Анализ двух выборок в excel

  • Редакция Кодкампа

17 авг. 2022 г.
читать 3 мин


Стьюдентный критерий для парных выборок используется для сравнения средних значений двух выборок, когда каждое наблюдение в одной выборке может быть сопоставлено с наблюдением в другой выборке.

В этом руководстве объясняется, как провести t-критерий парных выборок в Excel.

Как провести t-тест для парных выборок в Excel

Предположим, мы хотим знать, значительно ли влияет определенная учебная программа на успеваемость студента на конкретном экзамене. Чтобы проверить это, у нас есть 20 учеников в классе, которые проходят предварительный тест. Затем каждый из студентов участвует в учебной программе в течение двух недель. Затем учащиеся пересдают тест аналогичной сложности.

Чтобы сравнить разницу между средними баллами по первому и второму тесту, мы используем t-критерий для парных выборок, потому что для каждого учащегося его балл за первый тест можно сопоставить с баллом за второй тест.

На следующем изображении показана оценка до теста и оценка после теста для каждого учащегося:

Пример парных выборок t-теста в Excel

Выполните следующие шаги, чтобы провести t-критерий для парных выборок, чтобы определить, существует ли значительная разница в средних результатах теста между предварительным тестом и посттестом.

Шаг 1: Откройте пакет инструментов анализа данных.

На вкладке «Данные» на верхней ленте нажмите «Анализ данных».

Пример пакета инструментов анализа данных в Excel

Если вы не видите этот вариант для выбора, вам необходимо сначала загрузить пакет инструментов анализа , который является совершенно бесплатным.

Шаг 2: Выберите подходящий тест для использования.

Выберите вариант с надписью t-Test: Paired Two Sample for Means и нажмите OK.

Стьюдентный критерий для парных выборок в Excel

Шаг 3: Введите необходимую информацию.

Введите диапазон значений для Переменной 1 (оценки до теста), Переменной 2 (оценки после теста), гипотетической средней разницы (в этом случае мы поместили «0», потому что мы хотим знать, является ли истинная средняя разница между оценки до теста и оценки после теста равны 0), а выходной диапазон, в котором мы хотели бы видеть результаты теста, отображаются. Затем нажмите ОК.

Парные образцы t тестируют входные данные в Excel

Шаг 4: Интерпретируйте результаты.

После того, как вы нажмете OK на предыдущем шаге, отобразятся результаты t-теста.

Парные образцы t результаты испытаний в Excel

Вот как интерпретировать результаты:

Среднее значение: это среднее значение для каждого образца. Средний балл до теста — 85,4 , а средний балл после теста — 87,2 .

Дисперсия: это дисперсия для каждого образца. Дисперсия оценок до теста составляет 51,51 , а дисперсия оценок после теста — 36,06 .

Наблюдения: это количество наблюдений в каждой выборке. Обе выборки имеют по 20 наблюдений.

Корреляция Пирсона: корреляция между результатами до и после теста. Получается 0,918 .

Гипотетическая средняя разница: число, которое мы «предполагаем», представляет собой разницу между двумя средними значениями. В данном случае мы выбрали 0 , потому что хотим проверить, есть ли вообще какая-либо разница между результатами до и после теста.

df: Степени свободы для t-критерия. Это рассчитывается как n-1, где n — количество пар. В этом случае df = 20 – 1 = 19 .

t Stat: тестовая статистика t , которая оказывается равной -2,78 .

P(T<=t) двухсторонний: значение p для двустороннего t-критерия. В этом случае р = 0,011907.Это меньше, чем альфа = 0,05, поэтому мы отвергаем нулевую гипотезу. У нас есть достаточно доказательств, чтобы сказать, что существует статистически значимая разница между средним баллом до и после теста.

t Критический двухсторонний: это критическое значение теста, найденное путем определения значения в таблице распределения t , которое соответствует двустороннему тесту с альфа = 0,05 и df = 19. Получается 2,093024.Поскольку абсолютное значение нашей тестовой статистики t больше этого значения, мы отвергаем нулевую гипотезу. У нас есть достаточно доказательств, чтобы сказать, что существует статистически значимая разница между средним баллом до и после теста.

Обратите внимание, что подход с использованием p-значения и критического значения приведет к одному и тому же выводу.

Дополнительные ресурсы

В следующих руководствах объясняется, как выполнять другие t-тесты в Excel:

Как провести одновыборочный t-тест в Excel
Как провести двухвыборочный t-тест в Excel

Excel для Microsoft 365 Excel для Microsoft 365 для Mac Excel 2021 Excel 2021 для Mac Excel 2019 Excel 2019 для Mac Excel 2016 Excel 2016 для Mac Excel 2013 Excel 2010 Excel 2007 Еще…Меньше

Если вам нужно разработать сложный статистический или инженерный анализ, вы можете сэкономить время и этапы с помощью этого средства. Вы предоставляете данные и параметры для каждого анализа, а средство использует соответствующие статистические или инженерные функции для вычисления и отображения результатов в выходной таблице. Некоторые средства создают диаграммы в дополнение к выходным таблицам.

Функции анализа данных можно применять только на одном листе. Если анализ данных проводится в группе, состоящей из нескольких листов, то результаты будут выведены на первом листе, на остальных листах будут выведены пустые диапазоны, содержащие только форматы. Чтобы провести анализ данных на всех листах, повторите процедуру для каждого листа в отдельности.

Ниже описаны инструменты, включенные в пакет анализа. Для доступа к ним нажмите кнопкуАнализ данных в группе Анализ на вкладке Данные. Если команда Анализ данных недоступна, необходимо загрузить надстройку «Пакет анализа».

  1. Откройте вкладку Файл, нажмите кнопку Параметры и выберите категорию Надстройки.

  2. В раскрывающемся списке Управление выберите пункт Надстройки Excel и нажмите кнопку Перейти.

    Если вы используете Excel для Mac, в строке меню откройте вкладку Средства и в раскрывающемся списке выберите пункт Надстройки для Excel.

  3. В диалоговом окне Надстройки установите флажок Пакет анализа, а затем нажмите кнопку ОК.

    • Если Пакет анализа отсутствует в списке поля Доступные надстройки, нажмите кнопку Обзор, чтобы выполнить поиск.

    • Если выводится сообщение о том, что пакет анализа не установлен на компьютере, нажмите кнопку Да, чтобы установить его.

Примечание: Чтобы включить Visual Basic для приложений (VBA) для надстройки «Надстройка анализа», вы можете загрузить надстройку VBA так же, как и надстройку «Надстройка анализа». В поле Доступные надстройки выберите «Надстройка анализа — VBA».

Существует несколько видов дисперсионного анализа. Нужный вариант выбирается с учетом числа факторов и имеющихся выборок из генеральной совокупности.

Однофакторный дисперсионный анализ

Этот инструмент выполняет простой анализ дисперсии данных для двух или более выборок. Анализ дает проверку гипотезы о том, что каждая выборка взята из одного и того же распределения вероятности на основе альтернативной гипотезы о том, что для всех выборок распределение вероятности не одно и то же. Если есть только два примера, можно использовать функцию T.ТЕСТ. В более чем двух примерах нет удобного обобщения T.ВМЕСТОэтого можно использовать модель Anova для одного фактора.

Двухфакторный дисперсионный анализ с повторениями

Этот инструмент анализа применяется, если данные можно систематизировать по двум параметрам. Например, в эксперименте по измерению высоты растений последние обрабатывали удобрениями от различных изготовителей (например, A, B, C) и содержали при различной температуре (например, низкой и высокой). Таким образом, для каждой из 6 возможных пар условий {удобрение, температура}, имеется одинаковый набор наблюдений за ростом растений. С помощью этого дисперсионного анализа можно проверить следующие гипотезы:

  • Извлечены ли данные о росте растений для различных марок удобрений из одной генеральной совокупности. Температура в этом анализе не учитывается.

  • Извлечены ли данные о росте растений для различных уровней температуры из одной генеральной совокупности. Марка удобрения в этом анализе не учитывается.

Извлечены ли шесть выборок, представляющих все пары значений {удобрение, температура}, используемые для оценки влияния различных марок удобрений (для первого пункта в списке) и уровней температуры (для второго пункта в списке), из одной генеральной совокупности. Альтернативная гипотеза предполагает, что влияние конкретных пар {удобрение, температура} превышает влияние отдельно удобрения и отдельно температуры.

Определение входного диапазона для дисперсионного анализа

Двухфакторный дисперсионный анализ без повторений

Этот инструмент анализа применяется, если данные можно систематизировать по двум параметрам, как в случае двухфакторного дисперсионного анализа с повторениями. Однако в таком анализе предполагается, что для каждой пары параметров есть только одно измерение (например, для каждой пары параметров {удобрение, температура} из предыдущего примера).

Функции CORREL и PEARSON вычисляют коэффициент корреляции между двумя переменными измерения, если для каждой переменной наблюдаемы измерения по каждому из N-объектов. (Любые отсутствующие наблюдения по любой теме вызывают игнорирование в анализе.) Средство анализа корреляции особенно удобно использовать, если для каждого субъекта N имеется более двух переменных измерения. Она содержит выходную таблицу — матрицу корреляции, которая показывает значение CORREL (или PEARSON),примененного к каждой из возможных пар переменных измерения.

