Как написать нулевую и альтернативную гипотезу

Раздел методов может содержать шаблон, который говорит «укажите нулевую и альтернативную гипотезы» и не приводит ни одного примера, поэтому многие первые черновики сводятся к одной фразе надежды: «Я думаю, что дыхательное упражнение поможет». Это не пара гипотез, и красная ручка научного руководителя быстро это заметит. Понимание того, как написать нулевую и альтернативную гипотезу, связано не столько с запоминанием формулы, сколько с точностью на бумаге в отношении утверждения, о котором вы, вероятно, уже были достаточно точны у себя в голове.

Пара гипотез состоит из двух предложений, а не из одного. Нулевая гипотеза утверждает, что ничего не происходит: нет эффекта, нет различия, нет связи. Альтернативная гипотеза утверждает конкретный эффект, который исследователь, напротив, предсказывает. Большинство тех, кто пишет впервые, путают эти две части, они пытаются доказать свои гипотезы, тогда как на самом деле им следует проверять нулевую гипотезу на данных. Альтернативная гипотеза, по сути, это лишь обоснованное предположение.

Как написать нулевую и альтернативную гипотезу: базовая форма

Возьмем один рабочий пример: десятиминутное дыхательное упражнение перед экзаменом, проверяемое на его влияние на самооценочную экзаменационную тревожность. Нулевая гипотеза говорит, что упражнение ничего не меняет: «Дыхательное упражнение перед экзаменом не влияет на самооценочную экзаменационную тревожность студентов». Альтернативная гипотеза говорит, что влияет: «Дыхательное упражнение перед экзаменом связано с различием в самооценочной экзаменационной тревожности студентов по сравнению с отсутствием упражнения». Любая пара гипотез в разделе методов следует этой же форме, нейтральное утверждение об отсутствии эффекта в паре с нейтральным утверждением о конкретном эффекте.

Обе части должны присутствовать на странице, хотя обычно интересной оказывается только одна из них. Пропустить нулевую гипотезу и написать только то, что исследователь ожидает обнаружить, это один из самых быстрых способов потерять баллы за ранний вариант предложения. Этот шаг входит в более широкий порядок действий, описанный в how to plan a research paper, сразу после того, как исследовательский вопрос был сужен, и непосредственно перед тем, как начинает оформляться план.

Написание нулевой гипотезы

Нулевая гипотеза, обозначаемая H0, это скучная исходная позиция: нет эффекта, нет различия, нет связи между переменными в исследовании. Она описывает, как выглядели бы данные, если бы ничего не происходило, а не является прямым утверждением о реальном мире, и именно это различие составляет базовый уровень, который любой статистический тест в действительности призван оспорить.

Запишите ее как равенство. Для примера с дыхательным упражнением: средний балл тревожности в группе, которая выполняла упражнение, равен среднему баллу тревожности в группе, которая его не выполняла. Простыми словами, без обозначений, это означает: нет различий в самооценке экзаменационной тревожности между студентами, которые выполняют дыхательное упражнение перед экзаменом, и студентами, которые этого не делают. Указание обеих групп и точного измеряемого результата, а не только общей темы, и отличает настоящую нулевую гипотезу от расплывчатого пересказа исследовательского вопроса. Генератор гипотез требует той же конкретности, поскольку не создаст ни одну из двух частей пары, пока не будут названы переменная результата и группа сравнения.

Направленная или ненаправленная: формулирование альтернативной гипотезы

Альтернативная гипотеза бывает двух видов, и выбор здесь не только стилистический. Ненаправленная, или двусторонняя, альтернативная гипотеза предсказывает различие, не указывая, в какую сторону оно направлено: дыхательное упражнение изменяет баллы тревожности, выше или ниже, не уточняется. Направленная, или односторонняя, альтернативная гипотеза задает направление: дыхательное упражнение конкретно снижает баллы тревожности.

Что сравнивается	Двусторонний (ненаправленный)	Односторонний (направленный)
Альтернативная гипотеза утверждает	Показатели тревожности различаются между группами, направление не указано	Показатели тревожности ниже в группе дыхательных упражнений
Нулевая гипотеза охватывает	Нет различий между группами	Нет различий, либо различие в направлении, противоположном предсказанному
Порог значимости	Разделён между обоими хвостами, примерно 2,5% в каждом на уровне 0.05	Сосредоточен в одном хвосте, все 5% на уровне 0.05
Что вы теряете	Часть мощности для обнаружения сильного эффекта в конкретном направлении	Возможность заявить о значимости, если реальный эффект идёт в другом направлении, каким бы большим он ни был

Практическая цена состоит в последней строке. Односторонний тест легче сделать значимым, потому что все 5% находятся в одном хвосте, а не разделены между двумя хвостами. Это также означает, что если бы вы узнали, что ваше дыхательное упражнение сделало людей более тревожными, то есть эффект пошёл в направлении, противоположном ожидаемому, односторонний тест, который можно использовать только для обнаружения «ниже», не смог бы выявить, что существует реальный эффект в другом направлении. Выбор направленности означает ставку всего теста на то, что вы уже правы относительно направления.

