Statistics · real student question

一組 N = 8 的分數,總和 X = 48、平方和 X 平方 = 351。對假設平均數 2.00 做檢定:求 t 值、判斷是否拒絕虛無假設,並計算效果量。

Question

一組 N=8N=8 的分數,滿足

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

μ0=2.00\mu_0=2.00 做雙尾的單一樣本 tt 檢定。請報告 tt 值、對虛無假設的決策,以及效果量指標。

Step-by-step solution

  1. 直接由總和求樣本平均數。

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

    tt 檢定從來不需要原始資料 —— NNX\sum XX2\sum X^{2} 就承載了檢定會用到的全部資訊。

  2. 用平方和的計算式。 定義式 (XXˉ)2\sum(X-\bar X)^2 需要個別分數,但代數上完全等價的形式不需要:

    SS=X2(X)2N=3514828=351288=63SS=\sum X^{2}-\frac{\left(\sum X\right)^{2}}{N}=351-\frac{48^{2}}{8}=351-288=63

    s2=SSN1=637=9s=3s^{2}=\frac{SS}{N-1}=\frac{63}{7}=9\qquad\Longrightarrow\qquad s=3

    除以 N1N-1 而不是 NN,才使 s2s^2 成為母體變異數的不偏估計,這同時也把自由度定在 77

  3. 把樣本標準差換成標準誤。 檢定統計量是用「樣本平均數會跳動多少」當尺度,去比較平均數與 μ0\mu_0 的距離:

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

  4. 算出 tt 統計量。

    t=Xˉμ0SE=621.0607=3.771(df=N1=7)t=\frac{\bar X-\mu_0}{SE}=\frac{6-2}{1.0607}=3.771\qquad(df=N-1=7)

    如果選擇題的選項裡沒有接近 3.773.77 的值,正確的回答就是「以上皆非」—— 不要靠四捨五入硬湊到隔壁的選項。

  5. 與自由度 7 的臨界值比較。 雙尾臨界值為

    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

    因為 3.7713.771 超過 2.3652.3653.4993.499、但沒超過 5.4085.408,所以虛無假設在 .05 與 .01 水準下被拒絕,在 .001 水準下則否。精確的雙尾 pp 值是 0.00700.0070,恰好落在 .01.01.001.001 之間,與這個比較完全吻合。

  6. 報告效果量,因為顯著性本身不提供這個資訊。 對單一樣本檢定,Cohen's dd 以標準差為單位衡量差距:

    d=Xˉμ0s=623=1.33d=\frac{\bar X-\mu_0}{s}=\frac{6-2}{3}=1.33

    依慣用基準(0.20.2 小、0.50.5 中、0.80.8 大),這是很大的效果。注意 dd 用的是 ss 而不是 SESE —— 若除以 1.06071.0607 就只是把 tt 值再算一次而已。

Answer

t=3.77 (df=7), 拒絕 H0(在 .05 與 .01 水準下), d=1.33t=3.77\ (df=7),\ \text{拒絕 } H_0 \text{(在 } .05 \text{ 與 .01 水準下)},\ d=1.33

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