- 爱尔兰都柏林的健力士啤酒厂(Guinness Brewery)。酒厂规定员工不允许公开发表研究论文,担心商业机密外泄;
- 1900 前后,当时做质量检验、原料检测时,样本量很小(n 很小)。使用经典正态 Z 检验的前提:总体标准差 σ 已知。在健力士啤酒厂工作的William Sealy Gosset发现,用样本标准差代替总体后,统计量不再服从标准正态分布;尾部更厚,如果继续用正态临界值,会高估显著性;
1908:Gosset用笔名 Student 发表论文《The Probable Error of a Mean》
- 他通过大量蒙特卡洛模拟(手工抽样,没有计算机!),得到这个新分布;
- 推导出小样本下统计量 的抽样分布;
- 给出早期 t 临界值表。
这篇文章给出的分布,后世称为 Student t 分布。 ⚠️注意:戈塞特没有严格数学证明,是通过实验模拟发现分布形态。
1912:R. A. Fisher 看到 Student 的论文,给出了 t 分布的完整理论推导,建立了 t 分布的概率密度函数,并且定义了自由度(degrees of freedom)这个核心概念。
- 戈塞特本人并没有使用 “t” 这个符号;t 这个符号是 Fisher 命名的
- Fisher 把 t 分布整合进假设检验框架;
- 拓展到两组均值比较、方差分析体系;
所以历史描述:Gosset 发现 t 分布,Fisher 完成理论证明并推广应用。 Gosset 和 Fisher 长期书信交流,两人是重要学术伙伴。
1925:Fisher《Statistical Methods for Research Workers》,收录 t 检验、t 表。
- t 分布从小样本实验的小众工具,变成农学、生物、工业实验的标准方法。
- t 表不断扩充,不同自由度的临界值陆续补齐。
1938:Welch t 检验
- Welch 修正双样本 t 检验,取消方差齐性假设,得到近似自由度,就是 Minitab 里的 “不假定等方差” t 检验,解决两组方差不等时的均值比较;
- 拓展到回归:用 t 分布做回归系数显著性检验;
- 稳健 t、非对称 t 分布等衍生版本;
- 计算机时代:软件直接计算 t 分布 P 值,不再依赖查表。
- :样本均值;:目标总体均值
- :样本标准差;样本量;自由度
- 单样本 t 检验:样本均值和目标总体均值比较,σ 未知;
- 独立双样本 t 检验:两组均值比较(分方差齐 / 方差不齐两种);
- 方差齐:合并方差,\(df=n_1+n_2-2\)
- 方差不齐:Welch t 检验,近似自由度;
- 配对 t 检验:配对前后差值,对差值做单样本 t;
- 回归系数显著性检验:回归里检验系数是否不等于 0;
- 总体均值的置信区间,σ 未知时,用 t 分位数代替 Z。