Математика и кофе: заметки с тегом аналитика

График конверсии с доверительным интервалом

Иван Балдин — Tue, 25 May 2021 01:13:50 +0300

Некоторое время с удовольствием использую более свежую визуализацию конверсии, добавляя к своим диаграммам границы доверительного интервала.

Конверсия офисов продаж

Итак, например, мы оцениваем эффективность работы территориальных офисов продаж. Под эффективностью понимаем отношение числа совершенных продаж к числу заявок (конверсию заявок в продажи, или просто «конверсию»). То есть, если в офисе «Сокольники» за квартал было 19 продаж на 33 заявки, их эффективность будем считать равной 19/33 = 57,6%.

Очевидно, что одни офисы работают эффективнее других: конверсия по офисам меняется от 57,6% до 17,6%. Заметно также, что и число заявок в офисах различно: от 33 заявок в «Сокольниках» до 706 заявок в «Лианозово».

Обычно на этом этапе многие останавливаются, но есть несложный способ воспользоваться понятием «доверительного интервала» или «стандартного отклонения (SD)», чтобы показать то, что, на первый взгляд, не так заметно.

Оцениваем размер выборки и величину SD

Как нетрудно заметить, из-за неравного числа заявок по разным офисам («Сокольники» отличаются в этом смысле от «Лианозово» почти в 22 раза), уверенность в надежности рассчитанной конверсии будет не одинакова. Так, для «Лианозово» результат в 36,1% достигнут на выборке из 706 заявок и может считаться вполне надежным; в «Сокольниках» мы получили результат 57,6% на небольшой выборке в 33 заявки, из-за чего нет уверенности, что, получи со временем последние свои 706 заявок, они бы удержали результат на том же уровне.

Разумеется, необходимо прикинуть размер доверительного интервала для каждого офиса продаж, исходя из числа заявок, то есть, размера выборки.

Уже знакомая нам формула стандартного отклонения (SD), или σ:

где p — величина конверсии, n — число заявок.

Считаем в колонке E:

Полученная величина стандартного отклонения (SD) показывает погрешность при расчете конверсии, и, очевидно, оказалась выше там, где была меньше выборка. Чем меньше данных, тем менее надежен рассчитанный результат, и тем меньше мы уверены в нашей оценке эффективности соответствующего офиса продаж.

Считаем границы 90%-го доверительного интервала

Дополним нашу таблицу рассчитанными нижней и верхней границей 90%-го доверительного интервала. Другими словами, оценим разброс конверсий по каждому из офисов продаж, так, что с вероятностью 90% мы будем уверены, что истинная конверсия лежит в пределах этого диапазона.

Зная о том, что границы 90%-го доверительного интервала лежат в пределах ±1,645SD, вычитаем и прибавляем 1,645SD для нижней и верхней границ, соответственно. Для «Лианозово» получаем, что их истинная конверсия лежит в пределах от 33,1% до 39,1%. (По-прежнему, в 1 случае из 10 она выходит за границы нашего интервала, но зато в 9 случаях из 10 мы не ошиблись).

Дополняем график, рисуя «свечи»

В Excel 2013 воспользуемся «биржевой диаграммой», указав вместо самого высокого и самого низкого курсов верхнюю и нижнюю границу наших доверительных интервалов, а вместо курса закрытия — рассчитанную вначале конверсию:

Доработанная подобным образом диаграмма не меняет выводов, полученных в самом начале. Однако, для наблюдательного руководителя она ненавязчиво напоминает, что полученные значения конверсий офисов продаж не конечны, и особенно «не конечны» там, где оказались шире границы разброса конверсии.

«Сокольники», предварительно, обогнали «Беговой», однако, если хороший результат «Бегового» надежен за счет узкого интервала, то результат «Сокольников» очень приблизителен, поэтому уверенные выводы возможно делать лишь о части офисов продаж, для остальных — нужно больше данных, а до тех пор их позиции в рейтинге можно считать лишь предварительными, или, как было сказано выше, не конечными.

См. также:

http://italylov.ru/blog/all/ctatisticheskaya-dostovernost-koltrekinga/

Ищем «аномалии», включаем красные и зеленые «лампочки»

Иван Балдин — Thu, 12 Sep 2019 15:27:33 +0300

Переписываясь на днях с коллегой в Телеграме, в очередной раз увидел примерно вот такой отчет (сейчас просто нарисовал похожий) — сверху недели, сбоку, допустим, территориальные офисы продаж (там были месяцы и продажи по типам продукта, но для целей этой заметки это совершенно не имеет значения):

Воспользовавшись «Условным форматированием» в Экселе, замечаем, что на 6-й неделе в офисе «Академический» было 503 продажи. В общем, до этого момента ничего необычного, и так выжали 90% из данных, можно работать с отчетом и анализировать, что душе угодно.

