SPSS均值比較、T檢驗(yàn)和方差分析

1、第6章 SPSS統(tǒng)計分析,本章內(nèi)容,第一節(jié) 均值比較 第二節(jié) T檢驗(yàn) 第三節(jié) 方差分析,要點(diǎn)：,均值比較是對同一樣本進(jìn)行分組，對組與組之間平均水平的比較。 T檢驗(yàn)主要運(yùn)用在兩個樣本間平均水平的比較。 方差分析運(yùn)用于兩個以上樣本的均數(shù)比較。,第一節(jié) 均值比較,一、Means過程,Means過程是按用戶指定條件，對樣本進(jìn)行分組計算均值和標(biāo)準(zhǔn)差。 計算公式：,例1,以下是某個班同學(xué)的數(shù)學(xué)成績，比較不同性別同學(xué)的數(shù)學(xué)成績平均值和方差。,步驟：,AnalyzeCompare MeansMeans Dependent List 對話框數(shù)學(xué) Independent List對話框性別 Option按鈕，選擇

2、統(tǒng)計項(xiàng)目,第二節(jié) T檢驗(yàn),一、單一樣本T檢驗(yàn) 二、兩個獨(dú)立樣本T檢驗(yàn),一、單一樣本T檢驗(yàn),檢驗(yàn)?zāi)硞€變量的樣本均值與某個指定總體均值之間是否存在顯著差異。 計算公式： D是樣本均值與檢驗(yàn)值的差。 S.E.Mean:樣本均差，或抽樣平均誤差 S是樣本標(biāo)準(zhǔn)差，n為樣本數(shù),中心極限定理,如果總體存在有限的平均數(shù)和方差時，不管總體是否屬于正態(tài)分布，只要當(dāng)抽樣單位數(shù)不斷增加，當(dāng)樣本容量大于30后，即當(dāng)抽樣單位數(shù)足夠大時，樣本平均數(shù)x分布趨近于正態(tài)發(fā)布。,當(dāng)以全及總體平均數(shù)為中心各加減一個抽樣平均誤差范圍時，此范圍的抽樣指標(biāo)占總體所有可能指標(biāo)的68.27%。兩倍時為95.45%。這個倍數(shù)稱為概率度,正態(tài)分布

3、,x,-u,u,68.27%,-2u,2u,95.45%,接受域,否決域,否決域,抽樣平均誤差,樣本平均數(shù)x的平均數(shù)等于總體平均數(shù)，樣本平均數(shù)分布的方差等于總體方差除以樣本容量。,T分布,當(dāng)樣本容量小于30，樣本平均數(shù)分布服從n-1個自由度的T分布。 SPSS將根據(jù)T分布表給出t值對應(yīng)的相伴概率值。如果相伴概率值小于或等于用戶設(shè)想的顯著性水平a,則拒絕H0,認(rèn)為總體均值和檢驗(yàn)值之間存在顯著差異。反之，總體均值和檢驗(yàn)值之間不存在差異。,例2,上題中，數(shù)學(xué)高考成績與全國平均成績70之間是否存在顯著差異？,步驟,AnalyzeCompare MeansOne Sample T Test Test V

4、ariables: 數(shù)學(xué) Test Values: 70,Option: Confidence Interval: 95% Missing Values: Exclude cases,結(jié)果與討論,T值為0.566 相伴概率Sig =0.584 Sig0.05, 因此不能拒絕H0， 可以認(rèn)為11名同學(xué)的成績與全國數(shù)學(xué)平均成績相比，沒有顯著差異。,作業(yè),抽取一個由12名學(xué)生組成的隨機(jī)樣本，調(diào)查他們在作業(yè)上花費(fèi)的時間。假設(shè)學(xué)生作業(yè)時間服從正態(tài)分布，老師建議時間不低于36小時，檢驗(yàn)其平均時間是否與老師建議的時間相符？,二、兩個獨(dú)立樣本T檢驗(yàn),所謂獨(dú)立樣本是指兩個樣本之間彼此獨(dú)立沒有任何關(guān)聯(lián)，兩個獨(dú)立樣

5、本各自接受相同的測量，研究者的主要目的是了解兩個變量之間是否有顯著差異存在。 檢驗(yàn)的前提： 1、兩個樣本相互獨(dú)立 2、樣本來自的兩個總體服從正態(tài)分布,計算步驟,利用F檢驗(yàn)判斷兩總體的方差是否相同。 Spss采用Levene F方法檢驗(yàn)兩總體方差是否相同，自動計算F統(tǒng)計量，并根據(jù)F分布表給出統(tǒng)計量對于的相伴概率和顯著水平a進(jìn)行比較，從而判斷方差是否相同。 根據(jù)第一步的結(jié)果，決定T統(tǒng)計量和自由度的計算公式，進(jìn)而對T檢驗(yàn)的結(jié)論作出結(jié)論,兩個獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)的零假設(shè)H0為兩總體均值之間不存在顯著差異。 在兩總體方差未知且不等時， T統(tǒng)計量計算公式如右：,兩總體方差未知且相同情況下，T統(tǒng)計量計算公式：,評

