第八章 t检验讲精选文档.ppt
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1、第八章 t检验讲2022/9/241本讲稿第一页,共四十九页 学习要求学习要求 了解:了解:正态性检验和变量变换的基本概念。正态性检验和变量变换的基本概念。熟悉:熟悉:方差齐性检验的基本概念;两样本方差齐性检验方差齐性检验的基本概念;两样本方差齐性检验的计算;的计算;t t检验的计算。检验的计算。掌握:掌握:t t检验的步骤和检验的步骤和t t分布的关系;样本均数和总体均数比分布的关系;样本均数和总体均数比较、配对设计均数的比较、两样本均数的比较较、配对设计均数的比较、两样本均数的比较t t检验的方法与检验的方法与步骤。步骤。2022/9/242本讲稿第二页,共四十九页 t检验(检验(t te
2、st)亦称)亦称Students t test,是以,是以t分布理论为基础,定量资分布理论为基础,定量资料分析常用的假设检验方法。小样本的样本均数与总体均数的比较以及两料分析常用的假设检验方法。小样本的样本均数与总体均数的比较以及两个样本均数的比较要用个样本均数的比较要用t检验。检验。t 检验的适用条件:检验的适用条件:样本来自正态总体样本来自正态总体或近似正态总体;或近似正态总体;两样本总体方差相等。两样本总体方差相等。第一节第一节 样本均数与总体均数的比较样本均数与总体均数的比较 亦称为单样本亦称为单样本t检验(检验(one sample t-test)。)。即样本均数代表的未即样本均数代
3、表的未知总体均数知总体均数与已知的总体均数与已知的总体均数0(一般为理论值、标准值或经过大(一般为理论值、标准值或经过大量观察所得的稳定值等)进行比较。量观察所得的稳定值等)进行比较。2022/9/243本讲稿第三页,共四十九页 例例8.1 已已知知某某地地新新生生儿儿出出生生体体重重均均数数为为3.36kg。从从该该地地农农村村随随机机抽抽取取40名名新新生生儿儿,测测得得其其平平均均体体重重为为3.27kg,标标准准差差为为0.44kg,问问该该地地农农村村新新生生儿儿出出生生体体重重是是否否与与该该地地新新生生儿儿平平均均体体重不同?重不同?(1)建立检验假设,确定检验水准)建立检验假设
4、,确定检验水准 H0:=0=3.36 H0:0 =0.05=n-12022/9/244本讲稿第四页,共四十九页(2)计计算算t值值 本本例例n=40,s=0.44,=3.27,=3.36,代代入入公公式式得得(3)确确定定P值值,作作出出推推断断结结论论 本本例例=401=39,查查t界界值值表表,得得t0.40/2,39=0.851,t0.20/2,39=1.305,现现t0.40/2,39tt0.20/2,39,故故0.40P0.20。按按=0.05的的水水准准,不不拒拒绝绝H0,差差异异无无统统计计学学意意义义,尚尚不不能能认认为为该该地地农村新生儿体重与该地新生儿平均体重不同。农村新生
5、儿体重与该地新生儿平均体重不同。2022/9/245本讲稿第五页,共四十九页如果在总体标准差如果在总体标准差0已知的情况下,样本均数与总体均数比较已知的情况下,样本均数与总体均数比较可用可用z检验,因为检验,因为z值符合标准正态分布,其计算公式为:值符合标准正态分布,其计算公式为:若若zz或或z;若若z或或zz/2,则,则P。z或或z/2值查值查t界值表,界值表,=栏即可。栏即可。2022/9/246本讲稿第六页,共四十九页 第二节第二节 配对设计均数的比较配对设计均数的比较 在在医医学学研研究究中中,为为了了减减少少误误差差,提提高高统统计计检检验验效效率率,我我们们常常常采用配对实验设计(
