Prueba t de Student

Por el equipo de promedio.net · Actualizado el

La prueba t es una prueba de hipótesis para comparar medias cuando la desviación estándar de la población no se conoce y se estima con los datos. Se basa en la distribución t de Student, que se parece a la normal pero tiene colas más gruesas, para compensar la incertidumbre extra de estimar σ. Hay tres versiones principales: la de una muestra (¿la media difiere de un valor de referencia?), la de muestras pareadas (¿cambió la media de las mismas personas entre antes y después?) y la de dos muestras independientes (¿difieren las medias de dos grupos distintos?). Con muestras grandes, sus resultados se acercan a los de la prueba z.

Fórmulas

Una muestra: t = x̄ − μ₀s / √n, gl = n − 1

Pareada: t = d̄sd / √n, gl = n − 1

Welch: t = x̄₁ − x̄₂√(s₁²/n₁ + s₂²/n₂)

Los grados de libertad de Welch se calculan con una fórmula de aproximación (Welch-Satterthwaite) y no suelen ser enteros. La versión «clásica» de dos muestras supone varianzas iguales y usa gl = n₁ + n₂ − 2; la de Welch no necesita ese supuesto y es la recomendada por defecto.

Cómo elegir la versión

  1. ¿Comparas con un valor fijo? Una muestra.
  2. ¿Cada dato de un grupo tiene una pareja natural en el otro (la misma persona antes y después, gemelos, ojo izquierdo y derecho)? Pareada.
  3. ¿Son personas o unidades distintas en cada grupo? Dos muestras independientes, con Welch.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: antes y después de un curso (pareada)

Seis alumnos presentaron un examen antes y después de un curso:

AlumnoAntesDespuésDiferencia
16.57.00.5
27.07.80.8
35.56.10.6
48.08.20.2
56.06.90.9
67.57.60.1
  • Media de las diferencias: d̄ ≈ 0.517. Desviación estándar: sd ≈ 0.319.
  • Error estándar: 0.319 ÷ √6 ≈ 0.130.
  • t = 0.517 ÷ 0.130 ≈ 3.97, con 5 grados de libertad.
  • Valor t crítico bilateral al 5 % con 5 gl: 2.571. Como 3.97 > 2.571, se rechaza H₀. Valor p ≈ 0.011.

Los seis alumnos mejoraron, aunque poco; como cada uno se compara consigo mismo, la variación entre alumnos desaparece y la prueba detecta el cambio. Sin grupo de comparación, no se puede atribuir toda la mejora al curso (podría ser práctica o regresión a la media).

Ejemplo 2: dos grupos independientes (Welch)

Grupo A: 10 alumnos, media 82, s = 6. Grupo B: 12 alumnos, media 76, s = 9.

  • Términos de varianza: 6² ÷ 10 = 3.6 y 9² ÷ 12 = 6.75. Error estándar: √(3.6 + 6.75) ≈ 3.217.
  • t = (82 − 76) ÷ 3.217 ≈ 1.87.
  • Grados de libertad de Welch: ≈ 19.2.
  • Valor p bilateral ≈ 0.078. No significativo al 5 %.

Con la versión de varianzas iguales se obtiene t ≈ 1.80 y p ≈ 0.087: parecido, pero no idéntico. Una diferencia de 6 puntos puede ser real, pero con estos tamaños y esta dispersión no se distingue del azar.

Supuestos

Cuándo no usarla

Errores comunes

En Excel: =PRUEBA.T(A2:A7,B2:B7,2,1) da el valor p de la prueba pareada bilateral; el último argumento es 2 para varianzas iguales y 3 para Welch (en España, con ;).