Student-t-Test-Rechner (Eine Stichprobe, Welch, Paired)
Student-t-Test-Rechner: eine Stichprobe vs hypothetischer Mittelwert, zwei Stichproben Welch, gepaart, kritische Werte, Konfidenzintervall, zweiseitiger p-Wert.
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Student-t-Test: Definition
Parametrischer Test (Gosset 1908) zum Vergleich von Mittelwerten in kleinen Stichproben mit unbekannter Populationsvarianz, geschätzt aus Daten. Bei Normalverteilung folgt t-Statistik der Student-t-Verteilung mit df Freiheitsgraden.
t = (Statistik - H0_Parameter) / SE.
Testtypen
- Eine Stichprobe: t = (xbar - mu_0)/(s/sqrt(n)), df = n-1.
- Zwei Stichproben Welch: SE = sqrt(s1^2/n1 + s2^2/n2), Welch-Satterthwaite df.
- Pooled Student: nimmt gleiche Varianzen an. df = n1+n2-2.
- Gepaart: t = d_bar/(s_d/sqrt(n)), df = n-1.
Beispiel eine Stichprobe
n=25, xbar=102, s=10, mu_0=100. t=1.0, df=24, p ~ 0.327. Nicht signifikant.
t-Verteilung
- Symmetrisch.
- Schwerere Schwänze als Normal für kleine df.
- df=1 Cauchy.
- df -> unendlich Normal.
- Varianz df/(df-2) für df > 2.
p-Wert
Zweiseitig: 2*P(T>|t|). Via regularisierte unvollständige Beta.
Kritische Werte alpha=0.05
- df=10: 2.228.
- df=20: 2.086.
- df=30: 2.042.
- df=unendlich: 1.96.
Annahmen
- Unabhängigkeit.
- Normalverteilung oder grosses n (ZGS).
- Intervallskala.
- Gleiche Varianz für Pooled.
Fehler Typ I/II und Power
- Typ I (alpha) 0.05.
- Typ II (beta).
- Power (1-beta) 0.80.
- Effektstärke Cohen d.
Konfidenzintervall
KI = xbar +/- t_{alpha/2, df} * s/sqrt(n). Beispiel n=25, xbar=102, s=10: [97.87, 106.13].
Nichtparametrische Alternativen
- Wilcoxon (eine Stichprobe/gepaart).
- Mann-Whitney U.
- Bootstrap.
- Permutationstest.
Mehrfache Tests
- Bonferroni alpha/k.
- Holm-Bonferroni.
- FDR Benjamini-Hochberg.
Geschichte
William Sealy Gosset (1876-1937), Guinness. Pseudonym "Student" 1908 Biometrika. Fisher (1925). Welch (1947) ungleiche Varianzen. Satterthwaite (1946) df.
Rechnermodi
Fünf: eine Stichprobe, zwei Welch, gepaart, kritischer Wert, KI. p-Wert via unvollständige Beta.
Effektstarke, Konfidenzintervalle und statistische Power
Ein t-Test beantwortet, ob ein Unterschied vom Rauschen unterscheidbar ist, aber nicht, wie gross oder wie wichtig dieser Unterschied ist. Fur Letzteres braucht man die Effektstarke, am haufigsten Cohens d, das die Lucke zwischen Mittelwerten in Einheiten der gepoolten Standardabweichung ausdruckt. Ein d von 0,2 gilt konventionell als klein, 0,5 als mittel und 0,8 als gross, und es zu berichten verhindert den haufigen Fehler, einen winzigen, aber statistisch signifikanten Effekt fur bedeutsam zu halten. Ein Konfidenzintervall tragt dieselbe Information in den ursprunglichen Einheiten: das Intervall des Rechners gibt den plausiblen Bereich fur den wahren Mittelwert, und seine Breite vermittelt die Prazision weit besser als ein blosser p-Wert.
Das Spiegelbild der Signifikanz ist die statistische Power, die Wahrscheinlichkeit, dass ein Test einen realen Effekt gegebener Grosse entdeckt. Die Power wachst mit der Stichprobengrosse, der Effektstarke und dem gewahlten Signifikanzniveau und fallt, wenn die Variabilitat steigt. Vor der Datenerhebung fuhren Forscher eine Power-Analyse durch, um die Stichprobengrosse zu finden, die eine akzeptable Chance, meist 80 Prozent, gibt, den interessierenden Effekt zu entdecken. Eine unterpowerte Studie riskiert, einen echten Effekt zu verpassen, und neigt paradoxerweise dazu, die gefundenen Effekte zu ubertreiben. Zusammen verwandeln Effektstarke, Konfidenzintervalle und Power ein blosses Annehmen-oder-Ablehnen-Urteil in eine quantitative Aussage uber Grosse und Zuverlassigkeit.
Einseitig gegen zweiseitig, und den p-Wert lesen
Jeder t-Test beruht auf einer Wahl der Alternativhypothese. Ein zweiseitiger Test fragt, ob sich die Mittelwerte in beide Richtungen unterscheiden, und teilt das Signifikanzniveau auf beide Rander auf; das ist der Standard und der p-Wert, den der Rechner ausgibt. Ein einseitiger Test stellt eine gerichtete Frage, ob ein Mittelwert spezifisch grosser oder spezifisch kleiner ist, und legt das ganze Signifikanzniveau in einen einzigen Rand. Da das den Ablehnungsbereich konzentriert, ist ein einseitiger Test machtiger, wenn die Richtung wirklich im Voraus bekannt ist, aber ihn nach dem Betrachten der Daten zu wahlen erhoht die Falsch-positiv-Rate und gilt als Fehlverhalten. Fur eine symmetrische t-Verteilung ist der einseitige p-Wert einfach die Halfte des zweiseitigen.
Den p-Wert richtig zu deuten ist ebenso wichtig wie ihn zu berechnen. Der p-Wert ist die Wahrscheinlichkeit, eine Teststatistik zu beobachten, die mindestens so extrem ist wie die erhaltene, unter der Annahme, dass die Nullhypothese wahr ist. Er ist nicht die Wahrscheinlichkeit, dass die Nullhypothese wahr ist, noch die Wahrscheinlichkeit, dass das Ergebnis durch Zufall entstand, und eine Schwelle wie 0,05 ist eine Konvention, kein Naturgesetz. Ein Ergebnis knapp unter der Schwelle unterscheidet sich nicht qualitativ von einem knapp daruber, weshalb die moderne Praxis den exakten p-Wert neben einer Effektstarke und einem Konfidenzintervall berichtet statt eines blossen Signifikant-oder-nicht-Etiketts.
Aktualisiert im Juli 2026
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