第五章 方差分析(第二节)
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第十讲 第五章 方差分析2
B与C比：23-18=5<5.07，不显著
D与C比：24-18=6>5.23，显著
结论：只有处理D和C的差异在a=0.05水平显著， 其余皆不显著。
2.q检验：
q检验与SSR检验相似，其区别仅在a，而是查qa。
查qa值后，即有:
LSR= s x ×qa
3.各方法的异同
课堂练习：完全随机试验设计试验结果的统计分析
.
[例4] 研究6种氮肥施用方法(K=6)对小麦的效应,每种施 肥方法种5盆小麦(n=5),完全随机设计,最后测定它们的含 氮量,其结果如下表.试作方差分析
表 6种施肥法小麦植株含氮量
处理
施 12
氮法 34 5
6 总和
2.9 4 2.6 0.5 4.6 4
第五章 方差分析2 三、多重比较
F检验是一个整体的概念。仅能测出不同处理效应的平均 数的显著差异性。但是，是否各个平均数间都有显著差异性？ 还是仅有部分平均数间有显著差异而另一部分平均数间没有 显著差异？它不曾提供任何信息。
要明确各个平均数间的差异显著性，还必须对各平均数 进行多重比较。
多重比较的方法主要有两大类： （一）LSD法：t检验法 （二）LSR法：分为SSR法、q检验法
表8 新复极差检验的LSR值
p
2
3
4
5
SSR0.05 SSR0.01 LSR0.05 LSR0.01
2.92 3.96 0.304 0.412
3.07 4.14 0.319 0.431
3.15 4.24 0.328 0.441
3.22 4.33 0.335 0.450
6 3.28 4.39 0.341 0.457
(二)平方和分解
5章 方差分析
检验或F检验，两个以上样本均数的比较只能用F检验。 2、回归方程的线性假设检验；
3、检验两个或多个因素间有无交互作用。
应用条件（P63）
1、各个样本是相互独立的随机样本； 2、各个样本来自正态总体； 3、各个处理组的总体方差方差相等， 即方差齐。
不满足应用条件时处理方法
1、进行变量变换，以达到方差齐或 正态的要求；
H0:三种卡环抗拉强度的总体均数相等；各区组 卡环抗拉强度的总体均数相等
H1:三种卡环抗拉强度的总体均数不全相等；各 区组卡环抗拉强度的总体均数不全相等
0.05
2、计算F值
方差分析表
──────────────────────────
变异来源 SS
V
MS
F
──────────────────────────
2、如果方差分析无差别，分析结束。
多样本均数之间的多重比较
两两比较，又称基于方差分析的后续 检验（post hoc test）。
LSD-t检验和SNK检验
多个样本均数的比较一般分为两种情况:
①证实性实验研究:在设计阶段就根据研究目的或专业 知识决定某些均数间的两两比较，例如多个处理组与 对照组的比较，处理后不同时间与处理前的比较等。
MS组内 2
1 nA
1 nB
a 指样本均数排序后，比较的两组间包含的组数。
例5-3，SNK多重比较：
处理组
甲组
乙组
丙组
丁组
xi
ni
组次
0.2913 8 1
1.0200 8 2
2.1488 8 3
2.2650 8 4
S xA xB
MS组内 2
3、检验两个或多个因素间有无交互作用。
应用条件（P63）
1、各个样本是相互独立的随机样本； 2、各个样本来自正态总体； 3、各个处理组的总体方差方差相等， 即方差齐。
不满足应用条件时处理方法
1、进行变量变换，以达到方差齐或 正态的要求；
H0:三种卡环抗拉强度的总体均数相等；各区组 卡环抗拉强度的总体均数相等
H1:三种卡环抗拉强度的总体均数不全相等；各 区组卡环抗拉强度的总体均数不全相等
0.05
2、计算F值
方差分析表
──────────────────────────
变异来源 SS
V
MS
F
──────────────────────────
2、如果方差分析无差别，分析结束。
多样本均数之间的多重比较
两两比较，又称基于方差分析的后续 检验（post hoc test）。
LSD-t检验和SNK检验
多个样本均数的比较一般分为两种情况:
①证实性实验研究:在设计阶段就根据研究目的或专业 知识决定某些均数间的两两比较，例如多个处理组与 对照组的比较，处理后不同时间与处理前的比较等。
MS组内 2
1 nA
1 nB
a 指样本均数排序后，比较的两组间包含的组数。
例5-3，SNK多重比较：
处理组
甲组
乙组
丙组
丁组
xi
ni
组次
0.2913 8 1
1.0200 8 2
2.1488 8 3
2.2650 8 4
