Aula 13 — Módulo 2: Inferência Estatística
Exibir um anúncio aumenta a probabilidade de conversão?
Não basta observar dois números diferentes. Precisamos medir quanta diferença o acaso produz.
Uma campanha compara:
Fonte: Kaggle, faviovaz/marketing-ab-testing.
| Coluna | Significado |
|---|---|
user id |
identificador único |
test group |
ad ou psa |
converted |
conversão: verdadeiro/falso |
total ads |
total de exposições |
most ads day |
dia de maior exposição |
most ads hour |
hora de maior exposição |
user id duplicado;Uma base limpa não garante um experimento válido.
Uma randomização 96%/4% ainda pode ser válida.
Mas ela:
\[ \widehat\Delta=\widehat p_{ad}-\widehat p_{psa} =0{,}02555-0{,}01785=0{,}00769 \]
O anúncio está associado a +0,77 ponto percentual de conversão.
Queremos a diferença entre as probabilidades de conversão que surgiriam se a população fosse exposta a:
\[ \Delta=p_{ad}-p_{psa} \]
\(p_{ad}=P(Y=1\mid ad)\) e \(p_{psa}=P(Y=1\mid psa)\) são as probabilidades populacionais de conversão sob cada condição; \(\Delta\) é o contraste causal ou associativo de interesse, conforme o desenho permita. O estimando vem antes do algoritmo.
\[ H_0:p_{ad}=p_{psa} \]
Sob \(H_0\), o rótulo ad ou psa não carrega informação sobre a conversão.
Se a pergunta foi definida antes dos dados:
\[ H_1:p_{ad}>p_{psa} \]
Se qualquer diferença importa:
\[ H_1:p_{ad}\neq p_{psa} \]
Escolhemos:
\[ T=\widehat p_{ad}-\widehat p_{psa} \]
\(\widehat p_g=n_g^{-1}\sum_{i:G_i=g}Y_i\) é a conversão observada no grupo \(g\). Assim, \(T\) é uma função dos resultados \(Y_i\) e dos rótulos \(G_i\); valores positivos favorecem o anúncio.
Se a atribuição foi aleatória e o tratamento não tem efeito, os rótulos de grupo são permutáveis.
Mantemos fixos:
Embaralhamos apenas os rótulos.
Formalmente, sob trocaabilidade, para toda permutação admissível \(\pi\) dos rótulos, \((Y,G)\) e \((Y,\pi G)\) têm a mesma distribuição sob \(H_0\). O conjunto de permutações admissíveis deve reproduzir o mecanismo de atribuição.
ad e psa.ad e 23.524 em psa.Ela descreve:
Quais diferenças veríamos se os mesmos resultados fossem redistribuídos entre os grupos apenas pelo acaso da atribuição?
Não é a distribuição dos dados originais.
Em um teste de permutação simples para dois grupos, selecione o que permanece fixo.
Para \(H_1:p_{ad}>p_{psa}\):
\[ p=P(T^{perm}\geq T_{obs}\mid H_0) \]
É a proporção de permutações tão favoráveis ao anúncio quanto o resultado observado.
\(T_{obs}\) usa os rótulos originais; \(T^{perm}\) usa uma atribuição permitida pelo desenho. A probabilidade é tomada sobre o mecanismo de permutação, mantendo os resultados fixos.
Para \(H_1:p_{ad}\neq p_{psa}\):
\[ p=P(|T^{perm}|\geq |T_{obs}|\mid H_0) \]
As duas caudas contam porque diferenças negativas também contradizem a igualdade.
A pergunta definida antes da análise é: “o anúncio altera a conversão em qualquer direção?”. Qual alternativa usar?
Escolher uma cauda depois de olhar o sinal observado reduz artificialmente o valor-p.
A hipótese alternativa é uma decisão de desenho, não um ajuste oportunista.
Com \(B\) permutações de Monte Carlo:
\[ \widehat p=\frac{1+\#\{T_b\text{ tão extremo quanto }T_{obs}\}}{B+1} \]
A correção reconhece que a permutação observada também pertence ao espaço possível.
\(T_b\) é a estatística na permutação \(b\), \(B\) é o número de permutações e \(\#\{\cdot\}\) conta as que são pelo menos tão extremas quanto \(T_{obs}\). Os termos \(+1\) incluem a configuração observada e evitam um zero artificial.
Em 10.000 permutações, nenhuma diferença bilateral sorteada foi tão extrema quanto a observada.
Com a correção:
\[ \widehat p\approx 0{,}0001 \]
Há forte evidência contra \(H_0\).
Ele não é:
Antes da análise, escolhemos \(\alpha\).
Se \(p<\alpha\), rejeitamos \(H_0\).
Mas \(\alpha=0{,}05\) é convenção: expressa uma tolerância a falso positivo, não uma lei natural.
Com 588 mil usuários, efeitos pequenos podem produzir valores-p minúsculos.
Por isso, sempre relate:
As duas medidas são corretas; isoladamente, podem induzir leituras diferentes.
Para diferença de proporções, o teste de permutação e o teste-z tendem a concordar em amostras grandes.
A vantagem da permutação é tornar explícito:
| Permutação | Bootstrap |
|---|---|
| testa uma hipótese nula | estima incerteza |
| embaralha rótulos | reamostra observações |
| simula ausência de associação | aproxima repetição da amostragem |
| distribuição centrada em \(H_0\) | distribuição centrada na estimativa |
O teste é mais convincente quando reproduz o sorteio real do experimento.
Se a atribuição foi feita em blocos, por exemplo dentro de cada dia, a permutação também deve ocorrer dentro dos blocos.
Comparar clientes que escolheram ver um anúncio com clientes que não viram cria grupos observacionais.
Nesse caso, engajamento, horário e perfil podem explicar a diferença.
Dois grupos são A/B apenas quando a exposição foi atribuída pelo experimento.
Antes de testar:
Na Aula 14, a mesma campanha responderá perguntas mais difíceis:
Se a campanha foi randomizada, mas usuários influenciam amigos, os rótulos individuais ainda são permutáveis?
E se a empresa sorteou cidades, mas registrou pessoas?
Um teste de permutação não “embaralha dados”. Ele reconstrói, sob \(H_0\), o acaso que o desenho experimental realmente permitia.
ICD: Aula 13 — Testes de permutaçãovoltar para a Aula