Однако, есть несложная доработка, позволяющая выжать из данных еще лишние 5%.

Что, собственно, ищем

На картинке особо не видно, но чем ниже по списку, тем меньше в среднем продаж в каждом следующем офисе. То есть, будем считать, что офисы продаж все очень разные, и некорректно сравнивать «Академический» с «Якиманкой» — нехитрым вычислением получается, что «Академический» в среднем делал 242 продажи в неделю, а «Якиманка» — всего 13. Предположим, что тому есть объективные причины, и никто и не требовал от всех офисов показывать одинаковые результаты.

И тогда можно задать себе вопрос: достаточно ли просто анализировать абсолютные показатели по нашим офисам? И не будет ли правильнее копнуть вглубь, и попробовать найти такие показатели, которые выбиваются из общей картины? Такие недели, которые были аномальными для данного офиса продаж.

Здесь и далее под «аномалией» я буду понимать такое значение продаж, которое слишком отличается от среднего по данном офису. Как в большую (и надо разобраться, как повторить этот результат) или в меньшую (проанализировать, как избежать неудачи в будущем) сторону.

Распределяем результаты офиса «Академический»

Изучив результаты продаж офиса «Академический» за прошедшие 43 недели, мы рассчитали, что в среднем они делают 241,5 продаж в неделю, при этом стандартное отклонение (SD) равно 86,3.

Напомню формулы:

=СРЗНАЧ(B2:AR2)

=СТАНДОТКЛОН.В(B2:AR2)

Можно, гипотетически, представить, что мы имеем возможность наблюдать за результатами офиса «Академический» 200 (sic!) лет, при условии, что все это время среднее и стандартное отклонение не меняются, т. е., грубо говоря, они работают, как работали. В этом случае, мы увидели бы распределение результатов продаж, близкое к нормальному:

Давайте даже еще раз перерисуем картинку. 2 290 недель из 10 000 они бы делали от 200 до 249 продаж в неделю:

Понимаете, к чему я клоню?

Если только допустить, что результаты продаж подчиняются законам нормального распределения (грубо говоря, равновероятно продать как чуть больше, так и чуть меньше среднего), существует некоторое разумное отклонение от среднего, в пределах которого было бы глупо всерьез говорить о «спаде продаж» или «невероятном успехе». Иными словами, бессмысленно считать «аномалией» то, что лежит в пределах разумного отклонения от среднего.

Остается сформулировать критерии «разумности» и научить отчет сигнализировать об «аномалиях».

Вспоминаем теорию

Если вкратце, то, допустив на минутку, что мы имеем дело с нормальным распределением, вычислив среднее значение и стандартное отклонение (SD), мы можем уверенно говорить о том, что 90% данных в отчете не будут выходить за границы ±1,645SD от среднего.

Применительно к офису «Академический» речь идет о том, что для 90% времени результаты их продаж будут лежать в диапазоне от 100 до 383, или 241,5±142,0. Поэтому до тех пор, пока цифры не вышли за пределы этих границ, мы не наблюдаем ничего необычного.

Сразу оговоримся: конечно, степень «необычности», или «аномалии», каждый определяет для себя сам. Для одних, подозрение могут вызывать показатели, выбивающиеся за рамки 80%-ной вероятности (±1,28SD), для других — терпимым будет отклонение в ±1,96SD, что соответствует 95%-й вероятности. Тогда, первые будут бить искать причины «аномалии» в 20% случаев, вторые — в 5%. Каждую пятую неделю но отчете у коммерческого директора первые будут объяснять, что произошло, и почему, тогда как вторые будут делать это раз в 4-5 месяцев.

Допущение о том, что продажи в территориальных офисах, число посетителей на сайте, количество рекламных звонков, клики по баннеру распределяются по закону нормального распределения, дало нам потрясающую возможность оценивать вероятность наступления «аномалии» — слишком сильного отклонения от среднего значения. Обратно, оно учит нас не бить тревогу там, где отклонение, хотя и есть, не является достаточно сильным, и делает, отчасти, бессмысленным анализ и разбор ситуаций, когда показатель отклоняется в пределах разумного.

Перекрашиваем отчет, включаем зеленые и красные «лампочки»

Теперь мы хотим переделать отчет о продажах в территориальных офисах таким образом, чтобы напротив подозрительно больших или подозрительно маленьких значений загорались бы зеленые и красные «лампочки».

Нам необходимо научить отчет «включать» наши «лампочки», если значение в ячейке становится больше или меньше границ 90%-го диапазона, т. е. в примерно 90% случаев ни одна из «лампочек» «загораться» не будет, в примерно 5% случаев будет «загораться» красная «лампочка», и еще в примерно 5% — зеленая.

