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t 分布與平均數檢定:T.DIST、T.INV、T.TEST、Z.TEST 怎麼選

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樣本只有 10 家分店時,平均數有沒有跟目標或活動前不同?整理 T.DIST、T.DIST.2T、T.DIST.RT、T.INV、T.INV.2T、T.TEST、Z.TEST 與 TDIST 等舊名共 11 個函式,附手算的 t 統計量與 p 值。

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10 家分店的日均杯數,平均是 140。老闆說目標是 135,推出活動後平均變成 145.6,這個差別是真的有效,還是剛好抽到的 10 家店運氣好?今天來看 T.DIST、T.INV、T.TEST 這一整組 t 分布與檢定函式,加上同樣用來檢定平均數的 Z.TEST。

我工作上最常用的是 T.TEST,其他的 T.DIST 家族大多是在自己想弄清楚 T.TEST 在算什麼的時候才會翻出來用。平均與標準差的算法、常態分布的 NORM.DIST 在 統計分析 和 常態分布 兩篇講過,這篇不重複。

範例資料

跟另外兩篇同一份資料:A 欄分店、B 欄本月日均杯數、C 欄活動後日均杯數、D 欄日均人流。完整的表格放在 常態分布 那篇,這篇用 B、C 兩欄。

先在 F2、F3、F4 放好三個數字:

Google 試算表公式
fx

F2:本月平均

=AVERAGE(B2:B11)
Google 試算表公式
fx

F3:樣本標準差

=STDEV.S(B2:B11)
Google 試算表公式
fx

F4:t 統計量,檢定平均是否等於目標 135

=(F2-135)/(F3/SQRT(COUNT(B2:B11)))

先手算:平均 140、標準差 12.5078,標準誤是 12.5078 ÷ √10 = 3.9553,t = (140 − 135) ÷ 3.9553 = 1.2641。F4 會得到 1.2641,樣本數 10,自由度是 10 − 1 = 9。

接下來所有函式的目的,都是把這個 1.2641 變成「如果真實平均其實就是 135,抽到這麼大的差距有多稀奇」,也就是 p 值。

怎麼選

想做的事用這個備註
已有 t 統計量,要 p 值T.DIST.2T(雙尾)、T.DIST.RT(右尾)自由度要自己算
要左尾或密度T.DIST第三個參數選 TRUE 或 FALSE
給機率,找臨界值T.INV(單尾)、T.INV.2T(雙尾)信賴區間會用到
兩組資料直接比平均T.TEST不用先算 t,直接回傳 p 值
母體標準差已知,單一樣本Z.TEST實務上很少剛好知道標準差

舊名 TDIST、TINV、TTEST、ZTEST 各有一節。

T.DIST.2T

雙尾 t 分布的機率,直接當成雙尾 p 值用。

語法:

  • x:t 統計量,要是正數或 0。
  • 自由度:樣本數 − 1。
Google 試算表公式
fx

雙尾 p 值:平均與目標 135 有差嗎

=T.DIST.2T(F4, 9)

結果是 0.2379。p 值 0.2379 比常用的門檻 0.05 大很多,所以沒辦法說這 10 家店的平均跟 135 有顯著差異,也就是 140 和 135 差的 5 杯,用 10 家店的資料來看算是可能剛好抽到的。

要注意 x 是負數的時候,這個函式會出錯,先用 ABS(F4) 包起來比較保險。

T.DIST.RT

右尾的機率:t 大於 x 的面積。

語法:

Google 試算表公式
fx

右尾 p 值:平均是否『高於』135

=T.DIST.RT(F4, 9)

結果是 0.1190,剛好是上面雙尾的一半。如果事前就只在乎「有沒有高於目標」,才適合用單尾;看到結果才決定用單尾,是在幫自己找答案,我個人不這麼做。

T.DIST

最完整的版本,可選左尾累積或密度。

語法:

  • 累積:TRUE 是 t 小於等於 x 的累積機率(左尾),FALSE 是機率密度。
Google 試算表公式
fx

左尾累積機率

=T.DIST(F4, 9, TRUE)

結果是 0.8810,等於 1 − 0.1190。改成 FALSE, 是 0.1714,是畫曲線用的高度。

x 可以是負數, 是 0.1717。Sheets 函式說明頁對 T.DIST 的描述寫的是「右尾」,但這與實際行為不符:TRUE 回傳的是左尾累積機率,和 Excel 一致(Excel 官方說明為 left-tailed)。要右尾請用 T.DIST.RT。

T.INV

給左尾機率,反推 t 臨界值。

語法:

Google 試算表公式
fx

右尾 5% 的臨界值(左尾累積 95%)

=T.INV(0.95, 9)

結果是 1.8331。換成 0.025, 是 −2.2622,左尾機率小於 0.5 時結果是負的。

T.INV.2T

給雙尾機率,反推 t 臨界值。信賴區間與檢定的門檻值都靠它。

語法:

Google 試算表公式
fx

雙尾 5% 的臨界值

=T.INV.2T(0.05, 9)

結果是 2.2622,查 t 分布表自由度 9、雙尾 0.05 也是這個數字。所以 t 統計量絕對值超過 2.2622,p 值就會小於 0.05。F4 的 1.2641 沒超過,跟 p 值 0.2379 的結論一致。

TDIST

舊版函式,把尾數放在第三個參數。

語法:

  • 尾數:1 是單尾(右尾),2 是雙尾。
Google 試算表公式
fx

雙尾,等同 T.DIST.2T

=TDIST(F4, 9, 2)