6、详见第三章)的方法。常采用配对实验设计(详见第三章)的方法。配对设计配对设计同源配对设计同源配对设计同质配对设计同质配对设计自身对照:治疗前后的比较。自身对照:治疗前后的比较。同一样品两种测试方法的比较。同一样品两种测试方法的比较。动物同窝别、同性别。动物同窝别、同性别。病人:同性别、同病情、同年龄病人:同性别、同病情、同年龄动物:同种属、同性别、同体重动物:同种属、同性别、同体重2022/9/247本讲稿第七页,共四十九页 配配对对资资料料的的t检检验验(paired samples t-test)先先求求出出各各对对子子的的差差值值d的的均均值值 ,若若两两种种处处理理的的效效应应无无差差
7、别别,理理论论上上差差值值d的的总总体体均均数数 应应为为0。所所以以这这类类资资料料的的比比较较可可看看作作是是样样本本均均数数 与与总总体体均均数数0的的比比较较。要要求求差差值值的的总体分布为正态分布。总体分布为正态分布。t检验的公式为:检验的公式为:公式中,公式中,为差数的均数,为差数的均数,Sd 为差数的标准差,为差数的标准差,为差数均数为差数均数的标准误。的标准误。=n-12022/9/248本讲稿第八页,共四十九页 例例8.2 对对24名名接接种种卡卡介介苗苗。胺胺同同年年龄龄、同同性性别别配配成成12对对,每每对对重重的的2名名儿儿童童分分别别接接种种两两种种结结核核菌菌素素,
8、一一种种为为标标准准品品,另另一一种种为为新新制制品品。72小小时时后后记记录录两两种种结结核核菌菌素素的的皮皮肤肤反反应应平平均均直直径径,数数据据见见表表8.1。问儿童对两种不同结核菌素的皮肤反应直径有无不同?。问儿童对两种不同结核菌素的皮肤反应直径有无不同?(1)建立检验假设)建立检验假设,确定检验水准,确定检验水准 H0:,儿童的皮肤反应直径无差别儿童的皮肤反应直径无差别 H1:,儿童的皮肤反应直径有差别儿童的皮肤反应直径有差别2022/9/249本讲稿第九页,共四十九页(2)计算)计算t值值 本例本例n=12,d=39,d2=195,=d/n=39/12=3.25(mm)(3)确确定
9、定P值值,作作出出推推断断结结论论 =n-1=12-1=11,t界界值值表表,得得t0.001/2,11=4.437,现现tt0.001/2,11,故故P0.001。按按水水准准,拒拒绝绝H0,接接受受H1,差差异异有有统统计计学学意意义义。可可以以认认为为两两种种不不同同结结核核菌菌素素对对儿儿童童的的皮皮肤肤反反应应直直径径有有差别,新制品反应小于标准品差别,新制品反应小于标准品。2022/9/2410本讲稿第十页,共四十九页第三节第三节 两样本均数比较两样本均数比较 两本均数比较的两本均数比较的t检验亦称为成组检验亦称为成组t检验,又称为独立样本检验,又称为独立样本t检验检验(indep
10、endent samples t-test)。)。适用于比较按完全随机设计而得到适用于比较按完全随机设计而得到的两组资料,比较的目的是推断两样本均数各自所代表的总体均的两组资料,比较的目的是推断两样本均数各自所代表的总体均数数1和和2是否相等。两样本含量可以相等也可以不相等,但在总例数不是否相等。两样本含量可以相等也可以不相等,但在总例数不变的条件下,当两样本含量相等时,统计检验的效率最高。本检验要求:变的条件下,当两样本含量相等时,统计检验的效率最高。本检验要求:两总体分布为正态分布,且方差齐同两总体分布为正态分布,且方差齐同 .2022/9/2411本讲稿第十一页,共四十九页 一、两样本均
11、数比较的一、两样本均数比较的t检验检验 式中,式中,称为两均数之差的标准误的估计值,其计算公称为两均数之差的标准误的估计值,其计算公式为式为式中,式中,S2称为两均数合并的方差,计算公式为:称为两均数合并的方差,计算公式为:=n1+n2-12022/9/2412本讲稿第十二页,共四十九页上式如果上式如果n1=n2,则,则2022/9/2413本讲稿第十三页,共四十九页 例例8.3 某某医医生生研研究究血血清清白白介介素素-6(IL-6)与与银银屑屑病病的的关关系系,见见表表8.2结结果。问银屑病患者与正常人的血清果。问银屑病患者与正常人的血清IL-6平均水平是否不同?平均水平是否不同?表表8.
