<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v3.0 20080202//EN" "http://dtd.nlm.nih.gov/publishing/3.0/journalpublishing3.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" dtd-version="3.0" xml:lang="en" article-type="research article">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">
    ojs
   </journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Open Journal of Statistics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2161-718X
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2161-7198
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/ojs.2024.145021
   </article-id>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    ojs-136905
   </article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="heading">
     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    Interrater Reliability Estimation via Maximum Likelihood for Gwet’s Chance Agreement Model
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Alek M.
      </surname>
      <given-names>
       Westover
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Tara M.
      </surname>
      <given-names>
       Westover
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff2"> 
      <sup>2</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       M. Brandon
      </surname>
      <given-names>
       Westover
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff2"> 
      <sup>2</sup>
     </xref>
    </contrib>
   </contrib-group> 
   <aff id="aff1">
    <addr-line>
     aMassachusetts Institute of Technology, Boston, MA, USA
    </addr-line> 
   </aff> 
   <aff id="aff2">
    <addr-line>
     aHarvard Medical School, Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, MA, USA
    </addr-line> 
   </aff> 
   <pub-date pub-type="epub">
    <day>
     30
    </day> 
    <month>
     09
    </month>
    <year>
     2024
    </year>
   </pub-date> 
   <volume>
    14
   </volume> 
   <issue>
    05
   </issue>
   <fpage>
    481
   </fpage>
   <lpage>
    491
   </lpage>
   <history>
    <date date-type="received">
     <day>
      29,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2024
     </year>
    </date>
    <date date-type="published">
     <day>
      25,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      25,
     </day>
     <month>
      October
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
    </date>
   </history>
   <permissions>
    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    Interrater reliability (IRR) statistics, like Cohen’s kappa, measure agreement between raters beyond what is expected by chance when classifying items into categories. While Cohen’s kappa has been widely used, it has several limitations, prompting development of Gwet’s agreement statistic, an alternative “kappa”statistic which models chance agreement via an “occasional guessing” model. However, we show that Gwet’s formula for estimating the proportion of agreement due to chance is itself biased for intermediate levels of agreement, despite overcoming limitations of Cohen’s kappa at high and low agreement levels. We derive a maximum likelihood estimator for the occasional guessing model that yields an unbiased estimator of the IRR, which we call the maximum likelihood kappa (
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
        κ
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
         M
        </mi>
        <mi>
         L
        </mi>
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> ). The key result is that the chance agreement probability under the occasional guessing model is simply equal to the observed rate of disagreement between raters. The 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
        κ
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
         M
        </mi>
        <mi>
         L
        </mi>
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> statistic provides a theoretically principled approach to quantifying IRR that addresses limitations of previous 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
      κ
     </mi> 
    </math> coefficients. Given the widespread use of IRR measures, having an unbiased estimator is important for reliable inference across domains where rater judgments are analyzed.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Interrater Reliability
    </kwd> 
    <kwd>
      Agreement
    </kwd> 
    <kwd>
      Reliability
    </kwd> 
    <kwd>
      Kappa
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Interrater reliability (IRR) (also known as “kappa” ( 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math>)) statistics, are used to measure agreement between two raters or coders classifying items into mutually exclusive categories. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> statistics are widely used in fields such as psychology and medicine to evaluate the reliability or consistency of expert judgments <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-1">
     [1]
    </xref>.</p>
   <p>Simply calculating the percentage of cases where raters agree does not account for the possibility that some agreement occurs by chance. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> is designed to measure the the degree of agreement between raters beyond what is expected by chance. Assume two raters independently classify N cases into categories + and −, and denote by 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> the number of cases on which they agree. Assume 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> agreements occur by chance, and the rest 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are due to knowledge (not due to chance), so that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. The number of cases remaining after subtracting chance agreements is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Thus the percentage of the observed agreement 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> in excess of chance agreement is:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> denotes the observed percent agreement, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the percent agreement due to chance. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is observed, whereas 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> must be estimated.</p>
   <p>Several approaches have been proposed to estimate the probability of chance agreement. The approach used most commonly in the past (Cohen’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math>) has recently fallen under criticism <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-2">
