P-значение (англ.P-value), p-уровень значимости, p-критерий — вероятность получить для данной вероятностной модели распределения значений случайной величины такое же или более экстремальное значение статистики (среднего арифметического, медианы и др.), по сравнению с ранее наблюдаемым, при условии, что нулевая гипотеза верна.
Пусть — статистика, используемая при тестировании некоторой нулевой гипотезы . Предполагается, что если нулевая гипотеза справедлива, то распределение этой статистики известно. Обозначим функцию распределения . P-значение чаще всего (при проверке правосторонней альтернативы) определяется как:
При проверке левосторонней альтернативы,
В случае двустороннего теста p-значение равно:
Если p(t) меньше заданного уровня значимости, то нулевая гипотеза отвергается в пользу альтернативной. В противном случае она не отвергается.
Преимуществом данного подхода является то, что видно при каком уровне значимости нулевая гипотеза будет отвергнута, а при каких принята, то есть виден уровень надежности статистических выводов, точнее вероятность ошибки при отвержении нулевой гипотезы. При любом уровне значимости больше нулевая гипотеза отвергается, а при меньших значениях — нет.
Критика
Использование p-значений для проверки нулевых гипотез в работах по медицине, естественным наукам подвергается критике со стороны многих специалистов. Отмечается, что их использование нередко приводят к ошибкам первого рода (ложноположительным заключениям)[7]. В частности, журнал Basic and Applied Social Psychology (BASP) в 2015 году вовсе запретил публикацию статей, в которых используются p-значения. Редакторы журнала объяснили это тем, что провести исследование, в котором получено p < 0,05, не очень сложно, и такие низкие значения p слишком часто становятся оправданием для низкокачественных исследований[8].
Неправильная интерпретация P-значений
Широко распространено мнение о том, что P-значения часто неверно интерпретируются и неправильно используются[9][10][11].
Одна из практик, подвергшихся особой критике, заключается в принятии альтернативной гипотезы для любого P-значения, номинально меньшего 0,05 без других подтверждающих доказательств. Хотя P-значения полезны при оценке того, насколько несовместимы данные с данной статистической моделью, необходимо также учитывать контекстуальные факторы, такие как «дизайн исследования, качество измерений, внешние доказательства изучаемого явления и обоснованность предположений, лежащих в основе анализа данных»[11]. Еще одна проблема заключается в том, что P-значение часто неверно понимается как вероятность того, что нулевая гипотеза верна[11][12].
Некоторые специалисты предложили заменить P-значения на альтернативные метрики доказательности[11], такие как доверительный интервал[13][14],
отношение правдоподобий[15][16]
или коэффициент Байеса[17][18][19],
однако продолжается острая дискуссия о возможности применения таких альтернатив[20][21].
Другие специалисты предложили убрать фиксированные пороговые значения значимости и интерпретировать P-значения как непрерывные величины, характеризующие величину доказательств, направленных против правдоподобия нулевой гипотезы[22][23].
Goodman, S. N.[англ.]. Aligning statistical and scientific reasoning: Misunderstanding and misuse of statistical significance impede science : [англ.] // Science. — 2016. — Vol. 352, no. 6290. — P. 1180—1181. — doi:10.1126/science.aaf5406.
Halsey, L. G. The fickle P value generates irreproducible results : [англ.] / L. G. Halsey, D. Curran-Everett, S. L. Vowler [et al.] // Nature Methods. — 2015. — Vol. 12, no. 3. — P. 179—185. — doi:10.1038/nmeth.3288.
Nuzzo, R. Statistical errors: P values, the “gold standard” of statistical validity, are not as reliable as many scientists assume : [англ.] // Nature. — 2014. — Vol. 506, no. 7487. — P. 150—152. — doi:10.1038/506150a.
Taroni, F. Statistical hypothesis testing and common misinterpretations: Should we abandon p-value in forensic science applications? : [англ.] / F. Taroni, A. Biedermann, S. Bozza // Forensic Science International[англ.]. — 2016. — Vol. 259 (February). — P. e32-e36. — doi:10.1016/j.forsciint.2015.11.013.