S xA xB
MS组内 2
假设检验与方差分析
这是不合理的，应拒绝原假设。
三、假设检验的步骤
1、提出原假设(null hypothesis)和备择假设 (alternative hypothesis)
原假设为正待检验的假设：H0； 备择假设为可供选择的假设：H1 一般地，假设有三种形式：
（1）双侧检验：
H0 : 0; H1 :0 （2）左侧检验：
这两个例子中都是要对某种“陈述”做出判
断：
例1要判明工艺改革后零件平均 长度是否仍为4cm；
进行这种判断 的信息来自
例2要判明该批产品的次品率是 所抽取的样本
否低于3%。
所谓假设检验，就是事先对总体参数或总体分 布形式作出一个假设，然后利用样本信息来判断 原假设是否合理，即判断样本信息与原假设是否 有显著差异，从而决定是否接受或否定原假设
对比来构造检验统计量。
可以证明，若H0为真，则
2
(n 1)S 2
2 0
~
2 (n 1)
因此，可构造2 统计量进行总体方差
的假设检验。
当H0成立时，S2/02 接近于1，2的 值在一个适当的范围内，
当H0不成立时，S2/02远离1，2的值 相当大或相当小。
在例2中，由于所抽样本只为10，为小样本，因 此无法构造Z统 计量进行总体比例的假设检验。
如果总体X~N(,2)，在方差已知的情况下，对总体均 值进行假设检验。
由于
因此，可通过构造Z统计量来进行假设检验：
注意： 如果总体方差未知，且总体分布未知，但如果是大样
本（n>=30），仍可通过 Z 统计量进行检验，只不过总体 方差需用样本方差 s 替代。
例3：根据以往的资料，某厂生产的产品的使用寿命服从正 态分布N(1020, 1002)。现从最近生产的一批产品中随机抽取16 件，测得样本平均寿命为1080小时。问这批产品的使用寿命 是否有显著提高（显著性水平：5%）？
三、假设检验的步骤
1、提出原假设(null hypothesis)和备择假设 (alternative hypothesis)
原假设为正待检验的假设：H0； 备择假设为可供选择的假设：H1 一般地，假设有三种形式：
（1）双侧检验：
H0 : 0; H1 :0 （2）左侧检验：
这两个例子中都是要对某种“陈述”做出判
断：
例1要判明工艺改革后零件平均 长度是否仍为4cm；
进行这种判断 的信息来自
例2要判明该批产品的次品率是 所抽取的样本
否低于3%。
所谓假设检验，就是事先对总体参数或总体分 布形式作出一个假设，然后利用样本信息来判断 原假设是否合理，即判断样本信息与原假设是否 有显著差异，从而决定是否接受或否定原假设
对比来构造检验统计量。
可以证明，若H0为真，则
2
(n 1)S 2
2 0
~
2 (n 1)
因此，可构造2 统计量进行总体方差
的假设检验。
当H0成立时，S2/02 接近于1，2的 值在一个适当的范围内，
当H0不成立时，S2/02远离1，2的值 相当大或相当小。
在例2中，由于所抽样本只为10，为小样本，因 此无法构造Z统 计量进行总体比例的假设检验。
如果总体X~N(,2)，在方差已知的情况下，对总体均 值进行假设检验。
由于
因此，可通过构造Z统计量来进行假设检验：
注意： 如果总体方差未知，且总体分布未知，但如果是大样
本（n>=30），仍可通过 Z 统计量进行检验，只不过总体 方差需用样本方差 s 替代。
例3：根据以往的资料，某厂生产的产品的使用寿命服从正 态分布N(1020, 1002)。现从最近生产的一批产品中随机抽取16 件，测得样本平均寿命为1080小时。问这批产品的使用寿命 是否有显著提高（显著性水平：5%）？
SPSS统计分析_第五章__方差分析
第五章 方差分析
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1
一、方差分析的概念
在科学实验中常常要探讨不同实验条件或处 理方法对实验结果的影响。通常是比较不同 实验条件下样本均值间差异。 方差分析是检验两个或多个样本均数间差异 是否具有统计意义的一种统计学方法。
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2
方差分析主要用于均数差别的显著性检验、 分离各有关因素并估计其对总变异的作用、 分析因素间的交互作用和方差齐性检验；
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12
① 比较第二组的均值与第一组的均值是否有显 著性差异。
② 比较第三组的均值与第一组的均值是否有显 著性差异。 前两项研究的是A、B两因素的主效应。
