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【從零開始學(xué)統(tǒng)計(jì)】6.通俗理解T和F檢驗(yàn)
2014-07-04
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       T檢驗(yàn)是統(tǒng)計(jì)推斷中常用的一種檢驗(yàn)方法,在統(tǒng)計(jì)分析中,它主要用于檢驗(yàn)參數(shù)的顯著性。前一次,我們已經(jīng)講了假設(shè)檢驗(yàn)的一些初步知識(shí),那么這些T檢驗(yàn)啊F檢驗(yàn)啊,都是建立在假設(shè)檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上的。
首先我們簡(jiǎn)單了解一下什么是T檢驗(yàn)
       T檢驗(yàn)是最常見的一種假設(shè)檢驗(yàn)類型,主要驗(yàn)證總體均值間是否存在顯著性差異,屬于參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn),所以它適用的范圍是數(shù)值型的數(shù)據(jù)。T檢定改進(jìn)了Z檢驗(yàn)。在樣本數(shù)量大(超過30等)時(shí),可以應(yīng)用Z檢定,但Z檢定用在小的樣本會(huì)產(chǎn)生很大的誤差,因此樣本很小的情況下得改用T檢驗(yàn)。
       T檢驗(yàn)需要符合兩個(gè)個(gè)條件——總體符合正態(tài)分布,n < 30。當(dāng)n>30時(shí)用Z檢驗(yàn)或者T檢驗(yàn)均可,此時(shí)用Z檢驗(yàn)較簡(jiǎn)單。
       T檢驗(yàn)分為單樣本和雙樣本兩類,單樣本檢驗(yàn)是檢驗(yàn)一個(gè)樣本平均數(shù)與一個(gè)已知的總體平均數(shù)的差異是否顯著。當(dāng)總體分布是正態(tài)分布,如總體標(biāo)準(zhǔn)差未知且樣本容量小于30,那么樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的離差統(tǒng)計(jì)量呈t分布。檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為: 單樣本.jpg 


雙樣本檢驗(yàn)是檢驗(yàn)兩個(gè)樣本平均數(shù)與其各自所代表的總體的差異是否顯著。雙總體tt檢驗(yàn)又分為兩種情況,一是獨(dú)立樣本T檢驗(yàn),一是配對(duì)樣本T檢驗(yàn),兩者的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量分別為:兩樣本獨(dú)立公式.jpg ,配對(duì)公式.jpg 

做T檢驗(yàn)的一般步驟為:
步驟1 — 提出假設(shè)
步驟2 — 確定假設(shè)的顯著水平α,
步驟3 — 求兩尾概率t,即:在無效假設(shè)H0成立的前提下,計(jì)算無效假設(shè)正確的概率,也稱差異由誤差引起的概率。
步驟4 — 作統(tǒng)計(jì)判斷,確定接受和否定哪一個(gè)假設(shè)。

結(jié)合這之前的假設(shè)檢驗(yàn),我們來做一個(gè)簡(jiǎn)單的單樣本T檢驗(yàn)例題:
例1 難產(chǎn)兒出生體重。N=35,樣本均值=3.42, S=0.40,一般嬰兒出生體重μ0=3.30(大規(guī)模調(diào)查獲得),問相同否?
    解: H0:μ= μ0,難產(chǎn)兒與一般嬰兒體重相同
         H1:μ≠ μ0,難產(chǎn)兒與一般嬰兒體重不同
         計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量: 例題計(jì)算公式.jpg 




查找相應(yīng)臨界值表,查表得,t0.05 / 2.34 = 2.032,t < t0.05 / 2.34,不拒絕H0,認(rèn)為兩者體重相同。
例題作為一個(gè)引導(dǎo),相對(duì)應(yīng)的雙總體檢驗(yàn)就不在多述,大致步驟一樣,只是公式換一換,臨界值換一換而已。


當(dāng)然,T檢驗(yàn)不光光是能做這些,我們也還經(jīng)常在做回歸分析當(dāng)中運(yùn)用到它。在回歸分析中,它主要用于檢驗(yàn)回歸系數(shù)的顯著性。在回歸分析中,原假設(shè)通常是H0:β=0;H1:β≠0。接下去的步驟就和例題一樣了。
有人要問,為什么要做回歸系數(shù)的檢驗(yàn)?
我的答案是,做這個(gè)檢驗(yàn)是為了驗(yàn)證x對(duì)y的影響程度是否顯著。如果不拒絕原假設(shè),則說明y與x之間沒有線性關(guān)系(即x對(duì)y沒有直接影響)。(上述針對(duì)的是一元回歸)
若要做多元的回歸,那情況則就復(fù)雜的多了(不光要逐個(gè)對(duì)參數(shù)系數(shù)做檢驗(yàn),還要模型整體檢驗(yàn),這就涉及到F檢驗(yàn)了……)
都說到多元回歸了,那就簡(jiǎn)單說說F檢驗(yàn)了。聊起F檢驗(yàn),往往會(huì)閃過一個(gè)問題:T檢驗(yàn)和F檢驗(yàn)有什么區(qū)別?那我想最大的區(qū)別也許在于F檢驗(yàn)基于的是方差(檢驗(yàn)方差齊性),T檢驗(yàn)則對(duì)應(yīng)的是均值。(不知道這樣的理解會(huì)否有些偏頗,敬請(qǐng)拍磚……)在兩樣本中,首先要判斷兩總體方差是否相同,即方差齊性。若兩總體方差相等,則直接用T檢驗(yàn),若不等,可采用t'檢驗(yàn)或變量變換或秩和檢驗(yàn)等方法。引申到回歸分析中,T檢驗(yàn)的就是各個(gè)參數(shù)與y的顯著性,F(xiàn)檢驗(yàn)則是對(duì)整個(gè)模型的顯著性做檢驗(yàn)。
對(duì)于初學(xué)者,可能還有一個(gè)問題就是F檢驗(yàn)和ANOVA(方差分析)是什么關(guān)系?我的答案是方差分析和F檢驗(yàn)基本是一致的,區(qū)別在于方差分析是一種分析思路,利用了F檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量。
方差分析的基本思路又是什么?
我覺得基本思想就是將所有測(cè)量值間的總變異按照其變異的來源分解為多個(gè)部份,然后進(jìn)行比較,評(píng)價(jià)由某種因素所引起的變異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說到變異,我們可以把總的變異分為組間變異和組內(nèi)變異(組間變異:各組的均數(shù)與總均數(shù)間的差異;組內(nèi)變異:每組的每個(gè)測(cè)量值與該組均數(shù)的差異),離差平方和可分解為SS總=SS組間+SS組內(nèi),MS組間=SS組間/V組間;MS組內(nèi)=SS組內(nèi)/V組內(nèi)。F統(tǒng)計(jì)量可表述為:F=MS組間/MS組內(nèi)。
我們拿一張方差分析表來做一下分析:
<a href='/map/fangchafenxi/' style='color:#000;font-size:inherit;'>方差分析</a>圖.jpg 
通常我們可以通過計(jì)算得到的F值去對(duì)應(yīng)的臨界值表中查找,然后判斷是否拒絕原假設(shè)。不過有一個(gè)更直觀的數(shù)據(jù),那就是P值,從表中的P值,我們?nèi)暨x取α=0.05的話,此時(shí)的P值小于0.05,則拒絕原假設(shè),認(rèn)為其是有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的。

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