     [2]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-3">
     [3]
    </xref>, leading to a new approach (Gwet’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math>) which has been gained popularity over the past several years <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-4">
     [4]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-7">
     [7]
    </xref>. However, we show that the new approach is biased. We demonstrate an unbiased approach to estimating 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> based on maximum likelihood estimation.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Cohen’s Kappa and Its Limitations</title>
   <p>Historically, the most commonly used 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> statistic has been Cohen’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-8">
     [8]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-9">
     [9]
    </xref>, which quantifies interrater reliability for two raters applying binary ratings. Other approaches are discussed at length in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-10">
     [10]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-12">
     [12]
    </xref>.</p>
   <p>Cohen proposed calculating the probability of chance agreement 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> based on an ‘always guess’ model. Suppose two raters A and B independently assign N items to two categories, + and −. Let the numbers of items assigned to each category be 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, and the number of items on which they agree be 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Now consider what percentage of cases raters A and B would be expected to agree on if they assigned the same numbers of items to each category as they do in the observed data, but made the assignments at random (“guessing”). Under this model, A and B classify items as + with probabilities 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and as − with probabilities 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Any agreements under this model occur by chance, with probability</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <msubsup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <sec id="s2_1">
    <title>Critiques of Cohen’s Model</title>
    <p>Two main criticisms have been raised against Cohen’s 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math>. First, Cohen’s 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> produces “paradoxical” results under certain circumstances <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-2">
      [2]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-10">
      [10]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-11">
      [11]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-13">
      [13]
     </xref>: high levels of observed agreement can accompany a low 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> value. This happens because Cohen’s 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> depends only on the rates of ratings in the data. Thus, if raters A and B score most cases as class +, it may be because they correctly recognize that most cases are +, yet Cohen’s 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> cannot give credit for agreement due to expertise. This problem is most pronounced when the proportion of classes in the data deviates from 50% <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-12">
      [12]
     </xref>.</p>
    <p>Second, some authors <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-12">
      [12]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-14">
      [14]
     </xref> dispute the idea that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> “takes into account” chance agreement. Truly doing this requires a realistic model of how chance affects rater decisions; Cohen’s ‘always guess’ model is unrealistic as a model of how raters behave. For this reason 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> can be misleading in situations such as the diagnosis of rare diseases. In these scenarios, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> tends to underestimate agreement on the rare category <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-15">
      [15]
     </xref>. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> is thus considered an overly conservative measure of agreement <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-16">
      [16]
     </xref>.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Gwet’s Kappa: An Improved Model of Chance Agreement</title>
   <p>Gwet proposed an alternative to Cohen’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math>, which we call Gwet’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> (also known as AC1 (Agreement Coefficient 1)) that addresses the limitations discussed above <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-12">
     [12]
    </xref>. Gwet’s key contribution was a more realistic model of chance agreement, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, which we call the “occasional guessing” model. Because this model addresses the limitations of Cohen’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math>, Gwet’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> has been increasingly adopted in studies of IRR <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-4">
     [4]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-7">
     [7]
    </xref>. However, as we show below, Gwet’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> also has important limitations. Specifically, the formula Gwet proposed for estimating 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> is biased.</p>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. The “Occasional Guessing” Model for Chance Agreement</title>
    <p>Gwet suggested that a more realistic model for how chance agreement occurs is:</p>
    <p>1) Cases are easy or hard. Raters always classify easy cases correctly, and for hard cases, they guess with equal probability. Thus, for hard cases, the probability of agreement is 1/2.</p>
    <p>2) The fraction of hard cases is r.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Theoretical Value of κ under the Occasional Guessing Model</title>
