プール標準偏差計算機

2つの独立標本のプール標準偏差を計算

2つのグループの標本サイズ、平均、標準偏差を入力して、プール標準偏差、t統計量、Cohen's dを計算します。

プール標準偏差計算機
2つの独立標本のプール標準偏差を計算
標本 1
標本 2

プール標準偏差計算機について

プール標準偏差は、2つ(またはそれ以上)の独立標本の標準偏差を重み付き平均したもので、同じ母分散を共有すると考えられるグループを比較する際に使われます。独立標本 t 検定をはじめ、多くの推測統計手法の基礎となる指標です。 プール標準偏差の公式は、sp = √[((n₁−1)s₁² + (n₂−1)s₂²) / (n₁+n₂−2)] です。ここで n₁ と n₂ は標本サイズ、s₁ と s₂ は標本標準偏差です。分母 n₁+n₂−2 は、2標本比較における総自由度を表します。 プール標準偏差は、分散の等質性、つまり両標本が同じ分散を持つ母集団から得られたという仮定に基づきます。この仮定は、プール推定値を使う前に確認する必要があります(例: Levene検定やBartlett検定)。分散が等しくない場合は、分散をプールしない Welch の t 検定が推奨されます。 この計算機は、プール標準偏差に加えて、プール分散 (sp²)、総自由度、2標本の t 統計量、標準化効果量としての Cohen's d も算出します。Cohen's d = (mean₁ − mean₂) / sp は、平均差の実質的な大きさをプール標準偏差の単位で表します。 Cohen's d の目安として、約 0.2 は小さい効果、0.5 は中程度の効果、0.8 以上は大きい効果とされます。これらの基準は、心理学、医学、教育、社会科学での解釈に役立ちます。 プール標準偏差は、2つの平均差の信頼区間計算、研究間の効果量を統合するメタ分析、生産バッチ間のばらつき推定を集約する品質管理にも使われます。 実務での応用には、臨床試験(治療群と対照群の比較)、プロダクト分析の A/B テスト(コンバージョン率の比較)、教育研究(教室間のテスト得点のばらつき比較)、工業品質管理(複数生産ラインの欠陥率推定の統合)などがあります。 ポイント: プール標準偏差は両グループの情報を同時に活用するため、どちらか一方の標本標準偏差だけを使うよりも、共通の母標準偏差をより精密に推定できます。

これらの例は、さまざまな2標本シナリオでプール標準偏差がどのように計算されるかを示します。

入力プール標準偏差状況
n₁=10, x̄₁=50, s₁=2; n₂=15, x̄₂=55, s₂=3sp ≈ 2.669標本サイズが異なり、平均も異なる
n₁=20, x̄₁=30, s₁=4; n₂=20, x̄₂=35, s₂=4sp = 4.000サイズと標準偏差が等しく、単純平均になる
n₁=30, x̄₁=100, s₁=10; n₂=30, x̄₂=105, s₂=12sp ≈ 11.045大きめの標本で、標準偏差が近い
n₁=5, x̄₁=8, s₁=1.5; n₂=8, x̄₂=10, s₂=2sp ≈ 1.824小標本で、大きいグループに重みが寄る

この計算機の使い方

  1. 1つ目のグループについて、標本サイズ (n₁)、平均 (x̄₁)、標準偏差 (s₁) を入力します。
  2. 2つ目のグループについて、対応する値 (n₂, x̄₂, s₂) を入力します。標本サイズは少なくとも 2 必要です。
  3. 「計算」をクリックして、プール標準偏差、プール分散、自由度、t統計量、Cohen's dを計算します。
  4. 等分散の仮定のもとで、プール標準偏差を共通の母標準偏差の最良推定値として解釈します。
  5. t統計量と自由度を t 分布表と照合して統計的有意性を判断するか、Cohen's dで効果量を確認します。

よくある質問

プール標準偏差とは何ですか?
プール標準偏差 (sp) は、2つの独立標本から得られる分散推定値を1つのより精密な推定値にまとめるものです。2つの標本分散を自由度で重み付けした平均であり、両母集団が同じ分散を共有していると仮定します。
プール標準偏差はいつ使うべきですか?
2つのグループ間で分散の等質性を仮定できる場合、たとえば古典的な2標本 t 検定で使用します。予備検定(Levene検定、Bartlett検定)で分散が有意に異なると示された場合は、分散の等しさを必要としない Welch の t 検定を使ってください。
Cohen's d とは何で、どう解釈しますか?
Cohen's d は、平均差をプール標準偏差の単位で表す標準化効果量です。おおよそ 0.2、0.5、0.8 はそれぞれ小・中・大の効果と表現されます。Cohen's d が大きいほど、2つのグループは合成されたばらつきに対してよく分離していることを示します。
なぜ公式では n₁+n₂−2 で割るのですか?
分母 n₁+n₂−2 は、2つの標本平均を推定することで消費される総自由度を表します。自由度を使うことで(n₁+n₂ ではなく)、母分散の不偏推定値が得られます。各標本はプール推定に nᵢ−1 の自由度を寄与します。
プール標準偏差は3つ以上のグループにも使えますか?
はい。プール標準偏差は k 個のグループに拡張でき、公式は sp = √[Σ(nᵢ−1)sᵢ² / Σ(nᵢ−1)] です。この一般化は ANOVA で使われ、単一のプールされた群内標準偏差(平均平方誤差の平方根)が共通分散の推定値として機能します。
標本サイズはプール標準偏差にどう影響しますか?
大きい標本ほど、プール推定で大きな重みを持ちます。n₁ >> n₂ の場合、プール標準偏差は1つ目の標本の分散に強く支配されます。これは、より多くのデータがより信頼できる分散推定を与えるという原則を反映しています。同時に、一方の標本が非常に大きい場合、外れ値や等分散仮定の違反がより大きな影響を持つことも意味します。