مواضيع المحاضرة:
background image

Lecture 10 - The t-distribution & t-test   ((Student's t-test))

 

 

 

85 

In a case when the population variance (∂

2

) is unknown & 

the sample size is small (n≤30), we can use the sample 
variance (S

2

) as a best point estimator for ∂

2

 but in this 

situation the distribution will not follow the standard 
normal distribution (Z-distribution) but follow the t-
distribution. 

The characters of t-distribution:- 

1)  It has a mean of zero. 
2)  Symmetrical about the mean. 
3)  
Range between - ∞ & +∞. 
4)  
Compared with the normal distribution, its curve is less 

peaked and higher tails.  

5)  The quantity of (n-1) which is called degree of freedom 

(df) is used in computing S

2

 [There is a different 

distribution for each sample value of (n-1)]. 

6)  The t- distribution approaches normal distribution as (n-1) 

value approaches infinity (increase the sample size).   
 

How can we get the t-value? 

As in standard normal distribution in which we have the 
Z-table, here we have the t-table which depend on the df= 
(n-1) → Row of the table & 

⍺ (probability of error) = t

1 -

 

⍺

/2 

→ column of the table. 

Application of the t-test:   

T-test can be applied for the following situations: (Not 
much different than of Z- test) 

1) 

Is the 

sample mean differs significantly from the 

population mean

. [Small sample size (n≤30), and the 

population variance (∂

2

) is a known]. We use the 

following formula:   

  t=(x-µ) /(S/√n) 

Ex: A certain breeds of rats show a mean weight gain of 
65gm during the first 3 months of life, a sample 16 0f 
these rats was taken and feed a new diet from birth until 
the age of 3 months, the mean weight was 60.75gm with 
S= 3.84gm. Is this mean differ significantly from 
population mean?     

t=(x-µ) /(S/√n) 
= (60.75 – 65) / (3.84/√16)   = -4.43 
From the t-table (

⍺=0.05): t

1 -

 

⍺

/2

   , df =15.   

The difference between x & µ is statistically significant.  

 

 

2)  Comparing the significant difference between two 

samples means

. [Small sample size (n≤30) and the 

population variance (∂

2

) is a known]. We use the 

following formula:            
t=(x

1

- x

2

) - (µ

1

-µ

2

) /√ ([S

2

1

/n

1

] + [S

2

2

/n

2

]) 

df= n

1

+ n

2

 -2 

 Ex: In a comparison between two groups of patients with 
diverticulitis on two different types of treatment n

1

=15, n

2 

=12. The recovery time in hours x

1

=68.4 hrs & S

1

=286 

hrs and x

2

= 83.43 hrs & S

1

=290 hrs. Is the difference 

between the means of hrs is statistically significant? 

t=(x

1

- x

2

µ

1

) - (µ

1

-µ

2

) /√ ([S

2

1

/n

1

] + [S

2

2

/n

2

]) 

= (68.4 -83.43)- 0  /  √  (286/15) + (290/12) = - 2.28   
From the t-table: t

1 -

 

⍺

/2

   , df= n

1

+ n

2

 -2 =25.       (

⍺≤0.05) 

The difference between x

1

 & x

2

 is statistically significant. 

 

3)  Pairing. 

  Many studies are designed to produce observation in pair 

e.g., single individual has pair of reading (before & after), 
for example measurement of BP before and after 
treatment Or when the same volunteers or participants 
pass through 2 different situations (each one has 2 
readings e.g. as for 2 drugs, 2 different doses for the same 
drug, drug and placebo, or rest & exhaustion…). 

To deal with such condition we do: 

a)  We find the difference (d). 
b)  We calculate the differences, and find the mean of 

differences (d). 

c)  We calculate the Sd of the difference using the following 

formula:    
Sd =√ [n ∑d

2

- (∑d)

2

] / [n(n-1)] 

d)  The df =n-1, because we have one sample although 

having two readings. 

e)   To calculate the value of t we use the following formula; 

t= [d- µd] / [Sd/√n] 

 

 

 

 

 

 


background image

Lecture 10 - The t-distribution & t-test   ((Student's t-test))

 

 

 

86 

Ex: In pediatric clinic, a study was done to see the 
effectiveness of certain antipyretic drug   in 12 years old 
children suffering from influenza , their temperature had 
taken immediately before and 1 hr after administration of 
the drug. The following results were found: 

No. 

  Temperature(c

o

) 

before –After 
differences(d) 

d

2

 

before 

After 

1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
11 
12 

39.1 
39.6 
38.3 
39.4 
38.4 
38.2 
39.2 
39.5 
39.3 
39.1 
38.8 
38.6 

37.6 
37.8 
37.9 
38.4 
37.7 
37.9 
38.3 
38.8 
38.2 
38.4 
38.5 
37.9 

1.5 
1.8 
0.9 
1.0 
0.7 
0.3 
0.9 
1.7 
1.1 
0.7 
0.3 
0.7 

2.25 
3.24 
0.81 
1.0 
0.49 
0.09 
0.81 
2.89 
1.21 
0.49 
0.09 
0.49 

 

 

 

∑d=11.6 

∑d

2

=13.86 

                   
d (mean difference) = ∑d / n  = 11.6 / 12   = 0.97 C

o

  

Sd =√ [n ∑d

2

- (∑d)

2

] / [n(n-1)] 

= √ [12(13.86) – (11.6)

 2

 ]\ [12(12-1)] = 0.49 

t= [d- µd] / [Sd/√n] = [0.97-0] / [0.49/√12]  = 6.9 
From the t-table (

⍺≤0.05): t

1 -

 

⍺

/2

   , df =11.   

The difference between before and after is statistically 
significant. 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 198 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل