Statystyka od zera · Lekcja 14 z 22

Test t: czy różnica jest prawdziwa, czy to szum?

W jednym zdaniu: Test t porównuje różnicę między dwiema średnimi z tym, jak bardzo dane się wahają i ile ich jest, i pyta, czy różnica wystaje ponad szum.

Pomysł

Dwie grupy, dwie średnie i różnica między nimi. Czy różnica jest prawdziwa, czy taką dałoby się dostać przypadkiem? To najczęstsze pytanie w statystyce, a test t to najczęstszy sposób, żeby na nie odpowiedzieć.

Waży trzy rzeczy naraz: jak duża jest różnica, jak bardzo liczby wahają się w każdej grupie i ile masz liczb. Duża różnica, małe wahania i dużo danych dają przekonującą różnicę. Mała różnica, duże wahania i garść danych dają rzut monetą.

Skrót wujka Janusza

Wujek Janusz odkrył skrót do domu dziadka Zenka. Prowadzi przez polną drogę, obok zamkniętej stacji benzynowej, i przez zakręt, którego Janusz odmawia opisać. Mówi, że oszczędza „masę czasu”.

Ciocia Grażyna, która jeździ normalną drogą, zaproponowała test. Każde zmierzyło sześć przejazdów, w minutach:

Czasy przejazdów (minuty)Średnia
Normalna droga Grażyny32, 35, 30, 38, 33, 3634
Skrót Janusza30, 34, 28, 33, 31, 3031

Skrót Janusza jest średnio o 3 minuty szybszy. Janusz już powiedział dziadkowi. Ale spójrz na czasy: droga Grażyny trwała od 30 do 38 minut, skrót Janusza od 28 do 34. Trasy mocno na siebie zachodzą. Czy 3 minuty to prawdziwa różnica, czy po prostu szczęśliwy tydzień na drogach?

Co robi test t

Test t zamienia pytanie w jedną liczbę, statystykę t:

t = różnica między średnimi ÷ błąd standardowy tej różnicy

Błąd standardowy (lekcja 6) mierzy, jak bardzo różnica skakałaby, gdybyś powtórzył cały eksperyment. Jest większy, gdy czasy się mocno wahają, i mniejszy, gdy masz więcej przejazdów. Tutaj:

Różnica jest więc mniej więcej dwa razy większa od swojego typowego skoku. Przybliżona reguła z lekcji 9: t w okolicach 2 i więcej to miejsce, gdzie zaczyna się „raczej nie przypadek”. Tutaj jesteśmy na samej granicy. Dokładna wartość p to 0,07: gdyby trasy były naprawdę identyczne, tak duża różnica zdarzałaby się mniej więcej 7 razy na 100. To coś sugeruje, ale nie przekracza zwykłego progu 5%.

To kto wygrał kłótnię?

Na razie nikt. Janusz nie może powiedzieć, że udowodnił, że skrót jest szybszy. Grażyna nie może powiedzieć, że nie jest: „nieistotne” znaczy „nieudowodnione”, a nie „brak różnicy” (lekcja 8). Uczciwy werdykt brzmi: sześć przejazdów na trasę to za mało, żeby rozstrzygnąć.

Lekarstwem jest więcej danych. Gdyby zrobili po dwanaście przejazdów, z tymi samymi średnimi i tymi samymi wahaniami, błąd standardowy by się zmniejszył, a t wzrosłoby do około 3,0, przy wartości p około 0,007. Te same 3 minuty byłyby wtedy przekonujące. W skrócie nic by się nie zmieniło; zmieniłaby się tylko ilość dowodów.

To najbardziej przydatna lekcja z testu t: to, czy różnica jest „prawdziwa”, zależy nie tylko od jej wielkości, ale też od tego, ile szumu ją otacza i ile masz danych.

Który test t?

Wszystkie trzy robią pod spodem to samo: różnicę dzieloną przez jej błąd standardowy.

Spróbuj sam

Kuzyn Seba twierdzi, że nowy ekspres do kawy poprawił nastroje w biurze. Oceny zadowolenia (na 10) od 50 współpracowników: stary ekspres średnio 6,1, nowy średnio 6,4. Błąd standardowy różnicy to 0,3.

1. Ile wynosi statystyka t? 2. Czy różnica jest przekonująca? 3. Co sprawiłoby, że byłaby bardziej przekonująca?

Pokaż odpowiedź

1. t = (6,4 - 6,1) ÷ 0,3 = 1,0.

2. Nie. Różnica jest tak duża jak jej typowy skok, a taką bardzo łatwo dostać przypadkiem. Nieudowodnione, co nie jest tym samym co „brak efektu”.

3. Więcej współpracowników albo układ sparowany: zapytaj tych samych ludzi przed i po, żeby ogólny nastrój każdej osoby się zniósł. I odrobina podejrzliwości: jeśli Seba sam wybrał dzień i sam zadawał pytania, problemy z doborem próby z lekcji 6 znaczą więcej niż test t.

Słowa, których używa wykładowca

Wykładowca mówiTo znaczy
Test t (test t-Studenta)Test, czy różnica między średnimi jest większa, niż dałby sam szum
Statystyka tRóżnica podzielona przez jej błąd standardowy: ile „typowych skoków” ma różnica
Błąd standardowy różnicyJak bardzo różnica zmieniałaby się przy powtarzaniu eksperymentu
Próby niezależne / test WelchaDwie osobne grupy; wersja Welcha nie zakłada równego rozrzutu
Test dla prób zależnych (sparowanych)Te same obiekty zmierzone dwa razy; porównuje każdy z nim samym
Stopnie swobodyLiczba wynikająca z wielkości próby, która ustala, jak surowa jest poprzeczka t; przy małych próbach jest nieco wyżej niż 2
Test dwustronnySprawdzanie różnicy w obie strony, a nie tylko w tę, na którą liczyłeś

Trzy rzeczy do zapamiętania

Część kursu Statystyka od zera, darmowego kursu dla początkujących od WrongStat. Nie zastąpi wykładowcy, ale mamy nadzieję, że będzie dobrym tłumaczem.