    <p>Using this model, we can calculate the theoretical true value of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math>, denoted 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. For any case evaluated by two raters consider the following events: A = {Raters agree}, and R = {the case is hard: raters guess randomly}. Then the probability of agreement due to chance (arising out of guessing) for any case is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The overall probability of agreement is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Thus, the expected proportion of beyond-chance agreement is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We note that r can also be expressed in terms of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math>, as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            κ 
          </mi> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              κ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>It is easy to check that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Also, noting that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, we observe that for high and low values of r, we get 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Any estimate of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> whose expected value deviates from the theoretical value 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is said to be biased. We next consider Gwet’s proposal for estimating 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math>, and will show that it is biased in some important settings.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>3.3. Gwet’s Formula for the Probability of Chance Agreement</title>
    <p>Gwet proposed a formula for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> based on the following heuristic argument. Consider the random variable</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               a 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               rater 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               classifies 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               a 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               given 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               case 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               as 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               otherwise 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The variance of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Var 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the average rate at which raters assign cases to the “+” category. The maximum possible variance for classification is reached when rating is done completely at random, with each category assigned with probability 1/2, in which case the variance is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Var 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Gwet suggested that a reasonable measure of the randomness with which raters choose the + category is the ratio of the observed choice variance to the maximal possible variance, i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Var 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             max 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, thus:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>This leads to chance agreement probability of</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which can be substituted into 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_4">
    <title>3.4. Gwet’s κ Is Biased</title>
    <p>Gwet showed that, when considered from the point of view of the ‘occasional guessing’ model of chance agreement, Cohen’s 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> and several other well-known 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math>-like statistics for interrater agreement are biased, particularly at high levels of agreement <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-1">
      [1]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-12">
      [12]
     </xref>. By contrast, Gwet’s formula is accurate (nearly unbiased, i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>) when agreement between raters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is high or low, overcoming a key limitation of Cohen’s 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-1">
      [1]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136905-12">
      [12]
     </xref>. This is easy to show: When agreement is high, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, regardless of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. When agreement is low (both raters guessing all the time, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>), agreement occurs in approximately half the cases, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, approximately half of the ratings are positive, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>However, for intermediate levels of agreement, Gwet’s formula is biased. We show this by expressing 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> in terms of r, substituting into Gwet’s formula for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, then comparing this with the true value 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The proportion of + ratings is the sum of the proportions of + ratings on hard cases, r/2, and easy cases, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the proportion of easy cases whose true rating is +. Thus 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and Gwet’s formula gives 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. The deviation of Gwet’s formula for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> from the true value r/2 is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Note that this bias does not depend on q. <xref ref-type="fig" rid="fig1(A)">
      Figure 1(A)
     </xref> &amp; <xref ref-type="fig" rid="fig1(B)">
      Figure 1(B)
     </xref> illustrate the bias and 95% confidence intervals for 2 raters scoring 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> cases, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, over the entire range of possible true values 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> of the underlying IRR.</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>Figure 1. (A) True 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   κ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mi>
           