Коэффициент корреляции, как и ковариана, — это мера степени, в которой две единицы измерения «различаются». В отличие от ковариации коэффициент корреляции масштабирован таким образом, что его значение не зависит от единиц измерения, выраженных в двух переменных измерения. (Например, если двумя переменными измерения являются вес и высота, то значение коэффициента корреляции не изменяется, если вес преобразуется из фунта в фунты.) Значение любого коэффициента корреляции должно быть включительно от -1 до +1 включительно.

Корреляционный анализ дает возможность установить, ассоциированы ли наборы данных по величине, т. е. большие значения из одного набора данных связаны с большими значениями другого набора (положительная корреляция) или наоборот, малые значения одного набора связаны с большими значениями другого (отрицательная корреляция), или данные двух диапазонов никак не связаны (нулевая корреляция).

Средства корреляции и коварианс могут использоваться в одном и том же параметре, если у вас есть N различных переменных измерения, наблюдаемые для набора людей. Каждый из инструментов корреляции и ковариции дает выходную таблицу — матрицу, которая показывает коэффициент корреляции или коварианс между каждой парой переменных измерения соответственно. Разница заключается в том, что коэффициенты корреляции масштабироваться в зависимости от -1 и +1 включительно. Соответствующие ковариансы не масштабироваться. Коэффициент корреляции и коварианс — это показатели степени, в которой две переменные «различаются».

Инструмент Ковариана вычисляет значение функции КОВАРИАНА. P для каждой пары переменных измерения. (Прямое использование КОВАРИАНА. P вместо ковариана является разумной альтернативой, если есть только две переменные измерения, то есть N=2.) Запись в диагонали выходной таблицы средства Коварица в строке i, столбце i — коварианс i-й переменной измерения. Это только дисперсия по численности населения для этой переменной, вычисляемая функцией ДИСПЕРС.P.

Ковариационный анализ дает возможность установить, ассоциированы ли наборы данных по величине, то есть большие значения из одного набора данных связаны с большими значениями другого набора (положительная ковариация) или наоборот, малые значения одного набора связаны с большими значениями другого (отрицательная ковариация), или данные двух диапазонов никак не связаны (ковариация близка к нулю).

Инструмент анализа «Описательная статистика» применяется для создания одномерного статистического отчета, содержащего информацию о центральной тенденции и изменчивости входных данных.

Инструмент анализа «Экспоненциальное сглаживание» применяется для предсказания значения на основе прогноза для предыдущего периода, скорректированного с учетом погрешностей в этом прогнозе. При анализе используется константа сглаживания a, величина которой определяет степень влияния на прогнозы погрешностей в предыдущем прогнозе.

Примечание: Для константы сглаживания наиболее подходящими являются значения от 0,2 до 0,3. Эти значения показывают, что ошибка текущего прогноза установлена на уровне от 20 до 30 процентов ошибки предыдущего прогноза. Более высокие значения константы ускоряют отклик, но могут привести к непредсказуемым выбросам. Низкие значения константы могут привести к большим промежуткам между предсказанными значениями.

Двухвыборочный F-тест применяется для сравнения дисперсий двух генеральных совокупностей.

Например, можно использовать F-тест по выборкам результатов заплыва для каждой из двух команд. Это средство предоставляет результаты сравнения нулевой гипотезы о том, что эти две выборки взяты из распределения с равными дисперсиями, с гипотезой, предполагающей, что дисперсии различны в базовом распределении.

С помощью этого инструмента вычисляется значение f F-статистики (или F-коэффициент). Значение f, близкое к 1, показывает, что дисперсии генеральной совокупности равны. В таблице результатов, если f < 1, «P(F <= f) одностороннее» дает возможность наблюдения значения F-статистики меньшего f при равных дисперсиях генеральной совокупности и F критическом одностороннем выдает критическое значение меньше 1 для выбранного уровня значимости «Альфа». Если f > 1, «P(F <= f) одностороннее» дает возможность наблюдения значения F-статистики большего f при равных дисперсиях генеральной совокупности и F критическом одностороннем дает критическое значение больше 1 для «Альфа».

Инструмент «Анализ Фурье» применяется для решения задач в линейных системах и анализа периодических данных на основе метода быстрого преобразования Фурье (БПФ). Этот инструмент поддерживает также обратные преобразования, при этом инвертирование преобразованных данных возвращает исходные данные.

Входной и выходной диапазоны для анализа Фурье

Инструмент «Гистограмма» применяется для вычисления выборочных и интегральных частот попадания данных в указанные интервалы значений. При этом рассчитываются числа попаданий для заданного диапазона ячеек.

Например, можно получить распределение успеваемости по шкале оценок в группе из 20 студентов. Таблица гистограммы состоит из границ шкалы оценок и групп студентов, уровень успеваемости которых находится между самой нижней границей и текущей границей. Наиболее часто встречающийся уровень является модой диапазона данных.

Совет: В Excel 2016 теперь можно создавать гистограммы и диаграммы Парето.

Инструмент анализа «Скользящее среднее» применяется для расчета значений в прогнозируемом периоде на основе среднего значения переменной для указанного числа предшествующих периодов. Скользящее среднее, в отличие от простого среднего для всей выборки, содержит сведения о тенденциях изменения данных. Этот метод может использоваться для прогноза сбыта, запасов и других тенденций. Расчет прогнозируемых значений выполняется по следующей формуле:

Формула расчета скользящего среднего

где

  • N — число предшествующих периодов, входящих в скользящее среднее;

  • A
    j — фактическое значение в момент времени j;

  • F
    j — прогнозируемое значение в момент времени j.

Инструмент «Генерация случайных чисел» применяется для заполнения диапазона случайными числами, извлеченными из одного или нескольких распределений. С помощью этой процедуры можно моделировать объекты, имеющие случайную природу, по известному распределению вероятностей. Например, можно использовать нормальное распределение для моделирования совокупности данных по росту людей или использовать распределение Бернулли для двух вероятных исходов, чтобы описать совокупность результатов бросания монеты.

Средство анализа Ранг и процентиль создает таблицу, которая содержит порядковую и процентную ранг каждого значения в наборе данных. Можно проанализировать относительное положение значений в наборе данных. В этом средстве используются функции РАНГ. EQ и PERCENTRANK. INC. Если вы хотите учитывать связанные значения, используйте РАНГ. Функция EQ, которая обрабатывает связанные значения как имеющие одинаковый ранг или использует РАНГ.Функция AVG, которая возвращает средний ранг связанных значений.

Инструмент анализа «Регрессия» применяется для подбора графика для набора наблюдений с помощью метода наименьших квадратов. Регрессия используется для анализа воздействия на отдельную зависимую переменную значений одной или нескольких независимых переменных. Например, на спортивные качества атлета влияют несколько факторов, включая возраст, рост и вес. Можно вычислить степень влияния каждого из этих трех факторов по результатам выступления спортсмена, а затем использовать полученные данные для предсказания выступления другого спортсмена.

В средстве регрессии используется функция LINEST.

Инструмент анализа «Выборка» создает выборку из генеральной совокупности, рассматривая входной диапазон как генеральную совокупность. Если совокупность слишком велика для обработки или построения диаграммы, можно использовать представительную выборку. Кроме того, если предполагается периодичность входных данных, то можно создать выборку, содержащую значения только из отдельной части цикла. Например, если входной диапазон содержит данные для квартальных продаж, создание выборки с периодом 4 разместит в выходном диапазоне значения продаж из одного и того же квартала.

Двухвыборочный t-тест проверяет равенство средних значений генеральной совокупности по каждой выборке. Три вида этого теста допускают следующие условия: равные дисперсии генерального распределения, дисперсии генеральной совокупности не равны, а также представление двух выборок до и после наблюдения по одному и тому же субъекту.

Для всех трех средств, перечисленных ниже, значение t вычисляется и отображается как «t-статистика» в выводимой таблице. В зависимости от данных это значение t может быть отрицательным или неотрицательным. Если предположить, что средние генеральной совокупности равны, при t < 0 «P(T <= t) одностороннее» дает вероятность того, что наблюдаемое значение t-статистики будет более отрицательным, чем t. При t >=0 «P(T <= t) одностороннее» делает возможным наблюдение значения t-статистики, которое будет более положительным, чем t. «t критическое одностороннее» дает пороговое значение, так что вероятность наблюдения значения t-статистики большего или равного «t критическое одностороннее» равно «Альфа».

«P(T <= t) двустороннее» дает вероятность наблюдения значения t-статистики, по абсолютному значению большего, чем t. «P критическое двустороннее» выдает пороговое значение, так что значение вероятности наблюдения значения t- статистики, по абсолютному значению большего, чем «P критическое двустороннее», равно «Альфа».

