Критерий стьюдента как рассчитать пошагово
Перейти к содержимому

Критерий стьюдента как рассчитать пошагово

  • автор:

t-КРИТЕРИЙ СТЬЮДЕНТА ДЛЯ НЕЗАВИСИМЫХ СОВОКУПНОСТЕЙ

– общее название для класса методов статистической проверки гипотез (статистических критериев), основанных на распределении Стьюдента. Наиболее частые случаи применения t-критерия связаны с проверкой равенства средних значений в двух выборках.

Уильям Госсет

1. История разработки t-критерия

Данный критерий был разработан Уильямом Сили Госсетом для оценки качества пива в компании Гиннесс. В связи с обязательствами перед компанией по неразглашению коммерческой тайны, статья Госсета вышла в 1908 году в журнале «Биометрика» под псевдонимом «Student» (Студент).

2. Для чего используется t-критерий Стьюдента?

t-критерий Стьюдента используется для определения статистической значимости различий средних величин. Может применяться как в случаях сравнения независимых выборок (например, группы больных сахарным диабетом и группы здоровых), так и при сравнении связанных совокупностей (например, средняя частота пульса у одних и тех же пациентов до и после приема антиаритмического препарата). В последнем случае рассчитывается парный t-критерий Стьюдента

3. В каких случаях можно использовать t-критерий Стьюдента?

Для применения t-критерия Стьюдента необходимо, чтобы исходные данные имели нормальное распределение. Также имеет значение равенство дисперсий (распределения) сравниваемых групп (гомоскедастичность). При неравных дисперсиях применяется t-критерий в модификации Уэлча (Welch’s t).

При отсутствии нормального распределения сравниваемых выборок вместо t-критерия Стьюдента используются аналогичные методы непараметрической статистики, среди которых наиболее известными является U-критерий Манна — Уитни.

4. Как рассчитать t-критерий Стьюдента?

Для сравнения средних величин t-критерий Стьюдента рассчитывается по следующей формуле:

где М1 — средняя арифметическая первой сравниваемой совокупности (группы), М2 — средняя арифметическая второй сравниваемой совокупности (группы), m1 — средняя ошибка первой средней арифметической, m2 — средняя ошибка второй средней арифметической.

5. Как интерпретировать значение t-критерия Стьюдента?

Полученное значение t-критерия Стьюдента необходимо правильно интерпретировать. Для этого нам необходимо знать количество исследуемых в каждой группе (n1 и n2). Находим число степеней свободы f по следующей формуле:

После этого определяем критическое значение t-критерия Стьюдента для требуемого уровня значимости (например, p=0,05) и при данном числе степеней свободы f по таблице (см. ниже).

Сравниваем критическое и рассчитанное значения критерия:

  • Если рассчитанное значение t-критерия Стьюдента равно или больше критического, найденного по таблице, делаем вывод о статистической значимости различий между сравниваемыми величинами.
  • Если значение рассчитанного t-критерия Стьюдента меньше табличного, значит различия сравниваемых величин статистически не значимы.

6. Пример расчета t-критерия Стьюдента

Для изучения эффективности нового препарата железа были выбраны две группы пациентов с анемией. В первой группе пациенты в течение двух недель получали новый препарат, а во второй группе — получали плацебо. После этого было проведено измерение уровня гемоглобина в периферической крови. В первой группе средний уровень гемоглобина составил 115,4±1,2 г/л, а во второй — 103,7±2,3 г/л (данные представлены в формате M±m), сравниваемые совокупности имеют нормальное распределение. При этом численность первой группы составила 34, а второй — 40 пациентов. Необходимо сделать вывод о статистической значимости полученных различий и эффективности нового препарата железа.

Решение: Для оценки значимости различий используем t-критерий Стьюдента, рассчитываемый как разность средних значений, поделенная на сумму квадратов ошибок:

После выполнения расчетов, значение t-критерия оказалось равным 4,51. Находим число степеней свободы как (34 + 40) — 2 = 72. Сравниваем полученное значение t-критерия Стьюдента 4,51 с критическим при р=0,05 значением, указанным в таблице: 1,993. Так как рассчитанное значение критерия больше критического, делаем вывод о том, что наблюдаемые различия статистически значимы (уровень значимости р<0,05).

Пример расчета t-критерия Стьюдента для зависимых выборок

Предположим, что необходимо сравнить между собой результаты выполнения логических задач до и после курса обучения. Чтобы узнать различаются ли результаты до курса обучения и после необходимо вычислить t-критерий Стьюдента для зависимых выборок.

Шаг 1. Занесем данные в общую таблицу:

Результаты выполнения логических задач до курса (сек.) Результаты выполнения логических задач после курса (сек.)
1 25 22
2 23 25
3 28 23
4 29 22
5 35 30
6 31 27
7 24 20
8 24 19
9 38 32
10 26 25
11 20 20

Шаг 2.Рассчитаем разность для каждой пары значений

Разность значений в каждой паре (до-после)
1 3
2 -2
3 5
4 7
5 5
6 4
7 4
8 5
9 6
10 1
11 0

Шаг 3. Вычисляем среднюю разность значений, стандартное отклонение и степени свободы

Для того, чтобы рассчитать стандартное отклонение нам необходимо знать среднее арифметическое в разности значений, а затем подставить имеющиеся значения в формулу стандартного отклонения.

