background image

Student’s t test 


background image

Researcher 

Reader 


background image

William S. Gosset  1876 - 1937 


background image

Population 1 
µ 1 

Population 2 
µ 2 

Sample 1  
Ẋ 1, SD1 

Sample 2 
Ẋ 2, SD2 

Two independent samples t test 

Ho:  
H1: 


background image

Example 

• One of the first studies I analyzed was a tumor size study. 

Having an accurate measure of tumor size is extremely 

important because it allows a physician to accurately 

determine if a tumor is growing, shrinking or remaining 

constant. 

• The problem is that often the measurements of the tumor 

size vary from physician to physician. 

• In the past, tumor size was measured using the linear distance 

across the tumor, but this was found to be very variable 

because of the irregular shape of some tumors. A new 

method called the RECIST criteria traces the outside of the 

tumor. The RECIST method was believed to give more 

consistent measures of the volume of the tumor. 


background image

Available data 

• For a portion of the study, a pair of doctors were 

shown the same set of tumor pictures. The volume 
of the tumor was measured by two separate 
physicians under similar conditions.  

• Question of interest: Did the measurements from the 

two physicians significantly differ? 

• If not, then there would be no evidence that the 

volume measurements change based on physician. 


background image

• 20 scans were measured 

by each physician (10 are 
shown here) 

• Measurements in cm

3

 

• What can you say about 

these samples? 

– Two measurement on the 

same person 

– They are related so we 

must account for this 

– Much research in statistics 

deals with how to handle 
correlated data, but in this 
case it is pretty easy 

 

Tumor 

Dr. 1 

Dr. 2 

15.8 

17.2 

22.3 

20.3 

14.5 

14.2 

15.7 

18.5 

26.8 

28.0 

24.0 

24.8 

21.8 

20.3 

23.0 

25.4 

29.3 

27.5 

10 

20.5 

19.7 


background image

Dependent sample 

• We can measure the effect 

of the treatment in each 
person by taking the 
difference 
 
 

• Instead of having two 

samples, we can consider 
our dataset to be one 
sample of differences 

– Just like the one sample 

problem 

 

Tumor  Dr. 1  Dr. 2  Difference 

15.8  17.2  -1.4 

22.3  20.3  2.0 

14.5  14.2  0.3 

15.7  18.5  -2.8 

26.8  28.0  -1.2 

24.0  24.8  -0.8 

21.8  20.3  1.5 

23.0  25.4  -2.4 

29.3  27.5  1.8 

10 

20.5  19.7  0.8 

i

i

i

x

x

d

2

1


background image

Differences 

• Volume from Dr. 1 

– Population mean: 
– Sample mean:  

• Volume from Dr. 2 

– Population mean:  
– Sample mean: 

• Difference 

– Population mean: 

 

– Sample mean: 

 

1

x

2

x

n

d

d

n

i

i

1

2

1

2

1


background image

Distribution of differences 

• Assuming d

i

’s  are normally distributed, can use t-

distribution with n-1 dof where n is the number of 
differences  
 
 

• Standard deviation of differences 

 
 

• Test statistic acts just like one sample 

 

n

s

d

t

d

1

1

2

n

d

d

s

n

i

i

d


background image

Paired t-test 

1) Null hypothesis: No difference between physicians effect 

 
 

2) Two dependent samples; alpha=0.05  
3) Test statistic: t-statistic with dof 

 

4) p-value=0.53 
5) Fail to reject null hypothesis 
6) Conclusion: there is no evidence of a difference in tumor 

volume measurement based on physician 

0

:

2

1

2

1

0

dr

dr

dr

dr

H

646

.

0

20

66

.

1

24

.

0

n

s

d

t

d


background image

A researcher investigate whether children exhibit 
a higher number of aggressive acts after watching 
a violent television show. The number of 
aggressive acts for the same 10 participants 
before and after watching the show are as 
follows: 
(a) Subtracting before-scores from after-scores, 
what are H

0

 and H

a

? (b) Compute t

obt

. (c) With 

a

 = 

.05, what is t

crit

? (d) What should the researcher 

conclude about this relationship? (e) Compute 
the appropriate confidence interval. (f) If you 
want to understand children’s aggression, how 
important is it to consider whether they watch 
violent television shows? 