Парный двухвыборочный t-тест для средних

Парный тест используется, когда имеется естественная парность наблюдений в выборках, например, когда генеральная совокупность тестируется дважды — до и после эксперимента. Этот инструмент анализа применяется для проверки гипотезы о различии средних для двух выборок данных. В нем не предполагается равенство дисперсий генеральных совокупностей, из которых выбраны данные.

Примечание: Одним из результатов теста является совокупная дисперсия (совокупная мера распределения данных вокруг среднего значения), вычисляемая по следующей формуле:

Формула расчета совокупной дисперсии

Двухвыборочный t-тест с одинаковыми дисперсиями

Этот инструмент анализа выполняет t-тест для двух образцов учащихся. В этой форме t-test предполагается, что два набора данных поступили из распределения с одинаковыми дисперсиями. Его называют гомике t-тестом. Этот t-тест можно использовать для определения вероятности того, что эти две выборки взяты из распределения с равными средствами распределения.

Двухвыборочный t-тест с различными дисперсиями

Этот инструмент анализа выполняет t-тест для двух образцов учащихся. В этой форме t-test предполагается, что два набора данных были полученными из распределения с неравными дисперсиями. Его называют гетероскестическими t-тестами. Как и в предыдущем примере с равными дисперсиями, этот t-тест можно использовать для определения вероятности того, что эти две выборки взяты из распределения с равными средствами распределения. Этот тест можно использовать, если в двух примерах есть отдельные объекты. Используйте тест Парный, описанный в примере, если существует один набор тем и две выборки представляют измерения по каждой теме до и после обработки.

Для определения тестовой величины t используется следующая формула.

Формула расчета значения t

Следующая формула используется для вычисления степеней свободы (df). Так как результат вычисления обычно не является integer, значение df округлится до ближайшего другого, чтобы получить критическое значение из таблицы t. Функция Excel T .Test использует вычисляемую величину df без округлений, так как можно вычислить значение для T.ТЕСТ с неинтегрированной df. Из-за этих разных подходов к определению степеней свободы результаты T.Тест и этот t-тест будут отличаться в случае неравных дисперсий.

Формула аппроксимации числа степеней свободы

Z-тест. Средство анализа «Две выборки для середины» выполняет два примера z-теста для средств со известными дисперсиями. Этот инструмент используется для проверки гипотезы NULL о том, что между двумя значениями численности населения нет различий между односторонними или двухбокльными альтернативными гипотезами. Если дисперсии не известны, функция Z .Вместо этого следует использовать тест.

При использовании этого инструмента следует внимательно просматривать результат. «P(Z <= z) одностороннее» на самом деле есть P(Z >= ABS(z)), вероятность z-значения, удаленного от 0 в том же направлении, что и наблюдаемое z-значение при одинаковых средних значениях генеральной совокупности. «P(Z <= z) двустороннее» на самом деле есть P(Z >= ABS(z) или Z <= -ABS(z)), вероятность z-значения, удаленного от 0 в том же направлении, что и наблюдаемое z-значение при одинаковых средних значениях генеральной совокупности. Двусторонний результат является односторонним результатом, умноженным на 2. Инструмент «z-тест» можно также применять для гипотезы об определенном ненулевом значении разницы между двумя средними генеральных совокупностей. Например, этот тест можно использовать для определения разницы выступлений на соревнованиях двух автомобилей разных марок.

Дополнительные сведения

Вы всегда можете задать вопрос специалисту Excel Tech Community или попросить помощи в сообществе Answers community.

См. также

Создание гистограммы в Excel 2016

Создание диаграммы Парето в Excel 2016

Загрузка средства анализа в Excel

Инженерные функции (справка)

Общие сведения о формулах в Excel

Рекомендации, позволяющие избежать появления неработающих формул

Поиск ошибок в формулах

Сочетания клавиш и горячие клавиши в Excel

Функции Excel (по алфавиту)

Функции Excel (по категориям)

Нужна дополнительная помощь?

Сравнение и анализ двух выборок

Для
выявления различий между двумя выборками
с известным законом распределения
применяют t-критерий
различия Стьюдента

и критерий
различия Фишера
.
При этом предполагается, что данные
распределены по нормальному закону.
Первый критерий сравнивает средние
двух выборок и вычисляет вероятность
того, что они относятся к одной и той же
генеральной совокупности. Второй
критерий проверяет принадлежность
дисперсий двух выборок одной генеральной
совокупности. В обоих случаях по
вычисленной вероятности судят о
принадлежности выборок к одной или
разным совокупностям: если вероятность
случайного появления значений в
исследуемых выборках меньше уровня
значимости

α
<0.05, то различия между выборками не
случайны и они достоверно отличаются
друг от друга.

Рассмотрим
использование t-критерия
Стьюдента

для определения наличия различий между
двумя выборками. При этом выборки могут
быть:

  • независимыми,
    несвязными с разным числом значений в
    выборках – анализируют с помощью
    инструмента Двухвыборочный
    t-тест
    с различными дисперсиями

    или Двухвыборочный
    t-тест
    с одинаковыми дисперсиями
    ;

  • зависимыми,
    связанными с равным числом значений в
    выборках – анализируют с помощью
    инструмента Парный
    двухвыборочный
    t-тест
    для средних
    или
    Двухвыборочный
    t-тест
    с различными дисперсиями.

Включенная
в Excel
функция ТТЕСТ для оценки отличий по
t-критерия
Стьюдента

имеет параметр Тип
для
настройки на один из видов t-теста:
1 – парный тест, 2 — двухвыборочный t-тест
с одинаковыми дисперсиями, 3 — двухвыборочный
t-тест
с разными дисперсиями.

На
рисунке приведены данные о месячных
продажах хлебцев Burger,
продаваемых без рекламы, и хлебцев Finn
Crisp,
продаваемых с рекламной поддержкой.
Необходимо выявить достоверность
различий в этих данных. Здесь же приведены
результаты функции ТТЕСТ (ячейка В14) и
инструмента Двухвыборочный
t-тест
с различными дисперсиями
.

Полученное
с помощью функции ТТЕСТ значение величины
случайного появления анализируемых
выборок 0.07895 больше уровня значимости
α=0.05. Таким образом, различия между
выборками случайны и считаются не
отличающимися друг от друга, что говорит
о неэффективности рекламной поддержки
хлебцев Finn
Crisp
и, возможно, о большей
«раскрученности» бренда Burger.
Аналогичные результаты получены
инструментом Двухвыборочный
t-тест
с различными дисперсиями

– вероятность случайного появления
выборок P(T<=t)
двухстороннее
=0.0787.

Воспроизведите
полученные результаты. В ячейку В14
введите функцию ТТЕСТ из группы
Статистические,
заполните параметры и нажмите ОК. Здесь
выбран Тип=3, поскольку выборки не
связаны, независимы и с разным числом
значений.

Далее
вызовите инструмент Двухвыборочный
t-тест
с различными дисперсиями

через меню Сервис
Анализ
данных…
.
На рис. 2.93 показано заполнение параметров
инструмента.
Интервал переменной
1
$А$2:$A$10
и интервал
переменной
2
$B$2:$B$12
это диапазоны анализируемых данных.
Выходной
интервал

$D$1
– это ячейка, начиная с которой будет
выведен результат. Поле Альфа
позволяет установить требуемый уровень
значимости α
=0.05.

Отметим
важность правильного подбора типа
t-теста,
поскольку для одних и тех же данных они
могут давать разные результаты. Если
выбор типа t-теста
не очевиден, то правильным будет
применение двухвыборочного t-теста
с разными дисперсиями как общий случай
анализа; если выборки зависимы и связаны,
то применяют парный t-тест.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

A T-test is a way of deciding if there are statistically significant differences between datasets, using a Student’s t-distribution. The T-Test in Excel is a two-sample T-test comparing the means of two samples. This article explains what statistical significance means and shows how to do a T-Test in Excel.

Instructions in this article apply to Excel 2019, 2016, 2013, 2010, 2007; Excel for Microsoft 365 and Excel Online.

Image Source, Getty Images

What is Statistical Significance?

Imagine you want to know which of two dice will give a better score. You roll the first die and get a 2; you roll the second die and get a 6. Does this tell you the second die usually gives higher scores? If you answered, “Of course not,” then you already have some understanding of statistical significance. You understand the difference was due to the random change in the score, each time a die is rolled. Because the sample was very small (only one roll) it didn’t show anything significant.

Now imagine you roll each die 6 times:

  • The first die rolls 3, 6, 6, 4, 3, 3; Mean = 4.17
  • The second die rolls 5, 6, 2, 5, 2, 4; Mean = 4.00

Does this now prove the first die gives higher scores than the second? Probably not. A small sample with a relatively small difference between the means makes it likely the difference is still due to random variations. As we increase the number of dice rolls it becomes difficult to give a common sense answer to the question — is the difference between the scores the result of random variation or is one actually more likely to give higher scores than the other?

Significance is the probability that an observed difference between samples is due to random variations. Significance is often called the alpha level or simply ‘α.’ The confidence level, or simply ‘c,’ is the probability that the difference between the samples is not due to random variation; in other words, that there’s a difference between the underlying populations. Therefore: c = 1 – α

We can set ‘α’ at whatever level we want, to feel confident we’ve proven significance. Very often α=5% is used (95% confidence), but if we want to be really sure that any differences are not caused by random variation, we might apply a higher confidence level, using α=1% or even α=0.1%.

