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群の標本サイズ、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加重平均したもので、同じ母分散を共有する群を比較するときに使われます。独立標本 t 検定や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。分母の 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、つまり両方の標本が同じ分散を持つ母集団から得られていることを仮定します。この仮定は、プール推定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。
この計算機では、プールSD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 を表示します。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つの平均の差に対する信頼区間の計算、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。
実用例には、臨床試験(治療群と対照群の比較)、製品分析での 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。
覚えておきたい点として、プール標準偏差は両群の情報を同時に活用するため、個々の標本標準偏差のどちらか一方よりも、共通の母標準偏差をより精密に推定できます。
例
以下の例は、さまざまな2標本の状況でプール標準偏差がどのように計算されるかを示しています。
| 入力 | プールSD | 文脈 |
|---|---|---|
| n₁=10, x̄₁=50, s₁=2; n₂=15, x̄₂=55, s₂=3 | sp ≈ 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=4 | sp = 4.000 | サイズとSDが等しく、単純平均になる |
| n₁=30, x̄₁=100, s₁=10; n₂=30, x̄₂=105, s₂=12 | sp ≈ 11.045 | 大きめの標本で、SDが近い |
| n₁=5, x̄₁=8, s₁=1.5; n₂=8, x̄₂=10, s₂=2 | sp ≈ 1.824 | 小標本で、大きい群に重みが寄る |
この計算機の使い方
- 第1群の標本サイズ (n₁)、平均 (x̄₁)、標準偏差 (s₁) を入力します。
- 第2群の対応する値 (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。
- 「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。
- 等分散の仮定のもとで、プールSDを共有母集団の標準偏差の最良推定値として解釈します。
- 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た分散推定値を、単一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、両方の母集団が同じ基礎分散を持つことを仮定します。
プール標準偏差はいつ使うべきですか?
2群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 検定でプール標準偏差を使います。事前検定(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・大の効果と慣例的に表現されます。Cohen's d が大きいほど、2群は合計し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ために使われた総自由度を表します。n₁+n₂ ではなく自由度を使うことで、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群以上にも使えますか?
はい。プール標準偏差は、式 sp = √[Σ(nᵢ−1)sᵢ² / Σ(nᵢ−1)] により k 群へ拡張できます。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SDは第1標本の分散に強く支配されます。これは、データが多いほど分散推定が信頼しやすいという原則を反映しています。また、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。