Применительно к «Академическому», мы хотим выделять красным значения, меньшие чем 241,5-1,645*86,3, т. е., меньшие, чем 100, и мы ходим выделять зеленым значения, большие, чем 241,5+1,645*86,3, т. е., большие, чем 383.

Нам остается рассчитать границы включения «лампочек» по каждому из офисов продаж, рассчитав последовательно: среднее значение продаж, стандартное отклонение (SD), нижнюю границу 90%-го диапазона, верхнюю границу 90%-го диапазона.

Используемые формулы:

=СРЗНАЧ(B2:AR2)

=СТАНДОТКЛОН.В(B2:AR2)

=B2-1,645*C2

=B2+1,645*C2

У нас получилась следующая таблица, содержащая расчеты по нижним и верхним границам того, что мы далее будем считать «аномалией»:

Теперь, используя инструмент «Условное форматирование» — «Правило выделения ячеек» — «Меньше...»/«Больше...», последовательно для каждого из 17-ти офисов продаж настраиваем правила подсветки ячеек красным и зеленым, в зависимости от того, будет ли значение ниже нижней границы 90%-го диапазона, или выше верхней границы:

Дополнительно выставляем светло-серый цвет текста, чтобы подсвеченные «аномалии» были еще более заметны. Добавляем градиент от белого к светло-серому, чтобы сохранить первоначальную идею выделять большие значения более темной заливкой. Законченная таблица приобретает следующий вид:

Выводы

Используя идею о разбросе значений вокруг среднего в нормальном распределении, нам удалось доработать наш отчет о территориальных офисах таким образом, что мы не просто видим результаты, но и теперь отдельно включаем красные и зеленые «лампочки» для тех результатов, которые представляют интерес, как «аномалии» — маловероятно маленькие или маловероятно большие значения, определив уровень «аномалии» как все, что выходит за пределы 90% вероятности.

t-Критерий Стьюдента

Иван Балдин — Mon, 15 Apr 2019 11:44:02 +0300

Если однажды перед вами оказывались два набора похожих данных, вам, вероятно, приходило в голову задаться вопросом: насколько эти данные различаются между собой? Или, что еще более важно, наблюдаются ли статистически значимые различия между этими выборками?

Поясню, о чем идет речь.

Допустим, вы проанализировали звонки за прошедший год и обратили внимание, что среднее время звонка в первой половине дня — 2 мин 45 сек, а во второй половине дня — 2 мин 57 сек. Следует ли из этого, что звонки после обеда в среднем длятся дольше? Или это простое совпадение, и, возьми вы звонки за год до этого, вы бы увидели другую картину?

Или, например, вы замеряли уровень гемоглобина у контрольной группы до начала исследований нового лекарства, и после. Предположим, средний уровень вырос с 142,5 г/л до 147,1 г/л. Достаточно ли опираться на увеличение среднего, чтобы сделать заключение об эффективности лекарства? Или, возможно, исследование нужно повторить? Увеличив размер контрольной группы, например?

Уже из постановки вопроса очевидно, что одной разницы между средними в двух выборках недостаточно, чтобы научно подтвердить их различие.

Вот почему мы обратимся к формуле расчета и таблице значений t-критериев Стьюдента, чтобы научиться делать математически корректные выводы о статистически значимых различиях между двумя выборками. Или, другими словами, научиться видеть разницу, когда она не заметна, или игнорировать ее, даже если кажется, что она есть.

Рассмотрим вопрос на примере.

Анализ длительности звонков Асланян и Евтушенко

В вашем отделе продаж работают 2 менеджера — Ольга Асланян и Кирилл Евтушенко. Вы получили данные по длительности их разговоров с покупателями и хотите проверить гипотезу, что разговоры Асланян в среднем длятся дольше разговоров Евтушенко.

Посчитаем среднюю длительность звонка, стандартное отклонение и число звонков, которые попали в выборке.

=СРЗНАЧ(B2:B999)

=СТАНДОТКЛОН(B2:B999)

=СЧЁТ(B2:B999)

В среднем, звонки Асланян длятся на 34,5 сек дольше звонков Евтушенко. (Кроме того, разброс длительности ее звонков больше, т. к. больше стандартное отклонение. Грубо говоря, короткие и длинные звонки у Асланян найти проще, чем у Евтушенко).

Достаточно ли полученных данных, чтобы сделать вывод о правильности гипотезы, что Асланян в среднем дольше общается с клиентами, чем Евтушенко? На самом деле, нет. Всегда существует вероятность, что в выборку Асланян случайно попали более длинные звонки, а в выборку Евтушенко — более короткие. Чем больше звонков доступно для анализа (а нам достались 242 и 209 звонков, что не так уж и мало), тем более надежен результат, но он никогда не надежен на 100%.

