兩家分店過去 8 天的日杯數,平均差不多(139.6 杯和 137 杯),但看明細,忠孝店的數字上上下下,從 118 到 160,另一家的數字都擠在 130 到 144。平均一樣,波動不一樣:備貨、排班的難度完全不同。這個差別是兩家店真的不同,還是 8 天的巧合?今天來看回答這個問題的 F 檢定:F.TEST,以及背後的 F.DIST、F.INV 一整組。
坦白說,我工作上會用 F.TEST 的時機,通常是要做 T.TEST 之前,先確定兩組的變異數是不是差不多,決定 t 檢定要選類型 2 還是 3。其他函式也是在想弄清楚 F.TEST 怎麼算的時候才用到。t 檢定的部分在 t 分布與平均數檢定 講過。
範例資料
A 欄是日期,B 欄忠孝店、C 欄信義店,各 8 天的日杯數:
| 日期 | 忠孝店 | 信義店 |
|---|---|---|
| 第 1 天 | 128 | 131 |
| 第 2 天 | 142 | 138 |
| 第 3 天 | 135 | 136 |
| 第 4 天 | 150 | 141 |
| 第 5 天 | 118 | 130 |
| 第 6 天 | 160 | 144 |
| 第 7 天 | 139 | 137 |
| 第 8 天 | 145 | 139 |
貼到 A1:C9(含標題列)。先算兩家店的變異數(樣本變異數,標準差的平方):
E2:忠孝店變異數
=VAR.S(B2:B9)E3:信義店變異數
=VAR.S(C2:C9)E2 是 168.8393、E3 是 22.2857。F 檢定的統計量就是兩個變異數相除,E4 這樣寫(大的除小的,習慣上這樣擺):
E4:F 值
=E2/E3168.8393 ÷ 22.2857 = 7.5761。F 值接近 1 代表兩組波動差不多,越大代表差越多。兩組都是 8 筆資料,所以分子自由度、分母自由度都是 8 − 1 = 7。
後面每個函式都是想回答:兩家店如果真的一樣穩,F 值會大到 7.5761 有多稀奇?
怎麼選
| 想做的事 | 用這個 | 備註 |
|---|---|---|
| 兩組資料直接比變異數,要 p 值 | F.TEST | 雙尾,不用先算 F 值 |
| 已有 F 值,要單尾 p 值 | F.DIST.RT | 右尾 |
| 要左尾或曲線高度 | F.DIST | 第四個參數選 TRUE 或 FALSE |
| 給右尾機率,找臨界值 | F.INV.RT | F 值超過就顯著 |
| 給左尾機率,反推 | F.INV | 比較少用 |
舊名 FTEST、FDIST、FINV 各有一節。
F.TEST
兩組資料直接比變異數,回傳雙尾 p 值。
語法:
兩家店的波動有沒有差
=F.TEST(B2:B9, C2:C9)結果是 0.0159。p 值比 0.05 小很多,所以在 5% 的標準下,可以說兩家店的波動不一樣,忠孝店比信義店不穩定。
兩個範圍的順序不影響結果, 也是 0.0159。
這裡有一個要小心的地方:F 檢定對「資料是不是常態」非常敏感,資料如果有明顯的極端值或偏斜,結果會失真。8 天的資料也很少,這個 0.0159 我會當作「值得追查」的訊號,不會當作定論。
Sheets 說明頁寫的是「傳回與變異數相等性的 F 檢定相關的機率」,沒有註明是單尾還是雙尾,實際行為是雙尾,和 Excel 一致(Excel 官方說明明載為雙尾機率)。對照下面 F.DIST.RT 的 2 倍就能自己確認。
FTEST
F.TEST 的舊名,參數一樣。
語法:
舊名寫法
=FTEST(B2:B9, C2:C9)結果同樣是 0.0159。
F.DIST.RT
F 分布的右尾機率:F 值大於 x 的面積。
語法:
F 值的右尾(單尾)p 值
=F.DIST.RT(E4, 7, 7)結果是 0.0080。F.TEST 的 0.0159 就是它的兩倍(0.0080 × 2):因為事先沒有預設哪一家比較不穩,兩邊的尾巴都要算。如果事前就只想問「忠孝店是不是比信義店更不穩」,才用單尾的 0.0080;如果是看了數字才決定用單尾,就不算數了。
FDIST
F.DIST.RT 的舊名,參數一樣。
語法:
舊名寫法
=FDIST(E4, 7, 7)結果是 0.0080。
F.DIST
左尾累積機率,或曲線的高度。
語法:
- 累積:TRUE 是 F 小於等於 x 的機率,FALSE 是機率密度。
左尾累積機率
=F.DIST(E4, 7, 7, TRUE)結果是 0.9920,加上右尾 0.0080 剛好是 1。
密度的例子:分子自由度 5、分母自由度 10、x = 2, 是 0.1620,是曲線上的高度,不是機率; 是 0.8358。
F.INV.RT
給右尾機率,反推 F 臨界值。
語法:
雙尾 5% 的檢定,每一邊要留 2.5%:
雙尾 5% 的 F 臨界值(右邊)
=F.INV.RT(0.025, 7, 7)結果是 4.9949。F 值超過 4.9949,雙尾 p 值就會小於 0.05。E4 的 7.5761 超過了,結論和 F.TEST 的 0.0159 一致。
單尾 5% 的臨界值是 ,3.7870。
另一組常見的例子是分子自由度 3、分母自由度 10, 是 3.7083,對得上課本 F 分布表(5% 那一張)的那一格。
FINV
F.INV.RT 的舊名,參數一樣。
語法:
舊名寫法
=FINV(0.025, 7, 7)結果是 4.9949。
F.INV
給左尾機率,反推 F 值。
語法:
左尾 2.5% 的 F 值
=F.INV(0.025, 7, 7)結果是 0.2002。兩邊自由度一樣的時候,左尾 2.5% 的位置剛好是右尾 2.5% 位置的倒數:1 ÷ 4.9949 = 0.2002。所以雙尾檢定的接受範圍是 0.2002 到 4.9949,F 值落在外面就算兩家店波動不同。
兩邊自由度不同的時候,這個倒數關係要把分子分母自由度對調才成立,不要直接套用。
這個結果接到前面提的 T.TEST:兩家店的變異數看起來不同,要比平均的時候,類型要選 3(變異數不一定相等),不要選 2。變異數檢定本身和 卡方檢定 一樣只回答「像不像巧合」,兩家店差多少杯的波動,才是排班要看的數字:忠孝店標準差 13.0 杯、信義店 4.7 杯,差了快三倍。
接下來可以
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