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输入计算

数学公式

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结果

均值差的置信区间
0.5718  to  3.4282
(x̄₁ − x̄₂) 的置信区间
点估计值 (x̄₁ − x̄₂) 2
误差幅度 ±1.4282
标准误 0.713
t 临界值 2.0031
自由度(Welch) 56.17

这个计算器能做什么

本工具用于估计两个独立总体均值之差 \(\mu_1 - \mu_2\) 的置信区间。它采用 Welch(非合并方差)两样本 t 方法,不要求两组方差相等,因此在面对大多数真实数据时都是最稳妥的默认选择。

两个样本分布及其均值,以及差异的置信区间
该区间估计了两个总体均值真实差异的合理范围。

使用方法

分别输入两组数据的样本均值、样本标准差和样本量,再选择置信水平(90%、95% 或 99%)。计算器会返回点估计值(\(\bar{x}_1 - \bar{x}_2\))、误差幅度、标准误、t 临界值、Welch 自由度,以及区间的下限和上限。

公式解析

该区间以两个样本均值之差为中心。半宽(即误差幅度)等于 t 临界值乘以标准误,而标准误综合了两组的信息:

$$SE = \sqrt{\dfrac{s_1^{2}}{n_1} + \dfrac{s_2^{2}}{n_2}}$$

自由度由 Welch-Satterthwaite 近似公式得出,t 临界值则按所选的双侧置信水平计算。区间越宽,说明不确定性越大;样本量越大、标准差越小,区间就越窄。

$$(\bar{x}_1 - \bar{x}_2) \pm t_{\alpha/2,\,df} \cdot \sqrt{\dfrac{s_1^{2}}{n_1} + \dfrac{s_2^{2}}{n_2}}$$
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数轴显示点估计和误差幅度构成置信区间
估计值位于中心,向两侧各延伸一个误差幅度。

实例演示

假设第 1 组的 \(\bar{x}_1 = 10\)、\(s_1 = 2.5\)、\(n_1 = 30\),第 2 组的 \(\bar{x}_2 = 8\)、\(s_2 = 3.0\)、\(n_2 = 30\),置信水平为 95%。两均值之差为 2。

$$SE = \sqrt{\dfrac{6.25}{30} + \dfrac{9}{30}} = \sqrt{0.5083} \approx 0.7130$$

Welch 自由度 \(\approx 56.2\),对应 \(t \approx 2.003\)。误差幅度 \(\approx 1.428\),因此 95% 置信区间约为 0.572 至 3.428。由于该区间不包含 0,说明在 5% 的显著性水平下两均值存在显著差异。

常见问题

应该用合并方差还是非合并方差?本计算器使用非合并(Welch)方法。除非你有充分把握认为两个总体方差相等,否则都推荐使用该方法。

如果区间包含 0 意味着什么?如果 0 落在区间之内,说明在该置信水平下,数据与"两均值之间没有真实差异"的结论是相符的。

为什么 t 值与查表结果不完全一致?这里的临界值是用高精度数值近似算法计算得出的,与标准 t 分布表在小数点后若干位上都能吻合。

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