使用者:AurusHuang/淑女品茶

實驗詢問,當準備一杯茶時,品酒師能否分辨出是否在沖泡茶之前添加了牛奶
羅納德·費舍爾(Ronald Fisher),1913年

統計實驗設計中淑女品茶羅納德·費舍爾Ronald Fisher)設計的隨機實驗,並在他的《實驗設計》The Design of Experiments ,1935)一書中進行了報導。 [1]該實驗是費舍爾虛無假設概念的原始闡述,也就是「在實驗過程中從未得到證明或建立,但有可能被反駁」的假設。 [1] [2]

受試者是費舍爾的同事,也是一位藻類學家繆麗·布里斯托英語Muriel Bristol,她聲稱能夠辨別沖茶時先放的是茶還是牛奶。費舍爾建議隨機給她8杯茶,4杯先放茶,4杯先放牛奶,然後便可知道她碰巧猜對了特定杯數的可能性。

費舍爾的描述只有不到10頁,以其在術語,計算和實驗設計方面的簡單性和完整性而著稱。 [3]該示例大致基於Fisher生活中的一個事件。使用的測試是費舍爾的精確測試。

實驗中,受試者面前有8杯茶,除了其中4杯是先放牛奶,其餘4杯是先放茶外,並無區別。受試者在知道這一前提之下,必須判斷出哪4杯先放了牛奶,哪4杯先放了茶。受試者清楚了解這個實驗的方法,且允許直接比較每一杯茶。

零假設是受試者沒有分辨茶的能力。在費舍爾的方法中,沒有備擇假設[1]

該測試只需統計測試者選擇的4個杯子中猜對的數量。使用組合公式,總共有 個杯子,受試者需要選擇個杯子,則總的可能性有

種。

品茶測試的分布
成功次數 選擇組合 組合數
0 oooo 1 × 1 = 1
1 ooox, ooxo, oxoo, xooo 4 × 4 = 16
2 ooxx, oxox, oxxo, xoxo, xxoo, xoox 6 × 6 = 36
3 oxxx, xxxx, xxox, xxxo 4 × 4 = 16
4 xxxx 1 × 1 = 1
合計 70

該表最後一列中給出的可能成立次數的頻率推導如下:假設受試者認為自己選的4杯里都是先放奶。若她四杯全部猜中,或者四杯都猜不中,都只有一種組合;若只猜中一杯,則相當於從8杯茶中選出1杯先放奶及3杯先放茶,各有種組合,故總共有4×4=16種組合。猜中三杯同樣亦有16種組合。相應地,猜中兩杯共有36種組合。因此成功的數量是根據超幾何分布分布的。

如果要拒絕零假設,則受試者必須全部猜對。這是因為,假如受試者並無能力分辨茶,卻全部猜對,這樣的結果發生的概率只有1/70(≈ 1.4%,小於顯著性檢驗的標準5%),而4杯中至少猜對3杯的概率為(16 + 1)/ 70(≈ 24.3%> 5%)。


根據David Salsburg的說法,費舍爾的同事H. Fairfield Smith透露,繆麗成功地正確識別了所有八個杯子。[4][5]

參考文獻

編輯
  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Fisher 1971.
  2. ^ OED quote: 1935 R. A. Fisher, The Design of Experiments ii. 19, "We may speak of this hypothesis as the 'null hypothesis' [...] the null hypothesis is never proved or established, but is possibly disproved, in the course of experimentation."
  3. ^ Fisher, Sir Ronald A. https://books.google.com/?id=oKZwtLQTmNAC&pg=PA1512&dq=%22mathematics+of+a+lady+tasting+tea%22 |chapterurl=缺少標題 (幫助). James Roy Newman (編). The World of Mathematics, volume 3. Courier Dover Publications. 1956 [The Design of Experiments (1935)]. ISBN 978-0-486-41151-4. 
  4. ^ Salsburg (2002)
  5. ^ Box, Joan Fisher. R.A. Fisher, The Life of a Scientist. New York: Wiley. 1978: 134. ISBN 0-471-09300-9.