12、2 银屑病组与正常对照组的血清银屑病组与正常对照组的血清IL-6(pg/mL)组别组别例数例数均数均数标准差标准差银屑病组银屑病组正常人组正常人组1212182.4149.727.719.52022/9/2414本讲稿第十四页,共四十九页(1)建立检验假设)建立检验假设 ,确定检验水准确定检验水准 H0:,银屑病患者与正常人的血清银屑病患者与正常人的血清IL-6均数相同均数相同 H1:,银屑病患者与正常人的血清银屑病患者与正常人的血清IL-6均数不同均数不同(2)计算)计算t值值 本例本例n1=n2,即可按下式计算即可按下式计算t值。值。2022/9/2415本讲稿第十五页,共四十九页 (3)
13、确定)确定P值值 作出推断结论作出推断结论 =12+12-2=22,查,查t界值表,得界值表,得t0.005/2,22=3.119,t0.001/2,22=3.505,现现t0.005/2,22tP0.002。按按水准,拒绝水准,拒绝H0,接受接受H1,差异有统计学意义。可以认为,差异有统计学意义。可以认为银屑病银屑病患者与正常人的血清患者与正常人的血清IL-6平均水平不同,银屑病患者血清平均水平不同,银屑病患者血清IL-6平均水平均水平较高平较高。当两样本含量当两样本含量n1和和n2均大于均大于50时,时,t分布非常接近分布非常接近z分布,近似可分布,近似可按下式计算在按下式计算在z值:值:
14、z或或z/2值查值查t界值表界值表,=栏即可。栏即可。2022/9/2416本讲稿第十六页,共四十九页二、二、两样本几何均数两样本几何均数t检验检验 比较两样本几何均数的目的是推断它们各自代表的总体几何均比较两样本几何均数的目的是推断它们各自代表的总体几何均数有无差异。适用于:数有无差异。适用于:观察值呈等比关系,如血清滴度;观察值呈等比关系,如血清滴度;观观察值呈对数正态分布,如人体血铅含量等。两样本几何均数比较察值呈对数正态分布,如人体血铅含量等。两样本几何均数比较的的t检验公式与两样本均数比较的检验公式与两样本均数比较的t检验公式相同。只需将观察检验公式相同。只需将观察X用用lgX来代替
15、就行了。来代替就行了。例例 将将2020名名钩钩端端螺螺旋旋体体病病人人的的血血清清随随机机分分为为两两组组,分分别别用用标标准准株株和和水水生生株株作作凝凝溶溶试试验验,抗抗体体滴滴度度的的倒倒数数(即即稀稀释释度度)结结果果如如下下。问两组抗体的平均效价有无差别?问两组抗体的平均效价有无差别?2022/9/2417本讲稿第十七页,共四十九页标准株标准株(11人人):100 200 400 400 400 400 800 1600 1600 1600 3200水生株水生株(9人人):100 100 100 200 200 200 200 400 1600(1)建立检验假设,确定检验水准)建立
16、检验假设,确定检验水准 H0:,即两组对数值的总体均数相等。即两组对数值的总体均数相等。H1:,即两组对数值的总体均数不等。即两组对数值的总体均数不等。=0.05。2022/9/2418本讲稿第十八页,共四十九页(2)计算)计算t值值 将两组数据分别取对数,记为将两组数据分别取对数,记为x1,x2。x1:2.000 2.301 2.602 2.602 2.602 2.602 2.903 3.204 3.204 3.204 3.505 x2:2.000 2.000 2.000 2.301 2.301 2.301 2.301 2.602 3.204用变换后的数据计算用变换后的数据计算 ,s1,s2
17、得:得:=2.7935,s1=0.4520,=2.3344,s2=0.3821,n1=11,n2=92022/9/2419本讲稿第十九页,共四十九页 (3)确定确定P值值 作出推断结论作出推断结论=11+9-2=18,查查t界值表,得界值表,得t0.05/2,18=2.011,t0.02/2,18=2.552,现现t0.05/2,18tP0.02。按按=0.05水准,拒绝水准,拒绝H0,接受接受H1,差异有统计学意义。可认为两组差异有统计学意义。可认为两组抗体的平均效价不同,标准株高于水生株。抗体的平均效价不同,标准株高于水生株。2022/9/2420本讲稿第二十页,共四十九页第四节第四节 正
18、态性检验和两总体方差的齐性检验正态性检验和两总体方差的齐性检验 一、正态性检验一、正态性检验 正态性检验只介绍以下基本概念。定量资料的假设检验方法,如正态性检验只介绍以下基本概念。定量资料的假设检验方法,如t 检检验、验、F检验检验等大都要求资料服从于正态分布,通过频数分布表可等大都要求资料服从于正态分布,通过频数分布表可近似的看出资料的分布形态,但要确定资料是否为正态分布要通近似的看出资料的分布形态,但要确定资料是否为正态分布要通过假设检验的方法。过假设检验的方法。(一)图示法(一)图示法:常用的图示法包括常用的图示法包括P-P图法和图法和Q-Q图法。图中数据图法。图中数据呈直线关系可认为呈
19、正态分布,不呈直线关系可认为呈偏态分布。呈直线关系可认为呈正态分布,不呈直线关系可认为呈偏态分布。主要通过主要通过SAS或或SPSS统计软件实现的。统计软件实现的。2022/9/2421本讲稿第二十一页,共四十九页2022/9/2422本讲稿第二十二页,共四十九页 (二二)统计检验法统计检验法 1.W检验和检验和D检验:检验:两种方法的检验假设为:两种方法的检验假设为:H0:样本来自正态分布,:样本来自正态分布,H1:样本不来自正态分布。:样本不来自正态分布。由于两种方法的计算公式繁琐,一般用由于两种方法的计算公式繁琐,一般用SAS或或SPSS统计软件处理,统计软件处理,当当P0.05,则不拒
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