Various statistical tests are used to calculate significance in different situations. T-tests are used to determine whether the means of two populations are different and F-tests are used to determine whether the variances are different.

Why Test for Statistical Significance?

When comparing different things, we need to use significance testing to determine if one is better than the other. This applies to many fields, for example:

  • In business, people need to compare different products and marketing methods.
  • In sports, people need to compare different equipment, techniques, and competitors.
  • In engineering, people need to compare different designs and parameter settings.

If you want to test whether something performs better than something else, in any field, you need to test for statistical significance.

What is a Student’s T-Distribution?

A Student’s t-distribution is similar to a normal (or Gaussian) distribution. These are both bell-shaped distributions with most results close to the mean, but some rare events are quite far from the mean in both directions, referred to as the tails of the distribution.

The exact shape of the Student’s t-distribution depends on the sample size. For samples of more than 30 it’s very similar to the normal distribution. As the sample size is reduced, the tails get larger, representing the increased uncertainty that comes from making inferences based on a small sample.

How to Do a T-Test in Excel

Before you can apply a T-Test to determine whether there’s a statistically significant difference between the means of two samples, you must first perform an F-Test. This is because different calculations are performed for the T-Test depending on whether there’s a significant difference between the variances.

You will need the Analysis Toolpak add-in enabled to perform this analysis.

Checking and Loading the Analysis Toolpak Add-In

To check and activate the Analysis Toolpak follow these steps:

  1. Select the FILE tab >select Options.

  2. In the Options dialogue box, select Add-Ins from the tabs on the left-hand side.

  3. At the bottom of the window, select the Manage drop-down menu, then select Excel Add-ins. Select Go.

  4. Ensure the check-box next to Analysis Toolpak is checked, then select OK.

  5. The Analysis Toolpak is now active and you are ready to apply F-Tests and T-Tests.

Performing an F-Test and a T-Test in Excel

  1. Enter two datasets into a spreadsheet. In this case, we’re considering the sales of two products during a week. The mean daily sales value for each product is also calculated, together with its standard deviation.

  2. Select the Data tab > Data Analysis

  3. Select F-Test Two-Sample for Variances from the list, then select OK.

    The F-Test is highly sensitive to non-normality. It may therefore be safer to use a Welch test, but this is more difficult in Excel.

  4. Select the Variable 1 Range and Variable 2 Range; set the Alpha (0.05 gives 95% confidence); select a cell for the top left corner of the output, considering that this will fill 3 columns and 10 rows. Select OK.

    For the for Variable 1 Range, the sample with the largest standard deviation (or variance) must be selected.

  5. View the F-Test results to determine whether there is a significant difference between the variances. The results give three important values:

    • F: The ratio between the variances.
    • P(F<=f) one-tail: The probability that variable 1 doesn’t actually have a larger variance than variable 2. If this is larger than alpha, which is generally 0.05, then there’s no significant difference between the variances.
    • F Critical one-tail: The value of F that would be required to give P(F<=f)=α. If this value is greater than F, this also indicates there’s no significant difference between the variances.

    P(F<=f) can also be calculated using the FDIST function with F and the degrees of freedom for each sample as its inputs. Degrees of freedom is simply the number of observations in a sample minus one.

  6. Now that you know whether there is a difference between the variances you can select the appropriate T-Test. Select the Data tab > Data Analysis, then select either t-Test: Two-Sample Assuming Equal Variances or t-Test: Two-Sample Assuming Unequal Variances.

  7. Regardless of which option you chose in the previous step, you will be presented with the same dialogue box to enter the details of the analysis. To start, select the ranges containing the samples for Variable 1 Range and Variable 2 Range.

  8. Assuming you want to test for no difference between the means, set the Hypothesized Mean Difference to zero.

  9. Set the significance level Alpha (0.05 gives 95% confidence), and select a cell for the top left corner of the output, considering that this will fill 3 columns and 14 rows. Select OK.

  10. Review the results to decide if there’s a significant difference between the means.

    Just as with the F-Test, if the p-value, in this case P(T<=t), is greater than alpha, then there’s no significant difference. However, in this case there are two p-values given, one for a one-tail test and the other for a two-tail test. In this case, use the two-tail value since either variable having a greater mean would be a significant difference.

Thanks for letting us know!

Get the Latest Tech News Delivered Every Day

Subscribe

Содержание

  1. Использование описательной статистики
  2. Подключение «Пакета анализа»
  3. Размах вариации
  4. Вычисление коэффициента вариации
  5. Шаг 1: расчет стандартного отклонения
  6. Шаг 2: расчет среднего арифметического
  7. Шаг 3: нахождение коэффициента вариации
  8. Простая формула для расчета объема выборки
  9. Пример расчета объема выборки
  10. Задачи о генеральной доле
  11. По части судить о целом
  12. Как рассчитать объем выборки
  13. Как определить статистические выбросы и сделать выборку для их удаления в Excel
  14. Способ 1: применение расширенного автофильтра
  15. Способ 2: применение формулы массива
  16. СРЗНАЧ()
  17. СРЗНАЧЕСЛИ()
  18. МАКС()
  19. МИН()

Использование описательной статистики

Под описательной статистикой понимают систематизацию эмпирических данных по целому ряду основных статистических критериев. Причем на основе полученного результата из этих итоговых показателей можно сформировать общие выводы об изучаемом массиве данных.

В Экселе существует отдельный инструмент, входящий в «Пакет анализа», с помощью которого можно провести данный вид обработки данных. Он так и называется «Описательная статистика». Среди критериев, которые высчитывает данный инструмент следующие показатели:

  • Медиана;
  • Мода;
  • Дисперсия;
  • Среднее;
  • Стандартное отклонение;
  • Стандартная ошибка;
  • Асимметричность и др.

Рассмотрим, как работает данный инструмент на примере Excel 2010, хотя данный алгоритм применим также в Excel 2007 и в более поздних версиях данной программы.

Подключение «Пакета анализа»

Как уже было сказано выше, инструмент «Описательная статистика» входит в более широкий набор функций, который принято называть Пакет анализа. Но дело в том, что по умолчанию данная надстройка в Экселе отключена. Поэтому, если вы до сих пор её не включили, то для использования возможностей описательной статистики, придется это сделать.

  1. Переходим во вкладку «Файл». Далее производим перемещение в пункт «Параметры».
  2. В активировавшемся окне параметров перемещаемся в подраздел «Надстройки». В самой нижней части окна находится поле «Управление». Нужно в нем переставить переключатель в позицию «Надстройки Excel», если он находится в другом положении. Вслед за этим жмем на кнопку «Перейти…».
  3. Запускается окно стандартных надстроек Excel. Около наименования «Пакет анализа» ставим флажок. Затем жмем на кнопку «OK».

После вышеуказанных действий надстройка Пакет анализа будет активирована и станет доступной во вкладке «Данные» Эксель. Теперь мы сможем использовать на практике инструменты описательной статистики.

Размах вариации

Размах вариации – разница между максимальным и минимальным значением:

Ниже приведена графическая интерпретация размаха вариации.

Видно максимальное и минимальное значение, а также расстояние между ними, которое и соответствует размаху вариации.

С одной стороны, показатель размаха может быть вполне информативным и полезным. К примеру, максимальная и минимальная стоимость квартиры в городе N, максимальная и минимальная зарплата по профессии в регионе и проч. С другой стороны, размах может быть очень широким и не иметь практического смысла, т.к. зависит лишь от двух наблюдений. Таким образом, размах вариации очень неустойчивая величина.

Вычисление коэффициента вариации

Этот показатель представляет собой отношение стандартного отклонения к среднему арифметическому. Полученный результат выражается в процентах.

В Экселе не существует отдельно функции для вычисления этого показателя, но имеются формулы для расчета стандартного отклонения и среднего арифметического ряда чисел, а именно они используются для нахождения коэффициента вариации.

Шаг 1: расчет стандартного отклонения

Стандартное отклонение, или, как его называют по-другому, среднеквадратичное отклонение, представляет собой квадратный корень из дисперсии. Для расчета стандартного отклонения используется функция СТАНДОТКЛОН. Начиная с версии Excel 2010 она разделена, в зависимости от того, по генеральной совокупности происходит вычисление или по выборке, на два отдельных варианта: СТАНДОТКЛОН.Г и СТАНДОТКЛОН.В.

Синтаксис данных функций выглядит соответствующим образом:

= СТАНДОТКЛОН(Число1;Число2;…)
= СТАНДОТКЛОН.Г(Число1;Число2;…)
= СТАНДОТКЛОН.В(Число1;Число2;…)

  1. Для того, чтобы рассчитать стандартное отклонение, выделяем любую свободную ячейку на листе, которая удобна вам для того, чтобы выводить в неё результаты расчетов. Щелкаем по кнопке «Вставить функцию». Она имеет внешний вид пиктограммы и расположена слева от строки формул.

