単純仮説と複雑仮説で解く変数の秘密!【ChatGPT統計解析】

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単純仮説と複雑仮説で解く変数の秘密!【ChatGPT統計解析】

単純仮説と複雑仮説で解く変数の秘密!【ChatGPT統計解析】
仮説は、研究者が変数間の関係を予測する際に立てるものであり、単純仮説は1つの独立変数と1つの従属変数の関係を示し、複雑仮説は複数の独立変数と従属変数の関係を扱う。例えば、単純仮説は「温めた溶液で体腔洗浄を受けた患者は高い体温を維持する」といったもので、複雑仮説では「背が高くカロリー摂取量が多い人は体重が重い」というように、より多くの変数を組み合わせて関係を示す。仮説は方向性の有無で方向仮説と非方向仮説に分類され、前者は変数間の関係の方向を予測する一方、後者は関係があるかどうかのみを示す。また、仮説は研究仮説と帰無仮説に分かれ、研究仮説は関係の存在を示し、帰無仮説は関係がないことを主張するが、帰無仮説での陳述は避けるべきとされる。

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目次  単純仮説と複雑仮説で解く変数の秘密!【ChatGPT統計解析】

 

 

仮説の記述

 

優れた仮説は,単純明快に言語化されている.

 

用語の概念的定義もしくは操作的定義をそのまま仮説の陳述でもちいるのは煩雑ではあるが,何が変数であり,研究者が何を研究しようとしているかを読者が十分理解できる程度に,特定化されていなければならない。

 

単純仮説か複雑仮説か

 

単純仮説(simple hypothesis)を1つの独立変数と1つの従属変数のあいだに予想される関係を表現する仮説と定義する.

 

複雑仮説(complex hypothesis)とは,2つ(ないしそれ以上)の独立変数と2つ(ないしそれ以上)の従属変数のあいだに予想される関係についての仮説である.

 

複雑仮説は多数の変数を含んでいるため,多変数仮説(multivariate hypothesis)ということもある.

 

ここで2つのタイプの仮説の具体例をいくつか示そう.

 

しかし,まず抽象的な用語の違いを説明しておく必要がある,

 

単純仮説は,1つの独立変数(Xとよぷことにする)と1つの従属変数(yとよぶことにする)の関係を述べる.

 

仮定された原因,先行因子,前提条件である変数Xによって予測された効果,成果,結果が,変数yである.

 

単純仮説の例

 

外科処置のあいだに,温めた溶液で体腔洗浄を受けた患者(X)は,室温溶液で受けた患者より高い深部体温(y)を維持する〔Kelly, Doughty, Hasselbeck, &Vacchiano, 2000〕.

 

ほとんどの現象は,1つの変数の結果ではなく,多くの変数の複雑な配列の結果である.

 

たとえば人間の体重は,身長,食事,骨格,活動レベル,新陳代謝などの因子によって同時に影響を受ける.

 

yが体重で,Xがカロリー摂取量であるとすれば,個人の体重の変動を完全に説明することも理解することもできないだろう.

 

たとえばデイヴ・ハーバーさんの毎日のカロリー摂取量が平均2500カロリーであるとわかっても,彼の体重が何キロであるかを正確に予測することはできない.

 

彼の身長など,他の因子を知れば,彼の体重をより正確に予測できるだろう.

 

複雑仮説は,一方がy,もう一方がXIとX2であるときの関係の性質を述べる.

 

「背の高い人(XI)とカロリー摂取量が多い人(X2)は,背が低い人とカロリー摂取量が少ない人よりも,体重が重い(y)」という仮説が考えられる.

 

独立変数が1つである場合よりも,2つの独立変数の場合のほうが,yのなかの斜線部分は大きくなる.

 

このことは,カロリー摂取量だけの場合よりも,カロリー摂取量と身長がわかるほうが,体重(y)という変数を説明しやすいことを意味する.

 

複雑仮説には,研究者が現実世界の複雑さをとらえやすくなるという利点がある.

 

もちろん,いつも複雑仮説で研究をデザインできるわけではない.

 

実践上の条件(例:研究者の技術的手腕・資源)から,複雑仮説を検証することがむずかしいこともある.

 

しかし,研究の重要な目標は,従属変数を可能なかぎり徹底的に説明することであり,2つ以上の独立変数であれば,1つだけの場合よりも,説明しやすい.

 

複雑仮説:複数の独立変数の例

 

乳がんを経験した女性が情緒的に良好な状態(y)かどうかは,女性の自尊心(XI),処理能力の高さ,社会的支援の程度に影響される〔Dirksen, 2000〕.

 

1つの現象が複数の独立変数から生じるように,1つの独立変数が複数の現象に影響したり,先行因子となることもある.

 

たとえば,喫煙(独立変数x)が,肺がんと冠状動脈疾患の2つを引き起こすことが,多くの研究で明らかにされている.

 

このタイプの複合仮説は,患者の健康状態の測定植における変動に,看護介入が与える影響を評価しようとする研究では,ふつうにもちいられている.

 

複雑仮説:複数の従属変数の例

 

外来診療の場で,女性を対象に,尿失禁のためのエビデンスに基づいたプロトコルを実施すること(X)は,尿失禁の発現頻度の減少(y,),発現ごとの失禁量の減少(y;),活動忌避の減少(y:l)をもたらすであろう〔Sampselle et al.. 2000〕.

 

最後に,2つ以上の独立変数と2つ以上の従属変数を結びつける,さらに複雑なタイプの仮説となる.

 

この仮説の例には,「妊娠中の喫煙と飲酒が,新生児の低出生体重と低アプガースコアをまねく」というものがあるだろう.

 

仲介変数または調節変数を予測に含んだ仮説もまた複雑である.たとえば,「体重(y)へのカロリー摂取(X)の影響が,性別(つまり,体重とカロリー摂取量との関係が男女で異なる)」,という仮説が立てられよう.

 

 

仲介変数のある複雑仮説の例

 

がんの診断を受けたあとの,患者の家族の生活の質(y)は,仲介変数である,

 

家族にとって病気のもつ意味(Z)をとおして,家族という資源(XI)と病気のストレス(例:再発のおそれ)による影響を受ける〔Mellon & Northouse. 2001〕.

 

一般に,現在時制で仮説を述べなくてはならない.

 

研究者は,特定の標本だけに現れる関係だけでなく,母集団に存在する関係についての予測を立てる.

 

研究者が,検証しようとする関係を特定し,もしくは意味しさえすれば,同じ仮説でもいろいろなやり方で記述してよい.次に例をあげよう.

 

1.年配の患者は,若い患者よりも転倒する危険が高い.

 

2.患者の年齢と転倒の危険とのあいだには関連がある.

 

3.患者の年齢が高いほど,転倒する危険は大きくなる.

 

4.年配の患者と若い患者では,転倒の危険に関して差がある.

 

5.若い患者は,年配の患者よりも転倒する危険が少ない.

 

6.転倒の危険は,患者の年齢に応じて増加する,

 

このほかにも,いろいろな記述ができる.

 

覚えておきたい重要な点は,仮説は,独立変数(患者の年齢)と従属変数(転倒の危険),およびそれらのあいだに予測される関係を特定しなければならないということである.

 

方向仮説か非方向仮説か

 

仮説を,方向仮説と非方向仮説というように説明する場合がある.

 

方向仮説(directional hypothesis)は,変数間に関係があること,および関係について予測される方向を特定する仮説である.

 

先に例としてあげた同じ仮説に関する6つの異なる記述のうち, 1, 3, 5, 6,は,年配の患者のほうが,若い患者よりも転倒の危険が大きいことを明確に予測しているので,方向仮説である.

 

これとは対照的に,非方向仮説(nondirectional hypothesis)は,変数間の関係の方向を条件としない.

 

前述の2と4は,非方向仮説の記述例である.

 

これらの仮説は,患者の年齢と転倒する危険との関連を予測しているが,研究者が,年配の患者と若い患者のどちらが危険が大きいと考えているかを規定していない.

 

理論は現象を説明し,そのために,予測される変数が確かな方法で関係していることを推論として提示する.

 

ゆえに,理論から導き出される仮説は,大部分が方向仮説となる.

 

既存の研究はまた,方向仮説の基盤を提供する.

 

しかし,理論も関連研究も存在しない場合や,関連研究の結果に矛盾がみられる場合や,研究者自身の経験が矛盾するような場合には,非方向仮説が適切である.

 

事実,非方向仮説は公平性を感じさせるので望ましいとする人々も存在する.

 

方向仮説の場合,研究者が,特定の結果に思考上のめりこみ,そのため偏りが生じるおそれがあるといわれている.

 

しかし,もともと研究者という者は,そのことをはっきり記述するか否かは別にして,ふつう,結果についてある特定の予感をもつものであり,上記の論議にはこの点の認識が欠落している.

 

方向仮説は,研究の枠組みを明確にし,研究する現象を研究者が批判的に考えていることを示すので,論理的な基盤がある場合は望ましい.

 

方向仮説によって,片側検定を使った,感度のよい統計学的検定を行える.

 

研究仮説か帰無仮説か

 

仮説は,研究仮説と帰無仮説に分類することもある.

 

研究仮説(research hypothesis)〔実質的(substantive反説,叙述(declarative)仮説,科学的(scientific)仮説ということもある〕とは,変数間の予測される関係の陳述である.

 

これまで述べてきたのは,すべて研究仮説で,研究者が実際に期待する事柄が示されている.

 

統計学的推論の論理は,多くの初学者をいくらか混乱させる原理で導かれている.

 

この論理では,「関係がないことが予測される」というような表現で仮説を記述する.

 

帰無仮説(null hypothesis)〔または統計学的仮説(statistical hypothesis)〕とは,独立変数と従属変数のあいだにいかなる関係も存在しないとする仮説である.

 

先の例をもちいて帰無仮説のかたちにすると,「患者の年齢は,転倒の危険と無関係である」,または「年配の患者は,若い患者が転倒するのと同程度に転倒の可能性がある」となる.

 

帰無仮説は,裁判で被告を無罪であると仮定する場合になぞらえることができる.

 

すなわち,適切な統計的手法を通じて変数が「有罪」であることが明らかにされるまでは,どんな関係も「無罪」であると仮定される.

 

帰無仮説は,この無罪という仮定の形式的な陳述である.

 

仮説を立てる場合,帰無仮説のかたちで陳述することは避けたほうがよい.

 

統計学的検定をする場合,明瞭に陳述しなくても,根拠となる帰無仮説は推定される.

 

帰無仮説のかたちで仮説を陳述すると,素人のような印象を与える.

 

 

