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曼-惠特尼U检验

曼-惠特尼U检验

曼-惠特尼U检验又称“曼-惠特尼秩和检验”,是由H.B.Mann和D.R.Whitney于1947年提出的。它假设两个样本分别来自除了总体均值以外完全相同的两个总体,目的是检验这两个总体的均值是否有显着的差别

基本介绍

中文:曼-惠特尼U检验外文名:Mann-Whitney U test提出时间:1947年又称:曼-惠特尼秩和检验术语来源统计

定义

曼-惠特尼U检验(Mann-Whitney U test),又称曼-惠特尼秩和检验,可以看作是对两均值之差的参数检验方式的T检验或相应的大样本正态检验的代用品。由于曼-惠特尼秩和检验明确地考虑了每一个样本中各测定值所排的秩,它比符号检验法使用了更多的信息

步骤

检测方法具体步骤如下:
一步:将两组样本数据混合,并按照数据大小的升序编排等级。最小的数据等级为1,第二小的数据等级为2,以此类推(注意,如果混合后的数据中存在相等的情况,那幺相同数据的等级值应该是相同的,并取未经排名的数组中的平均值。如数据{3, 5, 5, 9},那幺他们的等级值应该是{1, 2.5, 2.5, 4}。)
第二步:分别求出两个样本的等级和R1,R2
三步:假设n1 = “一号样本观察值的项数”;n2 = “二号样本观察值的项数”;R1 = “一号样本各项等级和”;R2 = “二号样本中各项等级和”。那幺U1, U2计算公式分别如下所示:
U1=R1-n1*(n1+1)/2
U2=R2-n2*(n2+1)/2
那幺 U1与U2之和的计算公式如下所示,
U1+U2=R1+R2-(n1*(n1+1)+n2*(n2+1))/2
设2组样本总共数据有N 个,即 N = n1 + n2,又因为R1 + R2 = N(N + 1)/ 2 ,代入上式,可得
U1+U2=n1*n2
选择U1U2 中最小者与临界值 比较,当U < 时,拒绝H0,接受H1
在原假设为真的情况下,随机变数 U 的均值和方差分别为:
E(U)=n1*n2/2 D(u)=n1*n2*(n1+n2+1)/12
n1n2 都不小于 10 时,随机变数近似服从常态分配
第四步:作出判断
第一个总体的均值为 u1第二个总体的均值为 u2,则有:
1)Ho:u1 ≤ u2,H1:u1 >u2 if Z< -Za, 拒绝 Ho;
2)Ho:u1 ≥ u2,H1:u1 < u2 if Z> -Za, 拒绝 Ho;
3)Ho: u1 = u2, H1:u1 != u2 if Z> -Za / 2,拒绝 Ho。

套用举例

下面是两种不同加工方式的菜粕在黄牛瘤胃内培养16h的乾物质降解率,用曼-惠特尼U检验比较其有无差异
两种加工方式的菜粕瘤胃培养16h的乾物质降解率(%)
预压浸出组
等级排序
螺旋热榨组
等级排序
39.33
3
42.91
5
44.10
8
44.69
10
35.89
1
44.54
9
43.35
6
45.31
11
47.61
13
37.73
2
43.71
7
48.75
14
46.71
12
41.85
4
先按照大小顺序排列等级(见上表),而后计算W1 = 38,W2 = 67,n1 = 6,n2 = 8。
假设两种菜粕的16h瘤胃乾物质降解率除了平均水平以外在其它方面无差异,即检验:
H0:两种菜粕的16h瘤胃乾物质降解率无差异;
H1:两种菜粕的16h瘤胃乾物质降解率有差异。
计算U值:
U1=17 U2=31
U1较小选取U1Uα(α=0.05)比较,通过查表(附表)可知Uα = 8,U1> Uα,即接受H0,认为两种加工方式的菜粕瘤胃培养16h的乾物质降解率无显着差异。

附表

-惠特尼检验U的临界值表
(仅列出单侧检验在0.025或双侧检验在0.05处的U临界值)
n2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
n1
1
2
0
0
0
0
1
1
1
1
3
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
4
0
1
2
3
4
4
5
6
7
8
9
10
5
0
1
2
3
5
6
7
8
9
11
12
13
14
6
1
2
3
5
6
8
10
11
13
14
16
17
19
7
1
3
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
8
0
2
4
6
8
10
13
15
17
19
22
24
26
29
9
0
2
4
7
10
12
15
17
20
23
26
28
31
34
10
0
3
5
8
11
14
17
20
23
26
29
33
36
39
11
0
3
6
9
13
16
19
23
26
30
33
37
40
44
12
1
4
7
11
14
18
22
26
29
33
37
41
45
49
13
1
4
8
12
16
20
24
28
33
37
41
45
50
54
14
1
5
9
13
17
22
26
31
36
40
45
50
55
59
15
1
5
10
14
19
24
29
34
39
44
49
54
59
64

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