やさしい F検定の解説! 新人技術者・理系学生向けのF検定入門ガイド

走る園児
走る園児

こんにちは!

今回は、F検定(Fけんてい)についてわかりやすく解説します。


「分散を比べる検定」と聞くと一瞬で眠くなる人も多いと思いますが、

今回は身近な例と計算つきで、面白く学べる内容にしました!


そもそもF検定ってなに?

F検定は、2つのグループのデータの「ばらつき(分散)」が同じかどうかを調べる検定です。

たとえば

  • AクラスとBクラスで、数学のテストの点数にばらつきの差があるか?

  • 機械Aと機械Bが作る部品の精度に違いがあるか?

など、「どっちが安定している(=分散が小さい)?」を調べたいときに使います。


事例:A班とB班で部品の精度に差があるか?

ある工場で、A班とB班が同じ部品を作っています。


それぞれの班で5つずつ部品を測定してみました。

A班の長さ(mm)100.2100.4100.3100.1100.0
B班の長さ(mm)100.0100.5100.8100.3100.4

目で見ると、B班の方がばらついていそうです。


これを「感覚」ではなく「数式」で確かめてみましょう!


Step1:分散を求めよう

まずは、それぞれの班の分散を計算します。

A班の平均

 

実際に計算をしてみよう

 

A班の分散

実際に計算してみよう

 

B班の平均

実際に計算してみよう

B班の分散

実際に計算してみよう

 


Step2:F値を求める

F検定では、大きい方の分散 ÷ 小さい方の分散を計算します。

F=0.0850.025=3.4F = \frac{0.085}{0.025} = 3.4


Step3:F分布表で「有意差」があるかを確認

F値が「偶然とは思えないほど大きいか」を判断するには、**F分布表(自由度)**を見ます。

今回は、

  • A班の自由度:5 – 1 = 4

  • B班の自由度:5 – 1 = 4

  • 有意水準(よく使う5%)でのFの基準値 ≒ 6.39(F(4,4))

となります。

結論:

  • 計算したF値 = 3.4

  • F分布表の基準値 = 6.39

  • 3.4 < 6.39 → 有意差なし


最終的な判断:分散に差は「ない」と考えられる

A班とB班のばらつきに明確な差はないということになります。


つまり、「どちらの班も同じくらい安定して作業している」と言えそうですね!


補足:なぜ「分散の比」なの?

F検定の「F」は、**Fisher(フィッシャー)**という統計学者の名前が由来。
彼は、「分散の比にはF分布という分布がある」と見つけました。

この検定のおかげで、「感覚的なばらつきの違い」を数値で証明できるようになったのです。


まとめ

ポイント内容
検定の目的2つのグループの分散に差があるかを調べる
計算方法大きい分散 ÷ 小さい分散
判断方法F分布表と比べて、有意差があるか判断

おまけ:F検定はどんなときに使う?

  • t検定の前に、「分散が等しいか」を調べたいとき

  • 製品の品質安定性を比較したいとき

  • 実験での測定誤差を比べたいとき

など、F検定は地味だけど超重要な検定です!


走る園児
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「分散」とか「検定」とか聞くと難しそうですが、

実際には「ばらつきに差があるか」を確認するだけです。


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