仮説は、研究者が特定の現象や変数間の関係を予測するための重要な手段です。仮説を立てる際には、変数の関係が明確であり、読者が理解しやすいように単純明快に記述される必要があります。仮説の基礎を理解するためには、まず変数の概念的定義や操作的定義を正確に把握することが大切です。これにより、仮説の中で何が独立変数であり、何が従属変数であるのか、さらには研究者が何を調べようとしているのかを読者が適切に理解することができます。仮説は、単純仮説と複雑仮説の2つに大きく分類されます。単純仮説は、1つの独立変数と1つの従属変数の間に予測される関係を表現する仮説であり、複雑仮説は2つ以上の独立変数と2つ以上の従属変数の関係を予測する仮説です。複雑仮説は、多数の変数が含まれるため、しばしば多変数仮説と呼ばれることもあります。例えば、単純仮説は、「外科処置中に温めた溶液で体腔洗浄を受けた患者(独立変数)は、室温溶液を使用した患者よりも高い深部体温(従属変数)を維持する」というものです。この例では、1つの独立変数(体腔洗浄の溶液の温度)と1つの従属変数(深部体温)の間の関係が予測されています。ほとんどの現象は、1つの変数の結果だけでは説明できず、複数の変数の相互作用によって生じます。たとえば、人間の体重は、身長、食事、骨格、活動レベル、新陳代謝などの多くの要因によって影響を受けます。このような場合、単一の独立変数では従属変数を完全に説明することは難しいでしょう。複雑仮説は、このような多くの要因が絡み合う現象をより適切に説明できる点で、研究者にとって有用です。複雑仮説の例としては、「背の高い人(独立変数1)とカロリー摂取量が多い人(独立変数2)は、背の低い人とカロリー摂取量が少ない人よりも体重が重い(従属変数)」というものが挙げられます。ここでは2つの独立変数が従属変数に対して影響を与えていることが示されており、これによって研究者は現実世界の複雑さをより捉えることができます。単純仮説の場合に比べて、複雑仮説では変数の影響がより広範囲にわたるため、より多くの要因を考慮に入れて説明できる点が特徴です。もちろん、複雑仮説はすべての状況に適用できるわけではなく、研究者の技術的能力や資源の制約から複雑仮説を検証することが難しい場合もあります。しかし、研究の重要な目標の1つは、従属変数をできるだけ徹底的に説明することであり、そのためには2つ以上の独立変数を扱う複雑仮説が有用となることが多いのです。さらに、複雑仮説には、1つの独立変数が複数の従属変数に影響を与える場合も含まれます。たとえば、「喫煙(独立変数)が肺がんと冠状動脈疾患の両方を引き起こす」という仮説がこれに該当します。このような複合仮説は、患者の健康状態に対する看護介入の影響を評価する研究でよく用いられます。複雑仮説の具体例としては、「外来診療で、尿失禁のためのプロトコルを実施すること(独立変数)は、尿失禁の頻度の減少(従属変数1)、失禁量の減少(従属変数2)、活動忌避の減少(従属変数3)をもたらす」といったものが挙げられます。この仮説では、1つの独立変数が複数の従属変数に影響を与えており、現実の複雑な現象をより詳細に説明できる点が特徴です。さらに、仲介変数や調節変数を含む複雑仮説も存在します。たとえば、「体重(従属変数)に対するカロリー摂取(独立変数)の影響が性別(調節変数)によって異なる」という仮説があります。これは、体重とカロリー摂取量の関係が男女で異なることを予測するものであり、現象のより精緻な説明を可能にします。仲介変数を含む複雑仮説の例としては、「がんの診断を受けた後の家族の生活の質(従属変数)は、家族が病気をどう捉えるか(仲介変数)を通じて、家族という資源(独立変数)と病気のストレス(独立変数)の影響を受ける」というものがあります。この仮説では、家族の生活の質に対する複数の要因が、間接的な影響を含めて考慮されています。仮説を述べる際には、通常、現在時制で記述することが求められます。研究者は、特定の標本に現れる関係だけでなく、母集団全体に存在する関係について予測する必要があります。仮説は、その形式に関係なく、研究者が検証しようとする関係を特定し、意味するものでなければなりません。たとえば、次のように同じ仮説でもさまざまな表現が可能です。「年配の患者は若い患者よりも転倒するリスクが高い」「患者の年齢と転倒のリスクには関連がある」「患者の年齢が高いほど転倒するリスクは大きくなる」など、いくつかの異なる記述が考えられますが、重要なのは、仮説が独立変数(この場合は年齢)と従属変数(転倒リスク)との関係を明確に特定していることです。仮説には、方向仮説と非方向仮説という分類もあります。方向仮説は、変数間の関係だけでなく、その関係がどの方向に向かうかも予測する仮説です。たとえば、「年配の患者は若い患者よりも転倒のリスクが高い」という予測は、変数間の関係の方向を明示しているため、方向仮説に該当します。一方、非方向仮説は、変数間の関係があることを予測するものの、その関係の方向については指定しません。たとえば、「年齢と転倒のリスクには関連がある」という仮説は、方向については言及していないため、非方向仮説となります。方向仮説は、研究者が変数間の関係を詳細に検討し、予測を立てる際に有用です。既存の理論や研究が存在する場合、それに基づいて方向仮説を立てることが推奨されます。一方、理論や研究が不十分な場合や、研究結果が矛盾している場合、または研究者の経験が不確実な場合には、非方向仮説が適切です。

 

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