結果是 0.2379。 是 0.1190,等同 T.DIST.RT。

TINV

舊版的雙尾臨界值,等同 T.INV.2T。

語法:

Google 試算表公式
fx

雙尾 5% 的臨界值

=TINV(0.05, 9)

結果是 2.2622。小心它跟 T.INV 的機率意義不同:TINV 的機率是雙尾,T.INV 的機率是左尾,改公式時別直接互換。

T.TEST

直接比較兩組資料的平均,回傳 p 值,不用先算 t 統計量。

語法:

  • 尾數:1 是單尾,2 是雙尾。
  • 類型:1 是成對(同一批對象前後比較),2 是兩組變異數相等的獨立樣本,3 是兩組變異數不一定相等。

活動前後是「同樣 10 家店」各量一次,這就是成對:

Google 試算表公式
fx

成對雙尾 t 檢定:活動前後的杯數有差嗎

=T.TEST(B2:B11, C2:C11, 2, 1)

p 值約 0.000016,遠小於 0.05。手算確認一下:每家店活動後減活動前是 5、7、3、8、3、3、8、5、6、8,平均 5.6,標準差 2.1187,t = 5.6 ÷ (2.1187 ÷ √10) = 8.3583,自由度 9。每家店都是增加,所以差距很穩定,即使只有 10 家也能下結論。

如果把兩欄當成兩批互不相干的店來比(類型 2),結果完全不同:

Google 試算表公式
fx

獨立樣本、變異數相等,雙尾

=T.TEST(B2:B11, C2:C11, 2, 2)

結果是 0.3450。平均差 5.6 杯,但店與店之間本來就差很多(標準差 12 到 13 杯),把店當成獨立的兩批時,這個差距淹沒在店間的差異裡。這是選類型時最大的差別:資料是同一批對象的前後,就用 1,用 2 或 3 會浪費掉「配對」這個資訊。

類型 3 在這份資料也約是 0.3450:。兩組標準差接近時,類型 2 跟 3 的結果會很像。

TTEST

T.TEST 的舊名,參數一樣。

語法:

Google 試算表公式
fx

舊名寫法,成對雙尾

=TTEST(B2:B11, C2:C11, 2, 1)

結果同樣約 0.000016。

Z.TEST

單一樣本平均的 z 檢定,回傳右尾機率,適用於事前設定「平均是否高於假設值」的方向。母體標準差可自行提供;省略時使用樣本標準差。

語法:

  • 標準差:選填。省略的話用樣本標準差。
Google 試算表公式
fx

右尾:B 欄平均是否高於 135,省略標準差

=Z.TEST(B2:B11, 135)

結果是 0.1031。Z.TEST 回傳的是右尾的單尾 p 值(官方稱 one-tailed):z = 1.2641,右尾 1 − NORM.S.DIST(1.2641) ≈ 0.1031。這是函式本身的輸出,尚未乘以 2。

若事前的問題是「平均與 135 有沒有差」,需要雙尾,明確換算:

Google 試算表公式
fx

雙尾:先取右尾 p,再用較小的一尾乘以 2

=LET(p, Z.TEST(B2:B11, 135), 2*MIN(p, 1-p))

得到 0.2062。用 MIN(p,1-p) 可同時處理樣本平均高於或低於假設值的情況;不要一律把右尾直接乘以 2。

如果總公司說單店日杯數的標準差長年是 10 杯(這是假設的情況),把它放進第三個參數:

Google 試算表公式
fx

給定母體標準差 10

=Z.TEST(B2:B11, 135, 10)

z = 5 ÷ (10 ÷ √10) = 1.5811,函式的右尾結果是 0.0569。若做雙尾,把前面的換算式改成 ,才會得到 0.1138。

反方向也一樣:把假設值改成 145,樣本平均 140 低於它,Z.TEST(B2:B11,145) 的右尾約為 0.8969;雙尾換算仍約為 0.2062。若事前要檢定「平均低於假設值」,左尾是 1-p。先決定檢定方向,再選對應的 p 值。

樣本只有 10 個又拿樣本標準差代替,嚴格來說應該用 t 檢定。0.2062 比 T.DIST.2T 的 0.2379 小,是因為 z 分布的尾巴比 t 分布細,會把不顯著的結果看得比較顯著一點。

ZTEST

Z.TEST 的舊名。

語法:

Google 試算表公式
fx

舊名寫法

=ZTEST(B2:B11, 135)

結果是右尾 0.1031,與 Z.TEST 相同;要雙尾也必須另外換算。

對照一下

同一個問題「平均跟 135 有沒有差」,以下統一比較雙尾 p 值:

算法公式p 值
t 分布(自由度 9)T.DIST.2T(F4, 9)0.2379
z 檢定,樣本標準差(雙尾)LET(p,Z.TEST(B2:B11,135),2*MIN(p,1-p))0.2062
z 檢定,標準差 10(雙尾)LET(p,Z.TEST(B2:B11,135,10),2*MIN(p,1-p))0.1138

三個結果都大於 0.05,結論一樣。要把差距換算成「大概差多少杯」,接著看 信賴區間,T.INV.2T 的 2.2622 就是從那邊開始用的。

p 值只告訴你「像不像巧合」,不告訴你差距有沒有大到值得處理。這兩件事分開看,會比只看 0.05 這條線有用。

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#t 分布#t 檢定#p 值#假設檢定
喜特先生 Mr. Sheet

喜特先生 Mr. Sheet

數據分析師/商業分析師

八年工作經驗,跨不同業界解決數據需求。做過的案例都整理在作品集。

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