    κ
   
          </mi> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msup> 
 
        </mrow>

       </math> vs Gwet’s 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  κ
 
        </mi>

       </math>. (B) Bias (Gwet’s 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   κ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mi>
           
    κ
   
          </mi> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msup> 
 
        </mrow>

       </math>). (C) 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msup> 
   
          <mi>
           
    κ
   
          </mi> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msup> 
 
        </mrow>

       </math> vs 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    κ
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     M
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     L
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>. (D) Bias (

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    κ
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     M
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     L
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mi>
           
    κ
   
          </mi> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msup> 
 
        </mrow>

       </math>).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1241885-rId180.jpeg?20241028031951" />
    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Maximum Likelihood Estimation of 

    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
      <mi>
       
   P
  
      </mi>
  
      <mrow>
   
       <mo>
        
    (
   
       </mo> 
   
       <mi>
        
    R
   
       </mi> 
   
       <mo>
        
    )
   
       </mo>
  
      </mrow>
 
     </mrow>

    </math></title>
   <p>Here we present a direct approach to estimating 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> in Gwet’s occasional guessing model. Unlike Gwet’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math>, the ML 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> is not based on a heuristic approximation. Rather, we derive 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> by writing down the likelihood of the observed data under the occasional guessing model and then solving for the r that maximizes that likelihood.</p>
   <p>Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> represent the agreement and disagreements for the N cases, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> indicates disagreement and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> indicates agreement. When event R occurs (random guessing), we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. For easy cases, raters are not guessing (i.e. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        ¯ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> occurs), and we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. The probability that raters guess is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. The probabilities for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> conditional on r are</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The likelihood function for the data is: 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∏ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, so the log-likelihood is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>. Splitting the sum into 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> terms in which they disagree ( 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>) and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> terms in which they agree ( 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>), we get</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mfrac> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Taking the derivative of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with respect to r, setting it equal to zero, and solving, we get:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
              <mi>
                L 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ⇒ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Note that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> the probability of disagreement.</p>
   <p>This result makes sense: Given that the probability of agreement when raters guess is 1/2, the best estimate from the data of the number of times at least one rater was in fact guessing is twice the number of observed disagreements.</p>
   <p>From the above calculation it follows that the estimated probability of agreement due to chance is</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <sec id="s4_1">
    <title>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
       <msub> 
   
        <mi>
         
    κ
   
        </mi> 
   
        <mrow> 
    
         <mi>
          
     M
    
         </mi>
    
         <mi>
          
     L
    
         </mi>
   
        </mrow> 
  
       </msub> 
 
      </mrow>

     </math> Is Unbiased</title>
    <p>We now show that the expected value of the ML estimator for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        κ 
      </mi> 
     </math> is equal to the theoretical value, hence 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is an unbiased estimator of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Recall that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the probability of chance agreement used in calculating 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the number of disagreements observed between the two raters performing binary assignments. We can rewrite this as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         E 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo stretchy="true">
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, since 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> denotes disagreements, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> in cases of agreement. Thus,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
           E 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mtext>
           E 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mtext>
           E 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo stretchy="true">
                ¯ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Consequently,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         E 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            κ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mtext>
           E 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             E 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
               <mi>
                 L 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig1(C)">
      Figure 1(C)
     </xref> &amp; <xref ref-type="fig" rid="fig1(D)">
      Figure 1(D)
     </xref> illustrate the estimation of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> in a case with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         100 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> cases scored by 2 raters, including bootstrap estimates of the 95% confidence intervals.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Variance of 

