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Statistics · real student question

一组样本容量 N = 8 的分数满足 ΣX = 48、ΣX² = 351。以 2.00 为假设均值做双侧单样本 t 检验:求 t 值,判断是否拒绝原假设,并计算效应量。

Question

一组容量为 N=8N=8 的分数满足

∑X=48,∑X2=351\sum X=48,\qquad \sum X^{2}=351

以 μ0=2.00\mu_0=2.00 为假设均值,做双侧的单样本 tt 检验。给出 tt 值、关于原假设的判断,以及效应量指标。

Step-by-step solution

  1. 直接由总和求样本均值。

    Xˉ=∑XN=488=6\bar X=\frac{\sum X}{N}=\frac{48}{8}=6

    做 tt 检验从来不需要原始数据——NN、∑X\sum X 和 ∑X2\sum X^{2} 已经带上了检验所需的全部信息。

  2. 用平方和的计算公式。 按定义式 ∑(X−Xˉ)2\sum(X-\bar X)^2 需要每一个具体分数,而与之代数等价的这个形式则不需要:

    SS=∑X2−(∑X)2N=351−4828=351−288=63SS=\sum X^{2}-\frac{\left(\sum X\right)^{2}}{N}=351-\frac{48^{2}}{8}=351-288=63

    s2=SSN−1=637=9⟹s=3s^{2}=\frac{SS}{N-1}=\frac{63}{7}=9\qquad\Longrightarrow\qquad s=3

    除以 N−1N-1 而不是 NN,才使 s2s^2 成为总体方差的无偏估计,也正是这一点把自由度定为 77。

  3. 把样本标准差换算成标准误。 检验统计量衡量的是样本均值与 μ0\mu_0 相差多少个「样本均值自身的波动幅度」:

    SE=sN=38=32.8284=1.0607SE=\frac{s}{\sqrt N}=\frac{3}{\sqrt 8}=\frac{3}{2.8284}=1.0607

  4. 计算 tt 统计量。

    t=Xˉ−μ0SE=6−21.0607=3.771(df=N−1=7)t=\frac{\bar X-\mu_0}{SE}=\frac{6-2}{1.0607}=3.771\qquad(df=N-1=7)

    如果选择题的选项里没有接近 3.773.77 的值,正确回答就是「以上都不是」——不要为了凑上某个相邻选项而硬凑四舍五入。

  5. 与自由度为 7 时的临界值比较。 双侧临界值为

    t.05=2.365,t.01=3.499,t.001=5.408t_{.05}=2.365,\qquad t_{.01}=3.499,\qquad t_{.001}=5.408

    因为 3.7713.771 超过了 2.3652.365 和 3.4993.499,但没超过 5.4085.408,所以在 .05 和 .01 水平上拒绝原假设,在 .001 水平上不拒绝。精确的双侧 pp 值是 0.00700.0070,正好落在 .01.01 与 .001.001 之间,与上面的比较完全一致。

  6. 再报告效应量——这是显著性本身给不了的信息。 对单样本检验,Cohen's dd 衡量的是以标准差为单位的差距:

    d=Xˉ−μ0s=6−23=1.33d=\frac{\bar X-\mu_0}{s}=\frac{6-2}{3}=1.33

    按通行的参考标准(0.20.2 小、0.50.5 中、0.80.8 大),这属于大效应。注意 dd 用的是 ss 而不是 SESE——若误除以 1.06071.0607,得到的不过是 tt 值本身。

Answer

t=3.77 (df=7), 在 .05 与 .01 水平上拒绝 H0, d=1.33t=3.77\ (df=7),\ \text{在 .05 与 .01 水平上拒绝 } H_0,\ d=1.33

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