Выполняется активация Мастера функций, который запускается в виде отдельного окна с перечнем аргументов. Переходим в категорию «Статистические» или «Полный алфавитный перечень». Выбираем наименование «СТАНДОТКЛОН.Г» или «СТАНДОТКЛОН.В», в зависимости от того, по генеральной совокупности или по выборке следует произвести расчет. Жмем на кнопку «OK».

Открывается окно аргументов данной функции. Оно может иметь от 1 до 255 полей, в которых могут содержаться, как конкретные числа, так и ссылки на ячейки или диапазоны. Ставим курсор в поле «Число1». Мышью выделяем на листе тот диапазон значений, который нужно обработать. Если таких областей несколько и они не смежные между собой, то координаты следующей указываем в поле «Число2» и т.д. Когда все нужные данные введены, жмем на кнопку «OK»

  • В предварительно выделенной ячейке отображается итог расчета выбранного вида стандартного отклонения.
  • Шаг 2: расчет среднего арифметического

    Среднее арифметическое является отношением общей суммы всех значений числового ряда к их количеству. Для расчета этого показателя тоже существует отдельная функция – СРЗНАЧ. Вычислим её значение на конкретном примере.

      Выделяем на листе ячейку для вывода результата. Жмем на уже знакомую нам кнопку «Вставить функцию».

    В статистической категории Мастера функций ищем наименование «СРЗНАЧ». После его выделения жмем на кнопку «OK».

    Запускается окно аргументов СРЗНАЧ. Аргументы полностью идентичны тем, что и у операторов группы СТАНДОТКЛОН. То есть, в их качестве могут выступать как отдельные числовые величины, так и ссылки. Устанавливаем курсор в поле «Число1». Так же, как и в предыдущем случае, выделяем на листе нужную нам совокупность ячеек. После того, как их координаты были занесены в поле окна аргументов, жмем на кнопку «OK».

  • Результат вычисления среднего арифметического выводится в ту ячейку, которая была выделена перед открытием Мастера функций.
  • Шаг 3: нахождение коэффициента вариации

    Теперь у нас имеются все необходимые данные для того, чтобы непосредственно рассчитать сам коэффициент вариации.

      Выделяем ячейку, в которую будет выводиться результат. Прежде всего, нужно учесть, что коэффициент вариации является процентным значением. В связи с этим следует поменять формат ячейки на соответствующий. Это можно сделать после её выделения, находясь во вкладке «Главная». Кликаем по полю формата на ленте в блоке инструментов «Число». Из раскрывшегося списка вариантов выбираем «Процентный». После этих действий формат у элемента будет соответствующий.

    Снова возвращаемся к ячейке для вывода результата. Активируем её двойным щелчком левой кнопки мыши. Ставим в ней знак «=». Выделяем элемент, в котором расположен итог вычисления стандартного отклонения. Кликаем по кнопке «разделить» (/) на клавиатуре. Далее выделяем ячейку, в которой располагается среднее арифметическое заданного числового ряда. Для того, чтобы произвести расчет и вывести значение, щёлкаем по кнопке Enter на клавиатуре.

  • Как видим, результат расчета выведен на экран.
  • Таким образом мы произвели вычисление коэффициента вариации, ссылаясь на ячейки, в которых уже были рассчитаны стандартное отклонение и среднее арифметическое. Но можно поступить и несколько по-иному, не рассчитывая отдельно данные значения.

      Выделяем предварительно отформатированную под процентный формат ячейку, в которой будет выведен результат. Прописываем в ней формулу по типу:

    Вместо наименования «Диапазон значений» вставляем реальные координаты области, в которой размещен исследуемый числовой ряд. Это можно сделать простым выделением данного диапазона. Вместо оператора СТАНДОТКЛОН.В, если пользователь считает нужным, можно применять функцию СТАНДОТКЛОН.Г.

  • После этого, чтобы рассчитать значение и показать результат на экране монитора, щелкаем по кнопке Enter.
  • Существует условное разграничение. Считается, что если показатель коэффициента вариации менее 33%, то совокупность чисел однородная. В обратном случае её принято характеризовать, как неоднородную.

    Как видим, программа Эксель позволяет значительно упростить расчет такого сложного статистического вычисления, как поиск коэффициента вариации. К сожалению, в приложении пока не существует функции, которая высчитывала бы этот показатель в одно действие, но при помощи операторов СТАНДОТКЛОН и СРЗНАЧ эта задача очень упрощается. Таким образом, в Excel её может выполнить даже человек, который не имеет высокого уровня знаний связанных со статистическими закономерностями.

    Разделы: Математика

    • Совершенствование умений и навыков нахождения статистических характеристик случайной величины, работа с расчетами в Excel;
    • применение информационно коммутативных технологий для анализа данных; работа с различными информационными носителями.
    1. Сегодня мы научимся рассчитывать статистические характеристики для больших по объему выборок, используя возможности современных компьютерных технологий.
    2. Для начала вспомним:

    – что называется случайной величиной? (Случайной величиной называют переменную величину, которая в зависимости от исхода испытания принимает одно значение из множества возможных значений.)

    – Какие виды случайных величин мы знаем? (Дискретные, непрерывные.)

    – Приведите примеры непрерывных случайных величин (рост дерева), дискретных случайных величин (количество учеников в классе).

    – Какие статистические характеристики случайных величин мы знаем (мода, медиана, среднее выборочное значение, размах ряда).

    – Какие приемы используются для наглядного представления статистических характеристик случайной величины (полигон частот, круговые и столбчатые диаграммы, гистограммы).

    1. Рассмотрим, применение инструментов Excel для решения статистических задач на конкретном примере.

    Пример. Проведена проверка в 100 компаниях. Даны значения количества работающих в компании (чел.):

    23 25 24 25 30 24 30 26 28 26
    32 33 31 31 25 33 25 29 30 28
    23 30 29 24 33 30 30 28 26 25
    26 29 27 29 26 28 27 26 29 28
    29 30 27 30 28 32 28 26 30 26
    31 27 30 27 33 28 26 30 31 29
    27 30 30 29 27 26 28 31 29 28
    33 27 30 33 26 31 34 28 32 22
    29 30 27 29 34 29 32 29 29 30
    29 29 36 29 29 34 23 28 24 28
    рассчитать числовые характеристики:

    • моду
    • медиану
    • размах ряда
    • построить полигон частот
    • построить столбчатую и круговую диаграммы
    • раскрыть смысловую сторону каждой характеристики

    1. Занести данные в EXCEL, каждое число в отдельную ячейку.

    23 25 24 25 30 24 30 26 28 26
    32 33 31 31 25 33 25 29 30 28
    23 30 29 24 33 30 30 28 26 25
    26 29 27 29 26 28 27 26 29 28
    29 30 27 30 28 32 28 26 30 26
    31 27 30 27 33 28 26 30 31 29
    27 30 30 29 27 26 28 31 29 28
    33 27 30 33 26 31 34 28 32 22
    29 30 27 29 34 29 32 29 29 30
    29 29 36 29 29 34 23 28 24 28

    2. Для расчета числовых характеристик используем опцию Вставка – Функция. И в появившемся окне в строке категория выберем – статистические, в списке: МОДА

    В поле Число 1 ставим курсор и мышкой выделяем нашу таблицу:

    Нажимаем клавишу ОК. Получили Мо = 29 (чел) – Фирм у которых в штате 29 человек больше всего.

    Используя тот же путь вычисляем медиану.

    Вставка – Функция – Статистические – Медиана.

    В поле Число 1 ставим курсор и мышкой выделяем нашу таблицу:

    Нажимаем клавишу ОК. Получили Ме = 29 (чел) – среднее значение сотрудников в фирме.

    Размах ряда чисел – разница между наименьшим и наибольшим возможным значением случайной величины. Для вычисления размаха ряда нужно найти наибольшее и наименьшее значения нашей выборки и вычислить их разность.

    Вставка – Функция – Статистические – МАКС.

    В поле Число 1 ставим курсор и мышкой выделяем нашу таблицу:

    Нажимаем клавишу ОК. Получили наибольшее значение = 36.

    Вставка – Функция – Статистические – МИН.

    В поле Число 1 ставим курсор и мышкой выделяем нашу таблицу:

    Нажимаем клавишу ОК. Получили наименьшее значение = 22.

    36 – 22 = 14 (чел) – разница между фирмой с наибольшим штатом сотрудников и фирмой с наименьшим штатом сотрудников.

    Для построения диаграммы и полигона частот необходимо задать закон распределения, т.е. составить таблицу значений случайной величины и соответствующих им частот. Мы ухе знаем, что наименьшее число сотрудников в фирме = 22, а наибольшее = 36. Составим таблицу, в которой значения xi случайной величины меняются от 22 до 36 включительно шагом 1.

    xi 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
    ni

    Чтобы сосчитать частоту каждого значения воспользуемся

    Вставка – Функция – Статистические – СЧЕТЕСЛИ.