    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
      <msub> 
   
       <mi>
        
    κ
   
       </mi> 
   
       <mrow> 
    
        <mi>
         
     M
    
        </mi>
    
        <mi>
         
     L
    
        </mi>
   
       </mrow> 
  
      </msub> 
 
     </mrow>

    </math></title>
   <p>We now compute the variance of our estimate of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. The key computation is computing the second moment of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
          E 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mtext>
          E 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mstyle displaystyle="true"> 
               <msub> 
                <mo>
                  ∑ 
                </mo> 
                <mi>
                  i 
                </mi> 
               </msub> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     X 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo stretchy="true">
                   ¯ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </mrow> 
              </mstyle> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <msub> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             ≠ 
           </mo> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo stretchy="true">
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mover accent="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo stretchy="true">
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <msub> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            P 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo stretchy="true">
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Thus,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
          Var 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            E 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             [ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            E 
          </mtext> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  N 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 / 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>. The maximum derivative of f over 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is 2. Thus, we have for all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ϵ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ϵ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ϵ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        ϵ 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>In other words, a confidence interval for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> translates into a confidence interval for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> which is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Confidence intervals can also be calculated numerically using bootstrapping, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
     Figure 1
    </xref>.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>6. Multiple Categories</title>
   <p>The preceding sections have dealt with the case of classifying into 2 categories. We can analogously derive 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and r in the case where there is instead an arbitrary number, n, of classes. To do this, we generalize the “occasional guessing” model so that, for hard cases, raters guess all n classes with equal probability. Under this model, the probability of agreement by guessing is</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>and the overall probability of agreement is</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Now, to find the theoretical 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> in terms of r,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msup> 
         <mi>
           κ 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msup> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Next we derive the ML estimator of r. Let 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> represent the agreement and disagreements for the N cases, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> indicates disagreement and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> indicates agreement. When event R occurs (random guessing), we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. When neither rater guesses (i.e. event 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        ¯ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> occurs), we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. The probability that raters guess randomly is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. The probabilities for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> conditional on r are</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Now, to find 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we maximize the likelihood function for the data 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∏ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, or the log-likelihood 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>. Splitting the sum into 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> terms with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> terms with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we get</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Taking the derivative with respect to r, setting it equal to zero, and solving, we get:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mfrac> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ⇒ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s7">
   <title>7. Conclusions</title>
   <p>We have presented a maximum likelihood approach to estimating the chance agreement probability 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> in Gwet’s “occasional guessing” model of interrater agreement. Our estimator, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, is derived directly from the likelihood function of the data under this model, rather than relying on heuristic approximations as in Gwet’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>We have shown that the maximum likelihood estimator 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for the probability of guessing r is simply twice the observed disagreement rate between raters. Consequently, the chance agreement probability estimate 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> used in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the observed disagreement rate. We have also generalized this result to the case of raters scoring cases that can belong to multiple classes.</p>
   <p>A key advantage of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is that it is an unbiased estimator of the true value of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> predicted by the occasional guessing model. In contrast, we have demonstrated that Gwet’s formula for 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, while overcoming certain limitations of Cohen’s 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math>, is itself biased for intermediate levels of agreement.</p>
   <p>We have also provided the variance of the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> estimator, which can be used to construct confidence intervals. The variance depends on both the true value of r and the sample size N, decreasing as N increases as expected for a consistent estimator.</p>