Впрочем, надежность 100% нам и не нужна. Не ракету к Марсу запускаем. Даже если нам удастся проверить нашу гипотезу с вероятностью 90-95%, этого будет вполне достаточно для большинства случаев. Пускай мы оставим себе шанс ошибиться в 5-10% случаев, зато нам не нужно будет ждать несколько лет, чтобы накопить достаточно данных для анализа, и управленческие решения (разбор звонков с менеджером, анализ продаж, корректировки скриптов) мы сможем принять уже сейчас.

Рассмотрим два способа, как нам проверить, случайность ли, что звонки Асланян в среднем длиннее звонков Евтушенко.

Проверка гипотезы о равенстве среднего. Простой способ

И в Google Таблицах, и в Microsoft Excel, есть функция ТТЕСТ. Воспользуемся ей для анализа наших выборок.

=ТТЕСТ(B2:B999;C2:C999;2;3)

У функции 4 атрибута, идущие через точку с запятой.

Диапазон ячеек, содержащих первую выборку.
Диапазон ячеек, содержащих вторую выборку.
Количество хвостов распределения. Выбираем «2», чтобы проверить наличие различий вообще, и «1», чтобы проверить, звонки Асланян длиннее, а не наоборот.
Тип применения t-критерия. По умолчанию выбираем «3». («2» выбираем если стандартные отклонения очень близки, «1» — если, например, вы сравниваете средний балл одних и тех же учеников на начало и конец года попарно.)

Итак, Т-тест дал вероятность 0,04595, или, округленно, 4,6%.

Что же это за вероятность? В нашем примере это вероятность того, что статистически значимые различия между звонками Асланян и Евтушенко отсутствуют. Технически, это вероятность, что наша «нулевая гипотеза» («нет разницы между выборками») была верна, а «альтернативная» («Асланян общается с покупателями дольше Евтушенко») — неверна.

Оставшиеся 95,4% составляют вероятность того, что между выборками есть статистические различия, и «альтернативная гипотеза» о различиях между выборками верна.

Вывод: с вероятностью 95,4% Асланян, действительно, в среднем общается с клиентами дольше Евтушенко. (С вероятностью 4,6% статистически значих различий между их звонками нет).

Проверка гипотезы о равенстве среднего. Сложный способ

Сложный способ будет состоит из двух этапов: расчет t-критерия Стьюдента и сравнение полученного значения t-критерия с контрольным.

На первом этапе рассчитаем t-критерий Стьюдента по следующей формуле:

X₁ и X₂ — средняя длина звонков в первой и второй выборке (238,6 сек и 204,1 сек)
s₁ и s₂ — стандартные отклонения первой и второй выборок в квадрате (их дисперсии, другими словами) (201,2² и 164,7² для наших выборок)
n₁ и n₂ — число звонков в первой и второй выборках (242 и 209 звонков)

Воспользуемся листочком бумаги и калькулятором, или же посчитаем все прямо в Google Таблицах:

=(F2-G2)/КОРЕНЬ(F3^2/F4+G3^2/G4)

t-Критерий равен 2,0014.

Осталось разобраться, что делать с вычисленным значением нашего t-критерия.

Но перед этим посчитаем число степеней свободы по формуле n₁+n₂-2:

242 + 209 — 2 = 449 степеней свободы

Воспользуемся теперь таблицей коэффициентов Стьюдента из Википедии, найдя строку, соответствующую нашим 449 степеням свободы.

В нашем случае, строки именно для числа 449 нет, зато несложно заметить, что значения для 100 и 1000 — ближайших подходящих строк — отличаются на сотые доли, поэтому для большого числа степеней свободны подойдет любая строка.

Наше значение 2,0014 находится между 1,9623 и 2,3301: 1,9623 < 2,0014 < 2,3301

В шапке таблицы это соответствует 95%-му и 98%-му квантилю распределения Стьюдента, т. е. мы захватили 95%-й квантиль, но не захватили 98%-й:

Если расчетное значение t-критерия Стьюдента больше контрольного, значит, «альтернативная гипотеза» верна с соответствующей вероятностью (95%), и выборки статистически различаются.

Если бы мы получили значение t-критерия больше, чем 2,3301 (98%), мы бы могли говорить по правильности «альтернативной гипотезы» уже с 98%-й вероятностью. Аналогично, если бы мы получили значение t-критерия меньше, чем 1,9623 (95%), но больше 1,6464 (90%), мы бы говорили о правильности гипотезы на 90%.

Вывод: расчетное значение t-критерия Стьюдента 2,0014 соответствует, по меньшей мере, 95% уверенности в том, что между выборками есть статистически значимые различия, и звонки Асланян, действительно, в среднем длиннее звонков Евтушенко.

Наша «альтернативная гипотеза» получила 95%-ое подтверждение, мы можем быть уверены в результате и принимать решение о дальнейшей работе с полученный информацией.

Полезные ссылки

http://www.evanmiller.org/ab-testing/t-test.html