    В окне Диапазон ставим курсор и выделяем нашу выборку, а в окне Критерий ставим число 22

    Нажимаем клавишу ОК, получаем значение 1, т.е. число 22 в нашей выборке встречается 1 раз и его частота =1. Аналогичным образом заполняем всю таблицу.

    xi 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
    ni 1 3 4 5 11 9 13 18 16 6 4 6 3 0 1

    Для проверки вычисляем объем выборки, сумму частот (Вставка – Функция – Математические – СУММА). Должно получиться 100 (количество всех фирм).

    Чтобы построить полигон частот выделяем таблицу – Вставка – Диаграмма – Стандартные – Точечная (точечная диаграмма на которой значения соединены отрезками)

    Нажимаем клавишу Далее, в Мастере диаграмм указываем название диаграммы (Полигон частот), удаляем легенду, редактируем шкалу и характеристики диаграммы для наибольшей наглядности.

    Для построения столбчатой и круговой диаграмм используем тот же путь (выбирая нужный нам тип диаграммы).

    Диаграмма – Стандартные – Круговая.

    Диаграмма – Стандартные – Гистограмма.

    4. Сегодня на уроке мы научились применять компьютерные технологии для анализа и обработки статистической информации.

    Простая формула для расчета объема выборки

    где: n – объем выборки;

    z – нормированное отклонение, определяемое исходя из выбранного уровня доверительности. Этот показатель характеризует возможность, вероятность попадания ответов в специальный – доверительный интервал. На практике уровень доверительности часто принимают за 95% или 99%. Тогда значения z будут соответственно 1,96 и 2,58;

    p – вариация для выборки, в долях. По сути, p – это вероятность того, что респонденты выберут той или иной вариант ответа. Допустим, если мы считаем, что четверть опрашиваемых выберут ответ «Да», то p будет равно 25%, то есть p = 0,25;

    q = (1 – p);

    e – допустимая ошибка, в долях.

    Пример расчета объема выборки

    Компания планирует провести социологическое исследование с целью выявить долю курящих лиц в населении города. Для этого сотрудники компании будут задавать прохожим один вопрос: «Вы курите?». Возможных вариантов ответа, таким образом, только два: «Да» и «Нет».

    Объем выборки в этом случае рассчитывается следующим образом. Уровень доверительности принимается за 95%, тогда нормированное отклонение z = 1,96. Вариацию принимаем за 50%, то есть условно считаем, что половина респондентов может ответить на вопрос о том, курят ли они – «Да». Тогда p = 0,5. Отсюда находим q = 1 – p = 1 – 0,5 = 0,5. Допустимую ошибку выборки принимаем за 10%, то есть e = 0,1.

    Подставляем эти данные в формулу и считаем:

    Получаем объем выборки n = 96 человек.

    Задачи о генеральной доле

    На вопрос «Накрывает ли доверительный интервал заданное значение p0?» — можно ответить, проверив статистическую гипотезу H0:p=p0. При этом предполагается, что опыты проводятся по схеме испытаний Бернулли (независимы, вероятность p появления события А постоянна). По выборке объема n определяют относительную частоту p* появления события A: где m — количество появлений события А в серии из n испытаний. Для проверки гипотезы H0 используется статистика, имеющая при достаточно большом объеме выборки стандартное нормальное распределение (табл. 1).
    Таблица 1 – Гипотезы о генеральной доле

    Гипотеза

    H0:p=p0 H0:p1=p2
    Предположения Схема испытаний Бернулли Схема испытаний Бернулли
    Оценки по выборке
    Статистика K
    Распределение статистики K Стандартное нормальное N(0,1) Стандартное нормальное N(0,1)

    Пример №1. С помощью случайного повторного отбора руководство фирмы провело выборочный опрос 900 своих служащих. Среди опрошенных оказалось 270 женщин. Постройте доверительный интервал, с вероятностью 0.95 накрывающий истинную долю женщин во всем коллективе фирмы.
    Решение. По условию выборочная доля женщин составляет (относительная частота женщин среди всех опрошенных). Так как отбор является повторным, и объем выборки велик (n=900) предельная ошибка выборки определяется по формуле
    (относительная частота женщин среди всех опрошенных). Так как отбор является повторным, и объем выборки велик (n=900) предельная ошибка выборки определяется по формуле

    Значение uкр находим по таблице функции Лапласа из соотношения 2Ф(uкр)=γ, т.е. Функция Лапласа (приложение 1) принимает значение 0.475 при uкр=1.96. Следовательно, предельная ошибка Функция Лапласа (приложение 1) принимает значение 0.475 при uкр=1.96. Следовательно, предельная ошибка и искомый доверительный интервал
    (p – ε, p + ε) = (0.3 – 0.18; 0.3 + 0.18) = (0.12; 0.48)
    Итак, с вероятностью 0.95 можно гарантировать, что доля женщин во всем коллективе фирмы находится в интервале от 0.12 до 0.48.

    Пример №2. Владелец автостоянки считает день «удачным», если автостоянка заполнена более, чем на 80 %. В течение года было проведено 40 проверок автостоянки, из которых 24 оказались «удачными». С вероятностью 0.98 найдите доверительный интервал для оценки истинной доли «удачных» дней в течение года.
    Решение. Выборочная доля «удачных» дней составляет
    По таблице функции Лапласа найдем значение uкр при заданной
    доверительной вероятности
    По таблице функции Лапласа найдем значение uкр при заданной
    доверительной вероятности

    Ф(2.23) = 0.49, uкр = 2.33.
    Считая отбор бесповторным (т.е. две проверки в один день не проводилось), найдем предельную ошибку:
    где n=40, N = 365 (дней). Отсюда
    где n=40, N = 365 (дней). Отсюда

    и доверительный интервал для генеральной доли: (p – ε, p + ε) = (0.6 – 0.17; 0.6 + 0.17) = (0.43; 0.77)
    С вероятностью 0.98 можно ожидать, что доля «удачных» дней в течение года находится в интервале от 0.43 до 0.77.

    Пример №3. Проверив 2500 изделий в партии, обнаружили, что 400 изделий высшего сорта, а n–m – нет. Сколько надо проверить изделий, чтобы с уверенностью 95% определить долю высшего сорта с точностью до 0.01?
    Решение ищем по формуле определения численности выборки для повторного отбора.

    Ф(t) = γ/2 = 0.95/2 = 0.475 и этому значению по таблице Лапласа соответствует t=1.96
    Выборочная доля w = 0.16; ошибка выборки ε = 0.01

    Пример №4. Партия изделий принимается, если вероятность того, что изделие окажется соответствующим стандарту, составляет не менее 0.97. Среди случайно отобранных 200 изделий проверяемой партии оказалось 193 соответствующих стандарту. Можно ли на уровне значимости α=0,02 принять партию?
    Решение. Сформулируем основную и альтернативную гипотезы.
    H0:p=p0=0,97 — неизвестная генеральная доля p равна заданному значению p0=0,97. Применительно к условию — вероятность того, что деталь из проверяемой партии окажется соответствующей стандарту, равна 0.97; т.е. партию изделий можно принять.
    H1:p<0,97 – вероятность того, что деталь из проверяемой партии окажется соответствующей стандарту, меньше 0.97; т.е. партию изделий нельзя принять. При такой альтернативной гипотезе критическая область будет левосторонней.
    Наблюдаемое значение статистики K (таблица) вычислим при заданных значениях p0=0,97, n=200, m=193


    Критическое значение находим по таблице функции Лапласа из равенства


    По условию α=0,02 отсюда Ф(Ккр)=0,48 и Ккр=2,05. Критическая область левосторонняя, т.е. является интервалом (-∞;-Kkp)= (-∞;-2,05). Наблюдаемое значение Кнабл=-0,415 не принадлежит критической области, следовательно, на данном уровне значимости нет оснований отклонять основную гипотезу. Партию изделий принять можно.

    Пример №5. Два завода изготавливают однотипные детали. Для оценки их качества сделаны выборки из продукции этих заводов и получены следующие результаты. Среди 200 отобранных изделий первого завода оказалось 20 бракованных, среди 300 изделий второго завода — 15 бракованных.
    На уровне значимости 0.025 выяснить, имеется ли существенное различие в качестве изготавливаемых этими заводами деталей.
    Решение. Это задача о сравнении генеральных долей двух совокупностей. Сформулируем основную и альтернативную гипотезы.
    H0:p1=p2 — генеральные доли равны. Применительно к условию — вероятность появления бракованного изделия в продукции первого завода равна вероятности появления бракованного изделия в продукции второго завода (качество продукции одинаково).
    H0:p1≠p2 — заводы изготавливают детали разного качества.
    Для вычисления наблюдаемого значения статистики K (таблица) рассчитаем оценки по выборке.


    Наблюдаемое значение равно


    Так как альтернативная гипотеза двусторонняя, то критическое значение статистики K≈ N(0,1) находим по таблице функции Лапласа из равенства
    Так как альтернативная гипотеза двусторонняя, то критическое значение статистики K≈ N(0,1) находим по таблице функции Лапласа из равенства

    По условию α=0,025 отсюда Ф(Ккр)=0,4875 и Ккр=2,24. При двусторонней альтернативе область допустимых значений имеет вид (-2,24;2,24). Наблюдаемое значение Kнабл=2,15 попадает в этот интервал, т.е. на данном уровне значимости нет оснований отвергать основную гипотезу. Заводы изготавливают изделия одинакового качества.

    По части судить о целом

    О возможности судить о целом по части миру рассказал российский математик П.Л. Чебышев. «Закон больших чисел» простым языком можно сформулировать так: количественные закономерности массовых явлений проявляются только при

    достаточном числе наблюдений

    . Чем больше выборка, тем лучше случайные отклонения компенсируют друг друга и проявляется общая тенденция.
    А.М. Ляпунов чуть позже сформулировал центральную предельную теорему. Она стала фундаментом для создания формул, которые позволяют рассчитать вероятность ошибки (при оценке среднего по выборке) и размер выборки, необходимый для достижения заданной точности.
    Строгие формулировки:

    С увеличением числа случайных величин их среднее арифметическое стремится к среднему арифметическому математических ожиданий и перестает быть случайным. Общий смысл закона больших чисел — совместное действие большого числа случайных факторов приводит к результату, почти не зависящему от случая.
    Таким образом з.б.ч. гарантирует устойчивость для средних значений некоторых случайных событий при достаточно длинной серии экспериментов.

    Распределение случайной величины, которая получена в результате сложения большого числа независимых случайных величин (ни одно из которых не доминирует, не вносит в сумму определяющего вклада и имеет дисперсию значительно меньшею по сравнению с дисперсией суммы) имеет распределение, близкое к нормальному.
    Из ц.п.т. следует, что ошибки выборки также подчиняется нормальному распределению.

    Еще раз: чтобы корректно оценивать популяцию по выборке, нам нужна не обычная выборка, а репрезентативная выборка достаточного размера. Начнем с определения этого самого размера.

    Как рассчитать объем выборки

    Достаточный размер выборки зависит от следующих составляющих:

    • изменчивость признака (чем разнообразней показания, тем больше наблюдений нужно, чтобы это уловить);
    • размер эффекта (чем меньшие эффекты мы стремимся зафиксировать, тем больше наблюдений необходимо);
    • уровень доверия (уровень вероятности при который мы готовы отвергнуть нулевую гипотезу)

    ЗАПОМНИТЕ
    Объем выборки зависит от изменчивости признака и планируемой строгости эксперимента

    Формулы для расчета объема выборки:

    Формулы расчета объема выборки

    Ошибка выборки значительно возрастает, когда наблюдений меньше ста. Для исследований в которых используется 30-100 объектов применяется особая статистическая методология: критерии, основанные на распределении Стьюдента или бутстрэп-анализ. И наконец, статистика совсем слаба, когда наблюдений меньше 30.

    График зависимости ошибки выборки от ее объема при оценке доли признака в г.с.

    Чем больше неопределенность, тем больше ошибка. Максимальная неопределенность при оценке доли — 50% (например, 50% респондентов считают концепцию хорошей, а другие 50% плохой). Если 90% опрошенных концепция понравится — это, наоборот, пример согласованности. В таких случаях оценить долю признака по выборке проще.

    Для экспонирования и выделения цветом значений статистических выбросов от медианы можно использовать несколько простых формул и условное форматирование.

    Первым шагом в поиске значений выбросов статистики является определение статистического центра диапазона данных. С этой целью необходимо сначала определить границы первого и третьего квартала. Определение границ квартала – значит разделение данных на 4 равные группы, которые содержат по 25% данных каждая. Группа, содержащая 25% наибольших значений, называется первым квартилем.

    Границы квартилей в Excel можно легко определить с помощью простой функции КВАРТИЛЬ. Данная функция имеет 2 аргумента: диапазон данных и номер для получения желаемого квартиля.

    В примере показанному на рисунке ниже значения в ячейках E1 и E2 содержат показатели первого и третьего квартиля данных в диапазоне ячеек B2:B19:

    Вычитая от значения первого квартиля третьего, можно определить набор 50% статистических данных, который называется межквартильным диапазоном. В ячейке E3 определен размер межквартильного диапазона.

    В этом месте возникает вопрос, как сильно данное значение может отличаться от среднего значения 50% данных и оставаться все еще в пределах нормы? Статистические аналитики соглашаются с тем, что для определения нижней и верхней границы диапазона данных можно смело использовать коэффициент расширения 1,5 умножив на значение межквартильного диапазона. То есть:

    1. Нижняя граница диапазона данных равна: значение первого квартиля – межкваритльный диапазон * 1,5.
    2. Верхняя граница диапазона данных равна: значение третьего квартиля + расширенных диапазон * 1,5.

    Как показано на рисунке ячейки E5 и E6 содержат вычисленные значения верхней и нижней границы диапазона данных. Каждое значение, которое больше верхней границы нормы или меньше нижней границы нормы считается значением статистического выброса.

    Чтобы выделить цветом для улучшения визуального анализа данных можно создать простое правило для условного форматирования.

    Способ 1: применение расширенного автофильтра

    Наиболее простым способом произвести отбор является применение расширенного автофильтра. Рассмотрим, как это сделать на конкретном примере.

    1. Выделяем область на листе, среди данных которой нужно произвести выборку. Во вкладке «Главная» щелкаем по кнопке «Сортировка и фильтр». Она размещается в блоке настроек «Редактирование». В открывшемся после этого списка выполняем щелчок по кнопке «Фильтр».

      Есть возможность поступить и по-другому. Для этого после выделения области на листе перемещаемся во вкладку «Данные». Щелкаем по кнопке «Фильтр», которая размещена на ленте в группе «Сортировка и фильтр».

    2. После этого действия в шапке таблицы появляются пиктограммы для запуска фильтрования в виде перевернутых острием вниз небольших треугольников на правом краю ячеек. Кликаем по данному значку в заглавии того столбца, по которому желаем произвести выборку. В запустившемся меню переходим по пункту «Текстовые фильтры». Далее выбираем позицию «Настраиваемый фильтр…».
    3. Активируется окно пользовательской фильтрации. В нем можно задать ограничение, по которому будет производиться отбор. В выпадающем списке для столбца содержащего ячейки числового формата, который мы используем для примера, можно выбрать одно из пяти видов условий:
      • равно;
      • не равно;
      • больше;
      • больше или равно;
      • меньше.

      Давайте в качестве примера зададим условие так, чтобы отобрать только значения, по которым сумма выручки превышает 10000 рублей. Устанавливаем переключатель в позицию «Больше». В правое поле вписываем значение «10000». Чтобы произвести выполнение действия, щелкаем по кнопке «OK».

    4. Как видим, после фильтрации остались только строчки, в которых сумма выручки превышает 10000 рублей.
    5. Но в этом же столбце мы можем добавить и второе условие. Для этого опять возвращаемся в окно пользовательской фильтрации. Как видим, в его нижней части есть ещё один переключатель условия и соответствующее ему поле для ввода. Давайте установим теперь верхнюю границу отбора в 15000 рублей. Для этого выставляем переключатель в позицию «Меньше», а в поле справа вписываем значение «15000».

      Кроме того, существует ещё переключатель условий. У него два положения «И» и «ИЛИ». По умолчанию он установлен в первом положении. Это означает, что в выборке останутся только строчки, которые удовлетворяют обоим ограничениям. Если он будет выставлен в положение «ИЛИ», то тогда останутся значения, которые подходят под любое из двух условий. В нашем случае нужно выставить переключатель в положение «И», то есть, оставить данную настройку по умолчанию. После того, как все значения введены, щелкаем по кнопке «OK».

    6. Теперь в таблице остались только строчки, в которых сумма выручки не меньше 10000 рублей, но не превышает 15000 рублей.
    7. Аналогично можно настраивать фильтры и в других столбцах. При этом имеется возможность сохранять также фильтрацию и по предыдущим условиям, которые были заданы в колонках. Итак, посмотрим, как производится отбор с помощью фильтра для ячеек в формате даты. Кликаем по значку фильтрации в соответствующем столбце. Последовательно кликаем по пунктам списка «Фильтр по дате» и «Настраиваемый фильтр».
    8. Снова запускается окно пользовательского автофильтра. Выполним отбор результатов в таблице с 4 по 6 мая 2016 года включительно. В переключателе выбора условий, как видим, ещё больше вариантов, чем для числового формата. Выбираем позицию «После или равно». В поле справа устанавливаем значение «04.05.2016». В нижнем блоке устанавливаем переключатель в позицию «До или равно». В правом поле вписываем значение «06.05.2016». Переключатель совместимости условий оставляем в положении по умолчанию – «И». Для того, чтобы применить фильтрацию в действии, жмем на кнопку «OK».
    9. Как видим, наш список ещё больше сократился. Теперь в нем оставлены только строчки, в которых сумма выручки варьируется от 10000 до 15000 рублей за период с 04.05 по 06.05.2016 включительно.
    10. Мы можем сбросить фильтрацию в одном из столбцов. Сделаем это для значений выручки. Кликаем по значку автофильтра в соответствующем столбце. В выпадающем списке щелкаем по пункту «Удалить фильтр».
    11. Как видим, после этих действий, выборка по сумме выручки будет отключена, а останется только отбор по датам (с 04.05.2016 по 06.05.2016).
    12. В данной таблице имеется ещё одна колонка – «Наименование». В ней содержатся данные в текстовом формате. Посмотрим, как сформировать выборку с помощью фильтрации по этим значениям.

