[수학] 고전 통계에서 벗어나기: 하나의 표본으로 유사 표본을 만드는 법

 

🎯 고전 통계에서 벗어나기: 하나의 표본으로 유사 표본을 만드는 법

통계학을 공부하다 보면 어느 순간 의문이 생깁니다.
“이 하나의 표본으로 정말 뭔가를 일반화해도 되는 걸까?”

이 질문에 대해 고전 통계학은 다음과 같이 말합니다.

“표본이 충분히 크면 정규분포를 따른다고 가정하자!”

하지만, 현실의 데이터는 그렇게 얌전하지 않습니다.
**왜도(skewed)**하고, **이상치(outlier)**도 있고, 정규분포? 그런 거 없음.

그래서 등판한 것이 바로 **컴퓨터 집약적 접근법(computer-intensive approach)**입니다.


📘 고전적 방법: 이론에 기대다

전통적인 통계 접근법은 이렇게 진행됩니다:

  1. 표본 하나를 얻는다.

  2. “모집단이 정규분포를 따른다”라고 가정한다.

  3. 정규분포의 특성을 바탕으로 표본 평균의 분포(=표본분포)를 계산한다.

  4. 신뢰구간, p값 등을 도출한다.

🧠 단점:

  • 정규분포라는 이론적 가정에 의존.

  • 데이터가 정규분포를 따르지 않으면 결과가 왜곡될 수 있음.


💻 컴퓨터 기반 방법: 데이터 그 자체를 실험하다

컴퓨터 집약적 접근법은 데이터를 직접 다룹니다.
가장 대표적인 방식이 **부트스트랩(bootstrap)**입니다.

🔁 어떻게 작동하나?

  1. 표본 하나가 있다:
    예) [3, 5, 7, 9, 10]

  2. 이 표본에서 복원 추출로 가짜 표본을 만든다:
    예) [5, 3, 3, 9, 10]

  3. 평균을 구한다.

  4. 이 과정을 수천 번 반복한다.

  5. 생성된 평균값들의 분포를 보면 표본 평균의 표본분포가 근사됨!

🚀 장점:

  • 정규분포 가정이 필요 없다.

  • 현실적이며 데이터의 특성을 잘 반영한다.

  • 비정규, 왜도, 이상치 데이터도 대응 가능.


🎲 Monte Carlo 방식은?

또 다른 방식인 몬테카를로 시뮬레이션
마치 컴퓨터를 룰렛휠처럼 무작위 추출기로 활용합니다.

“이 룰(예: 트레이딩 전략)의 수익률이 단순한 우연이 아닐까?”
→ 수천 번의 무작위 시뮬레이션으로 검정


⚖️ 비교 정리

항목고전적 접근법컴퓨터 기반 접근법
기반정규분포 가정실제 표본에서 복원추출
장점계산 간단, 이론 기반유연하고 정규성 불필요
단점정규성 위반 시 부정확계산량 많음, 컴퓨터 필요
대표 기술Z-test, t-test부트스트랩, 몬테카를로

📌 핵심 요약

  • 하나의 표본만 있어도, 컴퓨터를 활용하면 가짜 표본을 수천 개 생성할 수 있다.

  • 이를 통해 표본 평균의 분포를 근사적으로 얻고,
    신뢰구간, 표준오차, 유의성 검정이 가능해진다.

  • 고전적 통계는 편리하지만 제한적이고,
    컴퓨터 기반 방식은 현실 데이터를 더 잘 반영한다.


🧪 실전 적용은?

금융, 의료, 마케팅 데이터 분석에서는
데이터가 정규분포를 따르지 않는 경우가 많습니다.
이럴 때는 부트스트랩이나 몬테카를로 시뮬레이션을 통해
더 정밀하고 견고한 분석이 가능합니다.

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