6、判標(biāo)準(zhǔn)：,Spss將會根據(jù)計算的T值和T分布表，給出相應(yīng)的相伴概率值Sig。 如果相伴概率值小于或等于顯著水平a,則拒絕H0,認(rèn)為兩總體均值之間存在顯著差異，相反，相伴概率大于顯著水平a,則不能拒絕H0 ，認(rèn)為兩總體均值之間不存在顯著差異。,例3,清華、北大學(xué)生的高考數(shù)學(xué)成績表,步驟：,AnalyzeCompare MeansIndependent- Sample T Test Test Variables: 數(shù)學(xué) Test Values: SourceDefine Groups,本例中大于相伴概率0.461，大于顯著水平0.05，不能拒絕方差相等的假設(shè)，可以認(rèn)為兩個學(xué)校學(xué)生數(shù)學(xué)成績方差無顯著

7、差異； 在方差相等時看T檢驗(yàn)結(jié)果，T檢驗(yàn)值等于相伴概率0.423，大于顯著水平0.05,不能拒絕T檢驗(yàn)的零假設(shè)，可以認(rèn)為兩個學(xué)校學(xué)生數(shù)學(xué)平均成績無顯著差異。,作業(yè),一家企業(yè)生產(chǎn)某種產(chǎn)品，隨機(jī)抽取50名工人，分成兩個組，每組25名工人，用A方法生產(chǎn)所需時間：,作業(yè),用B方法生產(chǎn)所需時間： 假設(shè)兩個總體的方差相等，顯著水平為0.05，這兩種方法效率是否有顯著差異?,第三節(jié) 方差分析,方差分析是研究一個或多個可分組的自變量與一個連續(xù)的因變量之間的統(tǒng)計關(guān)系，并且測定自變量對因變量的影響和作用的一種統(tǒng)計分析方法。 T檢驗(yàn)適合在兩個樣本間的比較。對于兩組以上的均數(shù)比較，必須使用方差分析的辦法。,造成結(jié)果差

8、異的原因可分為兩類：一類是不可控的隨機(jī)變量；一類是在研究過程中人為施加的控制變量。 方差分析的的基本思想是：通過分析不同變量的變異對總變異的貢獻(xiàn)大小，確定控制變量對研究結(jié)果影響力的大小，是否對結(jié)果產(chǎn)生了顯著影響。如果沒有，就是隨機(jī)變量的作用。,方差分析有： 單因素重復(fù)試驗(yàn) 雙因素重復(fù)試驗(yàn) 雙因素?zé)o重復(fù)試驗(yàn),單因素試驗(yàn),單因素方差分析測試某一個控制變量的不同水平是否給觀察變量造成了顯著差異和變動。 例如：農(nóng)業(yè)上檢驗(yàn)?zāi)撤N新型化肥的效果，做增產(chǎn)試驗(yàn)。將土地分為三組： 第一組：使用Fa化肥 第二組：使用Fb化肥 第三組：使用傳統(tǒng)化肥（對照）,總變異,SST=SSA+SSE 其中：,SST:總變異的平方

9、和 SSA:組間離差平方和 SSE:組內(nèi)離差平方和,SSA:是各水平組均值和總體均值離差的平方和， 反映了控制變量的影響。 SSE:是每個數(shù)據(jù)與本水平組平均值離差的平方和，反映了數(shù)據(jù)抽樣誤差的大小程度。 K:水平數(shù) ；Ni為第i水平下的樣本容量。,計算公式，進(jìn)行F檢驗(yàn),F服從(k-1,n-k)個自由度的F分布,SPSS自動計算F統(tǒng)計值，F(xiàn)服從(k-1,n-k)個自由度的F分布(k是水平數(shù)，n為個案數(shù)),SPSS依據(jù)F分布表給出相應(yīng)的相伴概率值。 如果相伴概率值小于或等于顯著水平a，則拒絕零假設(shè)，認(rèn)為各水平下總體均值有顯著差異，反之，則認(rèn)為控制變量不同水平下各總體均值沒有顯著差異。,例題 三組學(xué)

10、生的數(shù)學(xué)成績,研究一個班3組同學(xué)（分別接受3種不同的教學(xué)方法）在數(shù)學(xué)成績上是否有顯著差異.,步驟,在“Analyze”菜單“Compare Means”中選擇One-Way ANOVA命令。 在彈出的對話框中，選擇“數(shù)學(xué)”變量添加到Dependent List框中，選擇“組別”變量添加到Factor框中。 單擊option按鈕，出現(xiàn)一個對話框。由于方差分析的前提是各個水平下總體服從方差相等的正態(tài)分布，因此必須對方差分析的前提進(jìn)行檢驗(yàn)。,方差相等檢驗(yàn)方法,在這里選擇Homogeneity of variance test(方差相等檢驗(yàn)方法)。如果相伴概率值小于或等于顯著水平，則拒絕零假設(shè)，認(rèn)為各

11、水平下總體方差不等；相反，如果相伴概率值大于顯著水平，則接受零假設(shè)，認(rèn)為各水平下總體方差相等。單擊continue返回。,單擊Post Hoc按鈕，打開一個對話框，在其中選擇一種或幾種比較分析的方法,選擇LSD(Least-Significant Difference)最小顯著法。a默認(rèn)為0.05，單擊Continue返回。 單擊Contrasts按鈕，選擇Linear，作線形分解。,結(jié)果與討論,單因素方差分析的前提檢驗(yàn)結(jié)果 Test of Homogeneity of Variances 數(shù)學(xué) Levene Statistic df1 df2 Sig. 3.862 2 15 .044,方差檢驗(yàn),從上表可以看出，相伴概率為0，小于顯著性水平0.05，表示拒絕零假設(shè)，也就是說3個組中至少有一個組和其他兩個組有明顯的區(qū)別。 總的離差平方和為5250，其中控制變量不同水平造成的組間離差平方和為3686，組內(nèi)離差平方和為1563.