两组比较样本量估算(t 检验 / 比例检验)
两组均值比较的每组样本量:
n = 2 × (z₁₋α∕₂ + z₁₋β)² / d²
其中 d = |μ₁ − μ₂| / σ 是标准化效应量(Cohen’s d)。
α = 0.05 时 z₁₋α∕₂ = 1.960,把握度 80% 时 z₁₋β = 0.842,代进去就是常被引用的
n ≈ 15.7 / d²
这个公式在说什么: 样本量和效应量的平方成反比。效应量减半,样本量要变成四倍。 这就是为什么「差异很小但想测出来」代价极高。
用之前必须知道的:
- σ 从哪来? 必须来自预实验或同类文献。拍脑袋填一个 σ,算出来的 n 没有任何意义。
- 这是正态近似,小样本(n < 20)时会略微低估,严谨做法是用 t 分布迭代。 本工具会在结果偏小时提醒。
- 算出来的是「每组」的量,不是总量。动物实验还要在此基础上考虑脱失率。
- 样本量不能事后算。 做完实验发现不显著,再回头算「需要多少只」属于事后功效分析 (post-hoc power),统计上没有意义。样本量必须在实验开始前定。
常见问题
σ 不知道怎么办?
查同类实验的文献,或先做小规模预实验估计。没有可靠的 σ,样本量计算是空的。
算出来每组 3 只,可信吗?
公式上成立,但正态近似在小样本时低估,且 n=3 无法检验分布假设。建议用 t 分布迭代并咨询统计人员。
实验做完不显著,能反算需要多少样本吗?
不能作为结论依据。这属于事后功效分析,统计上没有意义。样本量必须事前确定。