經常有小朋友問我:區間估計的95%可信區間(95%CI)和假設檢驗的P值是等價的嗎?更具體的問法是:兩組均數的95%CI重疊,t檢驗的P值一定大於0.05嗎?
答案是:不一定。如果兩組均數的95%CI不重疊,t檢驗的P值一定小於0.05;但如果兩組均數的95%CI重疊,t檢驗的P值可能大於0.05,也可能小於0.05。
這是為什麼呢?
由於t檢驗需要考慮方差齊性的問題,計算公式比較複雜,且當n足夠大時,t分布趨近標準正態分布。我們這裡以符合標準正態分布的Z檢驗來解釋上述問題(如果使用t檢驗的公式,會比較複雜,但結果類似)。
我們假設兩個樣本,N1=64,N2=81,其它參數如下表。
可以看到樣本1的均數的95%CI為(62.4,97.6),樣本2的均數95%CI為(90.4,129.6),兩個95%CI重疊。
95%可信區間的估計公式是Mean±1.96*Se。則對於兩個樣本(假設樣本1的均數較小),判斷95%CI是否重疊,則需要判斷樣本1的95%CI上限是否大於樣本2的95%CI下限,等價於判斷Mean1+1.96*Se1-(Mean2-1.96*Se2) > 0 是否成立。即Mean2-Mean1<1.96*(Se1+Se2)時,95%CI重疊。
實際上,上述的1.96,是標準正態分布Z0.05/2對應的界值,對應t分布自由度為無窮大的界值。如果使用t/t'檢驗,由於單個樣本區間估計和兩樣本t/t'檢驗時自由度不同,檢驗界值會略有不同,情況比較複雜。
但結論是一樣的,即:如果兩組均數的95%CI不重疊,t檢驗的P值一定小於0.05;但如果兩組均數的95%CI重疊,t檢驗的P值可能大於0.05,也可能小於0.05。
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