Почему направление нужно определить до того, как вы посмотрите на данные

Направленная гипотеза является более сильным утверждением, чем ненаправленная, а более сильное утверждение требует оснований. Если пять предыдущих испытаний уже показали, что дыхательные упражнения снижают тревожность, и ни разу не обнаружили обратного, направленная альтернатива имеет реальную основу. Если это первое исследование, в котором ставится такой вопрос, ненаправленная альтернатива является честным вариантом по умолчанию, поскольку пока нет предшествующего паттерна, который оправдывал бы ставку на направление.

Большинство научных руководителей и статистических рецензентов ожидают ненаправленный тест, если только в тексте не удаётся указать на такого рода предварительные данные. Выбор «направленного» варианта только после того, как стало видно, в какую сторону сместились числа, делает результат более значимым на вид, чем позволил бы двусторонний тест, не меняя при этом ничего в том, насколько убедительны данные на самом деле. Определите форму альтернативной гипотезы при написании предложения исследования, до того как будет протестирован хотя бы один участник, и вопрос о том, какой вариант был выбран, перестаёт быть тем, что кто-либо может поднять позже.

Что не позволяет утверждать отклонение нулевой гипотезы

Отклонение нулевой гипотезы означает, что собранные данные были бы маловероятны, если бы нулевая гипотеза на самом деле была верна, при том уровне значимости, который был задан заранее, обычно 0.05. Это более узкое утверждение, чем кажется, и большая часть чрезмерных выводов в разделе результатов или обсуждения возникает из-за того, что пишут то, чего тест на самом деле никогда не подтверждал.

Отклонение нулевой гипотезы не доказывает, что альтернативная гипотеза верна. Само по себе оно не устанавливает, что дыхательное упражнение вызывает более низкую тревожность, если только исследование не было контролируемым экспериментом со случайным распределением, а не сравнением двух уже существующих групп. Оно ничего не говорит о том, насколько велик или практически значим эффект: при достаточно большой выборке даже тривиальная разница в баллах тревожности всё равно может преодолеть порог 0.05. Неотклонение нулевой гипотезы тоже имеет своё ограничение, и оно не доказывает, что эффекта нет, а лишь то, что данное исследование при таком размере выборки не нашло достаточно убедительных доказательств против «отсутствия эффекта», чтобы исключить его.

Слабая формулировка: что результаты не показывают	Сильная формулировка: что на самом деле подтверждает тест
Дыхательное упражнение снижает тревожность перед экзаменом.	Студенты, которые выполнили дыхательное упражнение, сообщили о более низких показателях тревожности, чем те, кто его не выполнял, и такая разница вряд ли возникла бы, если бы нулевая гипотеза об отсутствии различий была верна.
Это доказывает, что упражнение работает.	Результат позволяет отвергнуть нулевую гипотезу для этой выборки. Он не устанавливает, что упражнение снижает тревожность у студентов в целом.
Результат был статистически значимым, значит эффект велик.	Статистическая значимость показывает, что различие вряд ли объясняется случайностью. Она ничего не говорит о том, достаточно ли велико различие, чтобы иметь практическое значение.
Упражнение не оказало никакого эффекта, поскольку результат не был статистически значимым.	Исследование не выявило достаточных оснований для отклонения нулевой гипотезы при таком размере выборки, и это не то же самое, что показать, будто упражнение действительно не оказывает никакого эффекта.

Каждое предложение в левом столбце выглядело бы уместно в черновике, и каждое утверждает нечто, чего статистика на самом деле не подтверждает. Исправление редко требует полного переписывания. Обычно достаточно одной фразы, заменить 'доказывает' на 'подтверждает' или указать уровень значимости вместо утверждения о достоверности.

Клиническая работа использует структурированный формат для той же цели, и примеры вопросов PICOT собраны отдельно. В эссе эквивалентным приёмом является тезисное утверждение, для которого есть собственная страница.

После того как гипотезы сформулированы и анализ выполнен, абзацы, описывающие результат, становятся следующим местом, где качество обычно снижается, как правило, потому что их в спешке дописывали в конце. AI humanizer, созданный для академического письма, это инструмент для этого более позднего этапа, и о нём полезно знать заранее, чтобы не пришлось в панике работать накануне дедлайна.