   <p>In summary, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> provides a principled approach to estimating chance agreement in the occasional guessing model, addressing limitations of previous 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> statistics. As the use of interrater reliability measures continues to grow across fields, having an unbiased estimator is important for obtaining reliable inferences from data.</p>
  </sec><sec id="s8">
   <title>Author Contributions</title>
   <p>Conceptualization, A.M.W., T.M.W. and M.B.W.; methodology, A.M.W., T.M.W. and M.B.W.; writing—original draft preparation, A.M.W., T.M.W. and M.B.W.; writing—review and editing, A.M.W., T.M.W. and M.B.W.; supervision, M.B.W. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.</p>
  </sec><sec id="s9">
   <title>Funding</title>
   <p>This research received no external funding.</p>
  </sec><sec id="s10">
   <title>Institutional Review Board Statement</title>
   <p>Not applicable.</p>
  </sec><sec id="s11">
   <title>Informed Consent Statement</title>
   <p>Not applicable.</p>
  </sec><sec id="s12">
   <title>Data Availability Statement</title>
   <p>The code that supports the findings of this study is available from the corresponding author upon request.</p>
  </sec><sec id="s13">
   <title>Abbreviations</title>
   <p>The following abbreviations are used in this manuscript:</p>
   <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
    <tr> 
     <td class="aleft"><p style="text-align:left">IRR</p></td> 
     <td class="aleft"><p style="text-align:left">Interrater reliability</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="aleft"><p style="text-align:left">ML</p></td> 
     <td class="aleft"><p style="text-align:left">Maximum likelihood</p></td> 
    </tr> 
    <tr> 
     <td class="aleft"><p style="text-align:left">AC1</p></td> 
     <td class="aleft"><p style="text-align:left">Agreement coefficient 1</p></td> 
    </tr> 
   </table>
  </sec>
 </body><back>
  <ref-list>
   <title>References</title>
   <ref id="scirp.136905-ref1">
    <label>1</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Gwet, K.L. (2014) Handbook of Inter-Rater Reliability: The Definitive Guide to Measuring the Extent of Agreement among Raters. Advanced Analytics, LLC.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref2">
    <label>2</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Cicchetti, D.V. and Feinstein, A.R. (1990) High Agreement but Low Kappa: II. Resolving the Paradoxes. Journal of Clinical Epidemiology, 43, 551-558. &gt;https://doi.org/10.1016/0895-4356(90)90159-m
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref3">
    <label>3</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Feinstein, A.R. and Cicchetti, D.V. (1990) High Agreement but Low Kappa: I. The Problems of Two Paradoxes. Journal of Clinical Epidemiology, 43, 543-549. &gt;https://doi.org/10.1016/0895-4356(90)90158-l
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref4">
    <label>4</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Wongpakaran, N., Wongpakaran, T., Wedding, D. and Gwet, K.L. (2013) A Comparison of Cohen’s Kappa and Gwet’s AC1 When Calculating Inter-Rater Reliability Coefficients: A Study Conducted with Personality Disorder Samples. BMC Medical Research Methodology, 13, Article No. 61. &gt;https://doi.org/10.1186/1471-2288-13-61
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref5">
    <label>5</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Ohyama, T. (2020) Statistical Inference of Gwet’s AC1 Coefficient for Multiple Raters and Binary Outcomes. Communications in Statistics—Theory and Methods, 50, 3564-3572. &gt;https://doi.org/10.1080/03610926.2019.1708397
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref6">
    <label>6</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Jimenez, A.M. and Zepeda, S.J. (2020) A Comparison of Gwet’s AC1 and Kappa When Calculating Inter-Rater Reliability Coefficients in a Teacher Evaluation Context. Journal of Education Human Resources, 38, 290-300. &gt;https://doi.org/10.3138/jehr-2019-0001
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref7">
    <label>7</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Gaspard, N., Hirsch, L.J., LaRoche, S.M., Hahn, C.D. and Westover, M.B. (2014) Interrater Agreement for Critical Care EEG Terminology. Epilepsia, 55, 1366-1373. &gt;https://doi.org/10.1111/epi.12653
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref8">
    <label>8</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Cohen, J. (1960) A Coefficient of Agreement for Nominal Scales. Educational and Psychological Measurement, 20, 37-46. &gt;https://doi.org/10.1177/001316446002000104
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref9">
    <label>9</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Cohen, J. (1968) Weighted Kappa: Nominal Scale Agreement Provision for Scaled Disagreement or Partial Credit. Psychological Bulletin, 70, 213-220. &gt;https://doi.org/10.1037/h0026256
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref10">
    <label>10</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Gwet, K. (2002) Kappa Statistic Is Not Satisfactory for Assessing the Extent of Agreement between Raters. Statistical Methods for Inter-Rater Reliability Assessment, 1, 1-6.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref11">
    <label>11</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Gwet, K. (2002) Inter-Rater Reliability: Dependency on Trait Prevalence and Marginal Homogeneity. Statistical Methods for Inter-Rater Reliability Assessment, 2, 1-9.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref12">
    <label>12</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Gwet, K.L. (2008) Computing Inter-Rater Reliability and Its Variance in the Presence of High Agreement. British Journal of Mathematical and Statistical Psychology, 61, 29-48. &gt;https://doi.org/10.1348/000711006x126600
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref13">
    <label>13</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Byrt, T., Bishop, J. and Carlin, J.B. (1993) Bias, Prevalence and Kappa. Journal of Clinical Epidemiology, 46, 423-429. &gt;https://doi.org/10.1016/0895-4356(93)90018-v
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref14">
    <label>14</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Uebersax, J.S. (1987) Diversity of Decision-Making Models and the Measurement of Interrater Agreement. Psychological Bulletin, 101, 140-146. &gt;https://doi.org/10.1037//0033-2909.101.1.140
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref15">
    <label>15</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Viera, A.J. and Garrett, J.M. (2005) Understanding Interobserver Agreement: The Kappa Statistic. Family Medicine, 37, 360-363.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.136905-ref16">
    <label>16</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Strijbos, J., Martens, R.L., Prins, F.J. and Jochems, W.M.G. (2006) Content Analysis: What Are They Talking about? Computers&amp;Education, 46, 29-48. &gt;https://doi.org/10.1016/j.compedu.2005.04.002
    </mixed-citation>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>