      Кликаем по значку фильтра в наименовании столбца. Последовательно переходим по наименованиям списка «Текстовые фильтры» и «Настраиваемый фильтр…».

    13. Опять открывается окно пользовательского автофильтра. Давайте сделаем выборку по наименованиям «Картофель» и «Мясо». В первом блоке переключатель условий устанавливаем в позицию «Равно». В поле справа от него вписываем слово «Картофель». Переключатель нижнего блока так же ставим в позицию «Равно». В поле напротив него делаем запись – «Мясо». И вот далее мы выполняем то, чего ранее не делали: устанавливаем переключатель совместимости условий в позицию «ИЛИ». Теперь строчка, содержащая любое из указанных условий, будет выводиться на экран. Щелкаем по кнопке «OK».
    14. Как видим, в новой выборке существуют ограничения по дате (с 04.05.2016 по 06.05.2016) и по наименованию (картофель и мясо). По сумме выручки ограничений нет.
    15. Полностью удалить фильтр можно теми же способами, которые использовались для его установки. Причем неважно, какой именно способ применялся. Для сброса фильтрации, находясь во вкладке «Данные» щелкаем по кнопке «Фильтр», которая размещена в группе «Сортировка и фильтр».

      Второй вариант предполагает переход во вкладку «Главная». Там выполняем щелчок на ленте по кнопке «Сортировка и фильтр» в блоке «Редактирование». В активировавшемся списке нажимаем на кнопку «Фильтр».

    При использовании любого из двух вышеуказанных методов фильтрация будет удалена, а результаты выборки – очищены. То есть, в таблице будет показан весь массив данных, которыми она располагает.

    Способ 2: применение формулы массива

    Сделать отбор можно также применив сложную формулу массива. В отличие от предыдущего варианта, данный метод предусматривает вывод результата в отдельную таблицу.

    1. На том же листе создаем пустую таблицу с такими же наименованиями столбцов в шапке, что и у исходника.
    2. Выделяем все пустые ячейки первой колонки новой таблицы. Устанавливаем курсор в строку формул. Как раз сюда будет заноситься формула, производящая выборку по указанным критериям. Отберем строчки, сумма выручки в которых превышает 15000 рублей. В нашем конкретном примере, вводимая формула будет выглядеть следующим образом:

      =ИНДЕКС(A2:A29;НАИМЕНЬШИЙ(ЕСЛИ(15000<=C2:C29;СТРОКА(C2:C29);"");СТРОКА()-СТРОКА($C$1))-СТРОКА($C$1))

      Естественно, в каждом конкретном случае адрес ячеек и диапазонов будет свой. На данном примере можно сопоставить формулу с координатами на иллюстрации и приспособить её для своих нужд.

    3. Так как это формула массива, то для того, чтобы применить её в действии, нужно нажимать не кнопку Enter, а сочетание клавиш Ctrl+Shift+Enter. Делаем это.
    4. Выделив второй столбец с датами и установив курсор в строку формул, вводим следующее выражение:

      =ИНДЕКС(B2:B29;НАИМЕНЬШИЙ(ЕСЛИ(15000<=C2:C29;СТРОКА(C2:C29);"");СТРОКА()-СТРОКА($C$1))-СТРОКА($C$1))

      Жмем сочетание клавиш Ctrl+Shift+Enter.

    5. Аналогичным образом в столбец с выручкой вписываем формулу следующего содержания:

      =ИНДЕКС(C2:C29;НАИМЕНЬШИЙ(ЕСЛИ(15000<=C2:C29;СТРОКА(C2:C29);"");СТРОКА()-СТРОКА($C$1))-СТРОКА($C$1))

      Опять набираем сочетание клавиш Ctrl+Shift+Enter.

      Во всех трех случаях меняется только первое значение координат, а в остальном формулы полностью идентичны.

    6. Как видим, таблица заполнена данными, но внешний вид её не совсем привлекателен, к тому же, значения даты заполнены в ней некорректно. Нужно исправить эти недостатки. Некорректность даты связана с тем, что формат ячеек соответствующего столбца общий, а нам нужно установить формат даты. Выделяем весь столбец, включая ячейки с ошибками, и кликаем по выделению правой кнопкой мыши. В появившемся списке переходим по пункту «Формат ячейки…».
    7. В открывшемся окне форматирования открываем вкладку «Число». В блоке «Числовые форматы» выделяем значение «Дата». В правой части окна можно выбрать желаемый тип отображения даты. После того, как настройки выставлены, жмем на кнопку «OK».
    8. Теперь дата отображается корректно. Но, как видим, вся нижняя часть таблицы заполнена ячейками, которые содержат ошибочное значение «#ЧИСЛО!». По сути, это те ячейки, данных из выборки для которых не хватило. Более привлекательно было бы, если бы они отображались вообще пустыми. Для этих целей воспользуемся условным форматированием. Выделяем все ячейки таблицы, кроме шапки. Находясь во вкладке «Главная» кликаем по кнопке «Условное форматирование», которая находится в блоке инструментов «Стили». В появившемся списке выбираем пункт «Создать правило…».
    9. В открывшемся окне выбираем тип правила «Форматировать только ячейки, которые содержат». В первом поле под надписью «Форматировать только ячейки, для которых выполняется следующее условие» выбираем позицию «Ошибки». Далее жмем по кнопке «Формат…».
    10. В запустившемся окне форматирования переходим во вкладку «Шрифт» и в соответствующем поле выбираем белый цвет. После этих действий щелкаем по кнопке «OK».
    11. На кнопку с точно таким же названием жмем после возвращения в окно создания условий.

    Теперь у нас имеется готовая выборка по указанному ограничению в отдельной надлежащим образом оформленной таблице.

    СРЗНАЧ()

    Статистическая функция СРЗНАЧ возвращает среднее арифметическое своих аргументов.

    Данная функция может принимать до 255 аргументов и находить среднее сразу в нескольких несмежных диапазонах и ячейках:

    Если в рассчитываемом диапазоне встречаются пустые или содержащие текст ячейки, то они игнорируются. В примере ниже среднее ищется по четырем ячейкам, т.е. (4+15+11+22)/4 = 13

    Если необходимо вычислить среднее, учитывая все ячейки диапазона, то можно воспользоваться статистической функцией СРЗНАЧА. В следующем примере среднее ищется уже по 6 ячейкам, т.е. (4+15+11+22)/6 = 8,6(6).

    Статистическая функция СРЗНАЧ может использовать в качестве своих аргументов математические операторы и различные функции Excel:

    СРЗНАЧЕСЛИ()

    Если необходимо вернуть среднее арифметическое значений, которые удовлетворяют определенному условию, то можно воспользоваться статистической функцией СРЗНАЧЕСЛИ. Следующая формула вычисляет среднее чисел, которые больше нуля:

    В данном примере для подсчета среднего и проверки условия используется один и тот же диапазон, что не всегда удобно. На этот случай у функции СРЗНАЧЕСЛИ существует третий необязательный аргумент, по которому можно вычислять среднее. Т.е. по первому аргументу проверяем условие, по третьему – находим среднее.

    Допустим, в таблице ниже собрана статистика по стоимости лекарств в городе. В одной аптеке лекарство стоит дороже, в другой дешевле. Чтобы посчитать стоимость анальгина в среднем по городу, воспользуемся следующей формулой:

    Если требуется соблюсти несколько условий, то всегда можно применить статистическую функцию СРЗНАЧЕСЛИМН, которая позволяет считать среднее арифметическое ячеек, удовлетворяющих двум и более критериям.

    МАКС()

    Статистическая функция МАКС возвращает наибольшее значение в диапазоне ячеек:

    МИН()

    Статистическая функция МИН возвращает наименьшее значение в диапазоне ячеек:

    Источники

    • https://lumpics.ru/descriptive-statistics-in-excel/
    • https://statanaliz.info/statistica/opisanie-dannyx/variatsiya-razmakh-srednee-linejnoe-otklonenie/
    • https://www.hd01.ru/info/kak-poschitat-razmah-v-excel/
    • http://galyautdinov.ru/post/formula-vyborki-prostaya
    • https://math.semestr.ru/group/interval-estimation-share.php
    • https://tidydata.ru/sample-size
    • https://exceltable.com/formuly/raschet-statisticheskih-vybrosov
    • https://lumpics.ru/how-to-make-a-sample-in-excel/
    • https://office-guru.ru/excel/statisticheskie-funkcii-excel-kotorye-neobhodimo-znat-96.html

    Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Анализ данных частота в excel
  • Анализ данных средства анализа данных ms excel
  • Анализ данных сортировка excel
  • Анализ данных с помощью сводных таблиц excel
  • Анализ данных с помощью сводной таблицы excel