统计学知识之三——假设检验常用工具应用(双样本T,配对T)
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双样本t检验(独立样本t检验)是一种假设检验方法,用于比较两个独立样本的均值是否有显著差异。在制药工艺方面,我们可以通过双样本t检验来比较两种不同生产工艺对药物活性成分含量的影响。

假设我们有两种生产工艺A和B,我们想要检验这两种工艺在药物活性成分含量上是否存在显著差异。我们分别从使用工艺A和工艺B生产的药物中随机抽取了10个样本,测量它们的活性成分含量。以下是活性成分含量数据(单位:mg):

工艺A:102, 105, 99, 98, 100, 103, 104, 101, 107, 96 工艺B:110, 108, 107, 109, 106, 111, 104, 112, 105, 113

在这个例子中,我们进行双样本t检验。零假设(H0)是两种工艺生产出的药物活性成分含量没有显著差异,即两个总体的均值相等。备选假设(H1)是两种工艺生产出的药物活性成分含量存在显著差异,即两个总体的均值不等。

我们首先分别计算两个样本的均值(x̄₁ 和 x̄₂)和标准差(s₁ 和 s₂)。使用上述数据,我们得到:x̄₁ = 101.5 mg s₁ ≈ 3.44 mg x̄₂ = 108.5 mg s₂ ≈ 3.01 mg

接下来,我们计算两个样本的均值差(x̄₁ - x̄₂ = -7 mg)和合并标准差(s_pooled)。s_pooled 的计算公式为:

s_pooled = √[((n₁ - 1) * s₁² + (n₂ - 1) * s₂²) / (n₁ + n₂ - 2)]

在我们的例子中,n₁ 和 n₂ 都等于10。计算得到:

s_pooled ≈ 3.23 mg

然后,我们计算t值:

t = (x̄₁ - x̄₂) / (s_pooled * √(1/n₁ + 1/n₂)) = (-7) / (3.23 * √(1/10 + 1/10)) ≈ -6.17

计算出t值后,我们可以查找相应的p值。由于我们的备选假设是不等于,所以我们进行双侧检验。在这种情况下,p值非常接近0,远小于显著性水平(如0.05),因此,我们拒绝零假设,认为两种工艺生产出的药物活性成分含量存在显著差异。具体来说,工艺B生产出的药物活性成分含量较高。这表明,在本次实验中,工艺B可能更适合生产含有更高活性成分的药物。


然而,在实际应用中,我们还需要考虑其他因素,如成本、可靠性和生产速度等,以便在各种因素之间进行权衡并确定最佳的生产工艺。同时,也需要确保所收集的数据满足双样本t检验的假设,例如正态分布和方差齐性。如果这些假设不成立,我们可能需要考虑其他类型的检验方法,如Mann-Whitney U检验或Welch's t检验。                      使用统计软件计算可以得到更多的信息以便进一步分析  配对t检验(也称为相关样本t检验)是一种假设检验方法,用于比较两组相关样本之间的均值是否有显著差异。在制药工艺方面,我们可以使用配对t检验来比较同一批次药物在不同条件下的稳定性。


假设我们想要检验一种药物在两种不同的储存条件(条件A和条件B)下30天后的有效成分含量是否有显著差异。我们从同一批次药物中抽取10个样本,将每个样本一分为二,分别存放在条件A和条件B下。30天后,我们测量每个样本在两种条件下的有效成分含量。以下是有效成分含量数据(单位:mg):

条件A:102, 98, 100, 95, 97, 101, 99, 96, 100, 98
条件B:100, 97, 99, 93, 95, 99, 97, 94, 98, 96

在这个例子中,我们进行配对t检验。零假设(H0)是两种储存条件下药物有效成分含量没有显著差异,即两组样本的均值之差为0。备选假设(H1)是两种储存条件下药物有效成分含量存在显著差异,即两组样本的均值之差不为0。

我们首先计算两组样本的差值(d):= [2, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]


接着,我们计算差值的均值(d̄)和标准差(s_d):

d̄ = 1.8 mg
s_d ≈ 0.63 mg

然后,我们计算t值:

t = d̄ / (s_d / √n) = 1.8 / (0.63 / √10) ≈ 8.53

计算出t值后,我们可以查找相应的p值。由于我们的备选假设是不等于,所以我们进行双侧检验。在这种情况下,p值接近0,远小于显著性水平(如0.05),因此我们拒绝零假设,认为在两种储存条件下,药物有效成分含量存在显著差异。具体来说,条件A下的有效成分含量较高。需要注意的是,配对t检验依赖于数据满足正态分布假设。在实际应用中,我们可能需要对差值数据进行正态性检验,以确保检验的有效性。如果正态分布假设不成立,我们可以考虑使用非参数方法,如Wilcoxon符号秩检验,以进行相关样本的比较。

此外,在得出结论时,我们需要考虑实际应用场景。在这个例子中,条件A下药物的有效成分含量显著高于条件B,这可能意味着条件A更适合储存这种药物。但是,在制定储存建议时,还需要考虑其他因素,如成本、环境影响和可行性等。通过综合分析这些因素,我们可以为药物制定最佳的储存条件和方案。                                                   使用统计软件计算: