sollten nur durchgeführt werden, wenn eine klare à priori Hypothese vorliegt. Eineneinseitigen Test durchzuführen, weil ein zweiseitiger zu einem nicht signifikanten Resultatgeführt hat, ist „wissenschaftlich verboten“.Beispiel 2:n = 100, x = 69,1) H 0 : m £ 068H 1 : m 1> 68sˆ = 3.1x2) einseitiges Signifikanzniveau α = .05sˆx3.13) sˆ = = = 0. 31xn 100( x - m ) 69 - 68t =0 = 3.23sˆ0.31=dfx= n -1= 994) Akzeptanzregion H 0 (1 – α) :; ta] = [– ∞; 1.66][-¥ ( 1-), df = 99bzw.p = 1 - p(t ) = 1-.999= .001( 3.23,99)Mit Hilfe dieser Gegebenheiten lässt sich um jeden empirisch gefundenen Mittelwert x<strong>einer</strong> einzelnen Stichprobe auch ein Konfidenzintervall CI berechnen, zwischen <strong>des</strong>senGrenzen der Mittelwert der m Population mit <strong>einer</strong> Wahrscheinlichkeit von (1–α) erwartetwerden kann. Hierzu wird das Produkt <strong>des</strong> t-Werts (mit den entsprechendenFreiheitsgraden) für einen auf dem Signifikanzniveau α von 0 verschiedenen Mittelwert unddem empirischen Standardfehler <strong>des</strong> Mittelwerts vom empirischen Mittelwert x subtrahiertbzw. addiert:CI = x ± t sˆ(5)-bzw.Beispiel 3:n = 100, x = 69,sˆ = 3.1x1) Konfidenzintervall (1 – α) = .95sˆx3.12) sˆ = = = 0. 31xn 100df = n -1= 99x( 1 a / 2)×3) 95 %-CI:x t ˆ( 1 a / 2),99× s = 69 ± 1.98×0.31 = 69 ± 0.615± - xbzw.68.385 < m < 69.615x- t × sˆ < m < x + t × sˆ(6)( 1- a / 2) x(1-a/ 2)x6
Im obigen Beispiel liegt bei <strong>einer</strong> Stichprobe von n = 100 mit einem empirischen Mittelwertvon 69 und <strong>einer</strong> geschätzten Populationsstandardabweichung von 3.1 der Mittelwert derPopulation mit <strong>einer</strong> Sicherheit von 95 % zwischen 68.38 und 69.62. Anders ausgedrücktheißt das auch, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Populationsmittelwert außerhalbdieses Intervalls liegt, nur 5 % beträgt. Man spricht in diesem Fall von einem (zweiseitigen)a-Niveau von 5 %. Wäre die Stichprobe bei gleichen Kennwerten jedoch n = 500 groß, lägeder Populationsmittelwert bei gleichem a-Niveau von 5 % außerhalb von 68.73 und 61.27.Das liegt daran, dass die Streuung der Kennwerteverteilung mit wachsenderStichprobengröße schmaler wird (vgl. Tabelle 1).Die Größe <strong>des</strong> geschätzten Werteintervalls hängt von 3 Parametern ab:– dem geforderten a-Niveau: mit größerem a (d.h. geringerer Sicherheit) wird dasWerteintervall, in dem der Populationsmittelwert liegen kann größer;– der Stichprobenstreuung: mit geringerer Standardabweichung der Stichprobenwerte wirddas Werteintervall, in dem der Populationsmittelwert liegen kann, kl<strong>einer</strong>;– der Stichprobengröße: mit wachsender Stichprobengröße wird das Werteintervall, indem der Populationsmittelwert liegen kann, kl<strong>einer</strong>.1.3.2 Zweistichproben t-Test zur Inferenz <strong>des</strong> Unterschieds zweier Populationsmittelwerteanhand von zwei unabhängiger StichprobenIn ähnlicher Weise kann das Wissen um die Verteilungsform der Stichprobenkennwertebenutzt werden, um zu bestimmen, wie wahrscheinlich es ist, dass zwei <strong>Mittelwerte</strong> zurgleichen Population von Werten gehören. Hierzu werden zwei Hypothesen aufgestellt: EineNullhypothese H 0 , die besagt, dass die <strong>Mittelwerte</strong> der Populationen sich nichtunterscheiden (d.h. sie stammen aus <strong>einer</strong> Population), und die Alternativhypothese H 1 , diedann besagt, dass die <strong>Mittelwerte</strong> sich unterscheiden (d.h. sie entstammen aus zweiverschiedenen Populationen). Wie die <strong>Mittelwerte</strong> x von (theoretisch unendlich vielen)Stichproben aus <strong>einer</strong> Population sind auch die Mittelwertsdifferenzen ( x - x ) von1 2(theoretisch unendlich vielen) Stichproben aus zwei Populationen mit den <strong>Mittelwerte</strong>n m 1und m 2 normalverteilt, in diesem Fall um die Mittelwertsdifferenz ( m - m ). Die entsprechendeStandardabweichung der Differenzen1 2ist:ss ˆdiff= +(7)n n2 2sˆˆ1 2Analog folgt die Verteilung der Differenzen der theoretisch bekannten t-Verteilung, wenndie Populationsvarianzen aus den Werten der Stichproben geschätzt werden; der t-Wert berechnetsich dann als:( x - x ) - ( m - m )1 2 1 2t = (8)2 2sˆsˆ1 2+n n(wird m - m als 0 angenommen, vereinfacht sich die Formel entsprechend).1 21Anmerkung: Abhängig von der Annahme homogener Varianzen der Stichproben (bzw.Gruppen) gibt es zwei Möglichkeiten, den Standardfehler der Mittelwertsdifferenz zu1227