דגימה עם או בלי החלפה

דגימה סטטיסטית ניתן לעשות זאת במספר דרכים שונות. בנוסף לסוג שיטת הדגימה שאנו משתמשים בה, יש שאלה נוספת הקשורה למה שקורה באופן ספציפי לאדם שבחרנו באופן אקראי. שאלה זו המתעוררת כאשר הדגימה היא, "לאחר שאנו בוחרים אדם ורושמים את מדידת התכונה אותה אנו לומדים, מה אנו עושים עם האדם?"

ישנן שתי אפשרויות:

• אנו יכולים להחליף את האדם בחזרה לבריכה שממנה אנו מדגמים.
• אנו יכולים לבחור לא להחליף את האדם.

אנו יכולים לראות בקלות כי אלה מובילים לשני מצבים שונים. באפשרות הראשונה החלפה מותירה את האפשרות שהאדם נבחר באופן אקראי בפעם השנייה. לאפשרות השנייה, אם אנו עובדים ללא החלפה, אי אפשר לבחור את אותו אדם פעמיים. נראה שהבדל זה ישפיע על חישוב ההסתברויות הקשורות לדגימות אלה.

כדי לראות כיצד אנו מטפלים בהחלפה משפיע על חישוב ההסתברויות, שקול את שאלת הדוגמה הבאה. מה ההסתברות לצייר שני אסים מ- a חפיסת קלפים רגילה?

שאלה זו מעורפלת. מה קורה ברגע שאנחנו מציירים את הקלף הראשון? האם אנו מכניסים אותו חזרה לסיפון, או שמא אנו משאירים אותו בחוץ?

נתחיל בחישוב ההסתברות עם החלפה. יש ארבעה אסים ו -52 קלפים בסך הכל, כך שההסתברות לצייר אס אחד היא 4/52. אם נחליף כרטיס זה ונצייר שוב, אז ההסתברות היא שוב 4/52. אירועים אלה אינם תלויים, ולכן אנו מכפילים את ההסתברויות (4/52) x (4/52) = 1/169, או בערך 0.592%.

כעת נשווה את זה לאותו מצב, למעט שאנחנו לא מחליפים את הקלפים. ההסתברות לשרטוט אס בתיקו הראשון היא עדיין 4/52. לגבי הקלף השני, אנו מניחים שכבר נמשך אס. עלינו לחשב עכשיו הסתברות מותנית. במילים אחרות, עלינו לדעת מה ההסתברות לצייר אס שני, בהתחשב בכך שהקלף הראשון הוא גם אס.

כעת נותרו שלושה אסים מתוך סך הכל 51 קלפים. אז ההסתברות המותנית לאס שני לאחר שרטט אס היא 3/51. ההסתברות לצייר שני אסים ללא החלפה היא (4/52) x (3/51) = 1/221, או בערך 0.425%.

אנו רואים ישירות מהבעיה שלמעלה שמה שאנו בוחרים לעשות עם החלפה משפיע על ערכי ההסתברויות. זה יכול לשנות משמעותית את הערכים האלה.

ישנם כמה מצבים בהם דגימה עם או בלי החלפה אינה משנה כל מה שהסתבר. נניח שאנו בוחרים באקראי שני אנשים מעיר המונה 50,000 תושבים, מתוכם 30,000 מהאנשים הם נשים.

אם נדגמן עם החלפה, ההסתברות לבחור נקבה בבחירה הראשונה ניתנת על ידי 30000/50000 = 60%. ההסתברות של נקבה בבחירה השנייה היא עדיין 60%. ההסתברות של שני האנשים להיות נשים היא 0.6 x 0.6 = 0.36.

אם נדגום ללא החלפה אז ההסתברות הראשונה לא מושפעת. ההסתברות השנייה היא כעת 29999/49999 = 0.5999919998... שזה קרוב מאוד ל 60%. ההסתברות ששניהם נשיים היא 0.6 x 0.5999919998 = 0.359995.

ההסתברויות שונות טכנית, עם זאת, הן קרובות מספיק בכדי להבחין כמעט. מסיבה זו, פעמים רבות למרות שאנחנו מדגמים ללא החלפה, אנו מתייחסים לבחירה של כל פרט כאילו הם אינם תלויים באנשים האחרים במדגם.

ישנם מקרים אחרים שבהם עלינו לשקול אם לדגום עם או בלי החלפה. דוגמא לכך היא הפעלת אתחול. טכניקה סטטיסטית זו נופלת תחת הכותרת של טכניקת דגימה מחדש.

באינסטגרם אתחול אנו מתחילים במדגם סטטיסטי של אוכלוסייה. לאחר מכן אנו משתמשים בתוכנת מחשב כדי לחשב דגימות של רצועת אתחול. במילים אחרות, המחשב מדגם מחדש עם החלפה מהדגימה הראשונית.