3.1. Рассчитаем среднюю разность значений (среднее арифметическое по разности)

3.2. Подставим значение среднего арифметического в формулу стандартного отклонения:

Шаг 5.1. Найдем в таблице строку с количеством степеней свободы 10. df = 10

Шаг 5.2. В строке с df=10 найдем значения . Оно располагается между p

Шаг 6. Следовательно уровень значимости меньше 0,01.
Результаты выполнения логических задач до и после курса различаются между собой.

Пример расчета t-критерия Стьюдента для независимых выборок

Предположим, что надо сравнить между собой результаты выполнения тестов на внимание в двух группах. Чтобы узнать различаются ли группы между собой необходимо вычислить t-критерий Стьюдента для независимых выборок.

1. Внесем данные по группам в таблицу:

Результаты группы №1 (сек.) Результаты группы №2 (сек.)
1 30 46
2 45 49
3 41 52
4 38 55
5 34 56
6 36 40
7 31 47
8 30 51
9 49 58
10 50 46
11 51 46
12 46 56
13 41 53
14 37 57
15 36 44
16 34 42
17 33 40
18 49 58
19 32 54
20 46 53
21 41 51
22 44 57
23 38 56
24 50 44
25 37 42
26 39 49
27 40 50
28 46 55
29 42 43

Шаг 2. Проверить распределения на нормальность.

Шаг 3. Рассчитать среднее арифметическое, стандартное отклонение и количество человек в каждой группе.

Результаты группы №1 (сек.) Результаты группы №2 (сек.)

Шаг 5. Вычисляем степени свободы.

Значение 6,09 больше чем значение 3,473 следовательно уровень значимости меньше 0,001

Шаг 7. Если уровень значимости меньше 0,05 делается вывод о наличи различий между группами. Таким образом между двумя группами есть различия в скорости выполнения тестов на внимание.

Автоматический расчет t-критерия Стьюдента

Составлено по материалам книги: Ермолаев О. Ю. «Математическая статистика для психологов» — 4-е издание испр. – М.: Московский психолого-социальный институт: Флинта, 2006 г.

ЗАДАТЬ ВОПРОС
ПСИХОЛОГУ

Владимир Каратаев
Психолог, психоаналитик.

Софья Каганович
Психолог-консультант, психодраматерапевт, психодиагност.

Андрей Фетисов
Психолог, гештальт-терапевт.

Катерина Вяземская
Психолог, гештальт-терапевт, семейный терапевт.

Назначение t-критерия Стьюдента

t-критерий был разработан Уильямом Госсетом (1876-1937) для оценки качества пива на пивоваренных заводах Гиннесса в Дублине (Ирландия). В связи с обязательствами перед компанией по неразглашению коммерческой тайны (руководство Гиннесса считало таковой использование статистического аппарата в своей работе), статья Госсета вышла в 1908 году в журнале «Биометрика» под псевдонимом «Student» (Студент).

Критерий Стьюдента направлен на оценку различий величин средний значений двух выборок, которые распределены по нормальному закону. Одним из главных достоинств критерия является широта его применения. Он может быть использован для сопоставления средних у связных и несвязных выборок, причем выборки могут быть не равны по величине.

Условия применения t-критерия Стьюдента

Для применения t-критерия Стьюдента необходимо соблюдать следующие условия:

1. Измерение может быть проведено в шкале интервалов и отношений.
2. Сравниваемые выборки должны быть распределены по нормальному закону.

Автоматический расчет t-критерия Стьюдента

Шаг 1

Чтобы произвести правильный расчет с помощью настоящего скрипта, необходимо:

1) Выбрать расчет для случая с несвязными (независимыми) или связными (зависимыми) выборками.

2) Ввести в первую колонку («Выборка 1») данные первой выборки, а во вторую колонку («Выборка 2») данные второй выборки. Данные вводятся по одному числу на строку; без пробелов, пропусков и т.д. Вводятся только цифры. Дробные числа вводятся со знаком «.» (точка).

3) После заполнения колонок нажать на кнопку «Шаг 2», чтобы произвести автоматический расчет t-критерия Стьюдента.

Математическая статистика для психологов

Учебник представляет практическое руководство по математической статистике для психологов, не имеющих специальных математических знаний. В доступной иллюстративной форме на примерах рассматриваются основные методы обработки данных, включая непараметрические и параметрические критерии оценки различий, корреляционный, дисперсионный, факторный, регрессионный анализы. Приведены необходимые теоретические сведения и формулы для расчета типовых задач, наиболее часто встречающихся в экспериментальных психологических исследованиях.

Таким вопросом задаются многие люди, которые пришли к пониманию, что причины их многих неудач, неудовлетворенности жизнью и отношениями с людьми, — в них самих.

Если всю жизнь я старалась соответствовать требованиям других, создавая ложную себя, я напрочь выкинула из головы и сознания себя настоящую. Как я могу полюбить себя?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *