúng công cụ mà Pearson dựng lên hơn một thế kỷ trước. Tên gọi tưởng khô khan lại chính là lời nhắc về câu hỏi gốc: liệu giá trị của biến này có phụ thuộc vào biến kia không. Đó cũng là câu hỏi mà kiểm định khi bình phương về tính độc lập trả lời.
Đổi sang phần trăm theo hàng — nhìn ba nhóm tuổi tách hẳn nhau
Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — mở khoá bằng tài khoản 0đ.
Viết ra công thức và phép thay số cho ít nhất một ô kỳ vọng.
Câu hỏi tự luận thường yêu cầu "show your work", và đáp số đứng trơ trọi không được điểm trọn vẹn nếu không kèm . Với câu trắc nghiệm cũng vậy: các phương án nhiễu được thiết kế đúng theo các kiểu nhầm mẫu số hoặc nhầm tỉ lệ, nên nhẩm trong đầu rất dễ rơi vào bẫy. Chỉ mất mười giây để nháp phép nhân chia ra lề giấy, mà đổi lại bạn loại được ba phương án sai.
Nêu đủ ba phần khi lập kiểm định: giả thuyết bằng lời, tên kiểm định, và điều kiện.
Giả thuyết phải nói về tổng thể và về hai biến cụ thể của đề, chẳng hạn "không có liên hệ giữa hãng điện thoại và nhóm tuổi trong tổng thể", chứ không viết bằng ký hiệu . Điều kiện gồm cách lấy mẫu ngẫu nhiên, tính độc lập giữa các quan sát, và toàn bộ số đếm kỳ vọng từ 5 trở lên. Đừng quên bậc tự do (degrees of freedom) của bảng hàng cột là ; bảng cho chứ không phải hay .
Kết luận chỉ được nói "có liên hệ", tuyệt đối không nói "gây ra".
Dữ liệu trong bảng liên hợp hầu như luôn đến từ khảo sát quan sát, nên dù giá trị có nhỏ đến đâu cũng không kết luận được quan hệ nhân quả. Câu trả lời an toàn có dạng: vì , ta bác bỏ giả thuyết không và có bằng chứng thuyết phục rằng hai biến có liên hệ trong tổng thể. Ngoài ra, khi không bác bỏ được thì viết "không đủ bằng chứng để kết luận có liên hệ", chứ không viết "hai biến độc lập" — đó là hai câu khác nhau, và câu sau bị tính là sai.
Phân bố biên cho thấy 30,0% học sinh toàn trường tra thời khóa biểu bằng ứng dụng và 70,0% dùng trang web. Tuy nhiên, khi tách theo khối lớp thì tỉ lệ dùng ứng dụng lần lượt là 36,7% (khối 10), 30,0% (khối 11) và 21,4% (khối 12). Vì các tỉ lệ có điều kiện khác nhau rõ rệt, dữ liệu gợi ý rằng cách tra cứu thời khóa biểu có liên hệ với khối lớp: học sinh càng ở khối trên càng ít dùng ứng dụng. Cần lưu ý đây mới là kết luận mô tả trên dữ liệu quan sát được, muốn khẳng định về tổng thể thì phải làm kiểm định thống kê.
Dưới giả thuyết không có liên hệ giữa nhóm tuổi và hãng điện thoại, ta chờ đợi 60 người trong mẫu vừa thuộc nhóm từ 29 tuổi trở xuống vừa dùng hãng A. Kiểm định khi bình phương về tính độc lập cho bảng 3 × 4 này có 6 bậc tự do, và vì số đếm kỳ vọng nhỏ nhất bằng 16 nên điều kiện mọi ô có kỳ vọng lớn hơn 5 đã được đáp ứng. Do đó nhà nghiên cứu có thể tiến hành kiểm định trên bảng dữ liệu này.