After  Before 


background image

Difference Scores 

After  Before  D 

5-4=+1 

6-6=0 

4-3=+1 

4-2=+2 

7-4=+3 

3-1=+2 

2-0=+2 

1-0=+1 

4-5=-1 

3-2=+1 

Difference scores can be 
calculated by subtracting before-
after or after-before. The same 
answer will be obtained (opposite 
sign though). I personally choose 
the order which creates the 
fewest negative numbers. When 
we interpret the results we need 
to be careful to remember the 
order we used. 


background image

(a) Subtracting before-
scores from after-scores, 
what are H

0

 and H

a

 
H

0

 
H

a

9-4a 

After  Before  D 

5-4=+1 

6-6=0 

4-3=+1 

4-2=+2 

7-4=+3 

3-1=+2 

2-0=+2 

1-0=+1 

4-5=-1 

3-2=+1 

0

D

0

D


background image

(b) Compute t

obt

S

D = 1+0+1+2+3+2+2+1+-1+1=12 

S

D

2

 = 1

2

 + 0

2

 + 1

2

 + 2

2

 + 3

2

 + 2

2

 + 2

2

 + 

1

2

 + -1

2

 + 1

2

 = 26 

N = 10 
 

After  Before  D 

5-4=+1 

6-6=0 

4-3=+1 

4-2=+2 

7-4=+3 

3-1=+2 

2-0=+2 

1-0=+1 

4-5=-1 

3-2=+1 

2

.

1

10

12

S

N

D

D


background image

(b) Compute t

obt

After  Before  D 

5-4=+1 

6-6=0 

4-3=+1 

4-2=+2 

7-4=+3 

3-1=+2 

2-0=+2 

1-0=+1 

4-5=-1 

3-2=+1 

29

.

1

1

10

10

12

26

1

)

(

2

2

2

2

S

S

N

N

D

D

s

D

135

.

1

29

.

1

2

D

D

s

s

359

.

10

135

.

1

N

s

s

D

D

34

.

3

359

.

0

2

.

1

D

D

obt

s

D

t


background image

(c) With 

a

 = .05, what is t

crit

?  

 
n

D

 = 10 

df = n – 1 = 9 
 
Researcher predicts higher aggressive acts after 
watching violence, therefore, this is a one-tailed 
test. 
 
t

crit

(9)

a

=.05

 = +1.833  

 


background image

(d) What should the researcher conclude about this 
relationship? 
 
Since the t

obt

 is in the tail created by t

crit

, we reject H

0

 and 

conclude the results are significant. In the population, 
children exhibit more aggressive acts after watching the show 
(with 

 about 3.9) than they do before the show (with 

 

about 2.7). 


background image

You investigate whether the older or 

younger male in pairs of brothers tend to 
be more extroverted. You obtain the 
following extroversion scores: 

(a) What are H

0

 and H

a

? (b) Compute t

obt

(c) With 

a

 = .05, what is t

crit

? (d) What 

should you conclude about this 
relationship? (e) Is this a scientifically 
informative relationship? 

Younger  Older 

10 

18 

11 

17 

18 

19 

12 

16 

15 

15 

13 

19 

19 

13 

15 

20 


background image

(a) What are H

0

 and H

a

 
 
H

0

 
H

a

Younger  Older 

10 

18 

11 

17 

18 

19 

12 

16 

15 

15 

13 

19 

19 

13 

15 

20 

0

D

0

D


background image

(b) Compute t

obt

S

D = 8 + 6 + 1 + 4 + 0 + 6 + (-6) + 5 = 24 

S

D

2

 = 8

2

 + 6

2

 + 1

2

 + 4

2

 + 0

2

 + 6

2

 + (-6)

2

 + 5

2

 = 214 

N = 8 

Younger  Older  D 

10 

18 

11 

17 

18 

19 

12 

16 

15 

15 

13 

19 

19 

13 

-6 

15 

20 

3

8

24

S

N

D

D

29

.

20

1

8

8

24

214

1

)

(

2

2

2

2

S

S

N

N

D

D

s

D

50

.

4

29

.

20

2

D

D

s

s

592

.

1

8

50

.

4

N

s

s

D

D

88

.

1

592

.

1

0

3

D

D

obt

s

D

t


background image

(c) With 

a

 = .05, what is t

crit

 
n

D

 = 8 

df = n – 1 = 7 
The researcher did not predict whether older or younger 

siblings would be more extraverted, therefore, this is a two-
tailed test. 

 
t

crit

(7)

a

=.05

 = +2.365 

 


background image

(d) What should you conclude about this relationship? 
 
Since the t

obt

 does not fall in the regions of rejection created 

by t

crit

, we conclude the results are not significant, we have 

no evidence of a relationship. In the population, neither 
older nor younger brothers are significantly more 
extraverted than the other. 


background image

(e) Is this a scientifically informative relationship? 
 
We cannot determine effect size with a nonsignificant result 

because we do not know if a relationship exists or not. 


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 12 عضواً و 176 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