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13
③ 除了比较第四组的均值与第一组的均值是否 有显著性差异外还要研究A药对B药的疗效 是否有影响。若A药对B药疗效无影响，那 么除抽样误差外，第四组与第二组均值之差 应该等于第三组均值减去第一组均值。但是 实际上（2.1－1.2）=0.9；（1.0－0.8） =0.2。竞相差0.7，该差值几乎与第一组均 值相同。 0.7的差值包括抽样误差和A、B药 的相互作用。
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27
使用系统默认值进行单因素方差分析只能得 出是否有显著性差异的结论，本例数据量少， 哪两组之间差别最大，哪种饲料使猪体重增 加更快，几乎是可以看出来的。实际工作中 往往需要两两的组间均值比较。这就需要使 用 One-way ANOVA进行单因素方差分析时 使用选择项从而获得更丰富的信息，使分析 更深入。
6
二、方差分析中的术语
因素与处理（Factor and Treament） 水平（Level） 单元（Cell） 因素的主效应和因素间的交互效应 均值比较 协方差分析
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1
一、方差分析的概念
在科学实验中常常要探讨不同实验条件或处 理方法对实验结果的影响。通常是比较不同 实验条件下样本均值间差异。 方差分析是检验两个或多个样本均数间差异 是否具有统计意义的一种统计学方法。
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2
方差分析主要用于均数差别的显著性检验、 分离各有关因素并估计其对总变异的作用、 分析因素间的交互作用和方差齐性检验；
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12
① 比较第二组的均值与第一组的均值是否有显 著性差异。
② 比较第三组的均值与第一组的均值是否有显 著性差异。 前两项研究的是A、B两因素的主效应。
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13
③ 除了比较第四组的均值与第一组的均值是否 有显著性差异外还要研究A药对B药的疗效 是否有影响。若A药对B药疗效无影响，那 么除抽样误差外，第四组与第二组均值之差 应该等于第三组均值减去第一组均值。但是 实际上（2.1－1.2）=0.9；（1.0－0.8） =0.2。竞相差0.7，该差值几乎与第一组均 值相同。 0.7的差值包括抽样误差和A、B药 的相互作用。
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27
使用系统默认值进行单因素方差分析只能得 出是否有显著性差异的结论，本例数据量少， 哪两组之间差别最大，哪种饲料使猪体重增 加更快，几乎是可以看出来的。实际工作中 往往需要两两的组间均值比较。这就需要使 用 One-way ANOVA进行单因素方差分析时 使用选择项从而获得更丰富的信息，使分析 更深入。
6
二、方差分析中的术语
因素与处理（Factor and Treament） 水平（Level） 单元（Cell） 因素的主效应和因素间的交互效应 均值比较 协方差分析
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第五章 方差分析
2 2 i 1 j 1 i 1 j 1 i 1
k
n
k
n
k
• 总平方和 SS T • =组内(误差)平方和 SS e • +处理平方和 SS t • 组间变异由k个 y i 的变异引起，故其自由度 • k 1 ,组间平方和为 SS ： t • k k 2 2 SSt n ( y i y ) Ti n C
1 1
• 组内变异为各组内观察值与组平均数的变 异，故每组具有自由度 n 1 n • 和平方和 ( y y ) 2 ；
1 ij i
• 资料共有 k 组，故组内自由度 k (n 1) • 组内平方和 SSe 为： •
SSe [ ( y ij y i ) ] SST SSt
• 总变异是nk个观察值的变异，故其自由 度 nk 1 ，而其平方和 SST 则为：
SST ( yij y ) y C
2 1 1 2 ij nk nk
( y ) T C nk nk
2 2
•SST ( yij y) ( yij yi ) n ( yi y) 2
• [例5.10] 作一水稻施肥的盆栽试验，设5个 处理，A和B系分别施用两种不同工艺流程 的氨水，C施碳酸氢铵，D施尿素，E不施 氮肥。每处理4盆(施肥处理的施肥量每盆皆 为折合纯氮1.2克)，共5×4=20盆，随机放 置于同一网室中，其稻谷产量(克/盆)列于 表6.11，试测验各处理平均数的差异显著性。
=0.01水平上否定H0，接受HA；若所得F
F分布曲线（随 1 和 2 的不同而不同）
f(F)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
k
n
k
n
k
• 总平方和 SS T • =组内(误差)平方和 SS e • +处理平方和 SS t • 组间变异由k个 y i 的变异引起，故其自由度 • k 1 ,组间平方和为 SS ： t • k k 2 2 SSt n ( y i y ) Ti n C
1 1
• 组内变异为各组内观察值与组平均数的变 异，故每组具有自由度 n 1 n • 和平方和 ( y y ) 2 ；
1 ij i
• 资料共有 k 组，故组内自由度 k (n 1) • 组内平方和 SSe 为： •
SSe [ ( y ij y i ) ] SST SSt
• 总变异是nk个观察值的变异，故其自由 度 nk 1 ，而其平方和 SST 则为：
SST ( yij y ) y C
2 1 1 2 ij nk nk
( y ) T C nk nk
2 2
•SST ( yij y) ( yij yi ) n ( yi y) 2
• [例5.10] 作一水稻施肥的盆栽试验，设5个 处理，A和B系分别施用两种不同工艺流程 的氨水，C施碳酸氢铵，D施尿素，E不施 氮肥。每处理4盆(施肥处理的施肥量每盆皆 为折合纯氮1.2克)，共5×4=20盆，随机放 置于同一网室中，其稻谷产量(克/盆)列于 表6.11，试测验各处理平均数的差异显著性。
=0.01水平上否定H0，接受HA；若所得F
F分布曲线（随 1 和 2 的不同而不同）
f(F)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
第五章方差分析[统计学经典理论]
![第五章方差分析[统计学经典理论]](https://img.taocdn.com/s3/m/8103707959fafab069dc5022aaea998fcc224065.png)
第五章方差分析•如果要检验两个总体的均值是否相等，我们可以用t检验。
当要检验多个总体的均值是否相等，则需要采用方差分析。
•方差分析是R.A.Fister发明的，它是通过对误差的分析研究来检验两个或多个正态总体均值间差异是否具有统计意义的一种方法。
•由于各种因素的影响，研究所得的数据呈现波动，造成波动的原因可分成两类，一是不可控的随机因素，另一是研究中施加的对结果造成影响的可控因素，方差分析认为不同处理组的均值间的差异基本来源有两个：•组内差异：由随机误差造成的差异，用变量在各组的均值与该组内变量值之差平方和的总和表示，记作SSE。
•组间差异：由因素中的不同水平造成的差异，用变量在各组的均值与总均值之差平方和的总和表示，记作SSA。
•方差分析的基本思想是：通过分析研究中不同来源的变异对总变异的贡献大小，从而确定可控因素对研究结果影响力的大小。
•方差分析的三个条件：•被检验的各总体均服从正态分布；•各总体的方差皆相等；•从每一个总体中所抽出的样本是随机且独立的；方差分析的基本步骤：建立原假设H0：两个或多个总体均值相等。
将各不同水平间的总离差分成两个部分：组间差异SSA组内差异SSE构造检验统计量： F= MSA / MSE判断：在零假设为真时，F～F[(k-l),(n-k)]的F分布。
若各样本平均数的差异很大，则分子组间差异会随之变大，而F值也随之变大，故F检验是右尾检验。
当检验统计量F大于临界值时则拒绝原假设；或者根据 p值来判断，若p<α，则拒绝原假设§5.1 单因素方差分析（One-Way ANOVA过程）One-Way ANOVA过程用于进行两组及多组样本均数的比较，即成组设计的方差分析，如果做了相应选择，还可进行随后的两两比较，甚至于在各组间精确设定哪几组和哪几组进行比较。
5.1.1 界面说明【Dependent List框】选入需要分析的变量，可选入多个结果变量（应变量）。
第5章 方差分析
F检验
若实际计算的F值大于 F 0 . 0 5 ( d f , d f ) ，则 F 值在 α=0.05的水平上显著，我们以95% 的可靠性推断 2 2 St代表的处理间方差大于Se 代表的处理内方差。
1 2
这种用F值出现概率的大小推断两个总体方差 是否相等的方法称为 F检验。
F检验时，是将由试验资料所算得的F值与根 ,F 据df1=dft 和df2=dfe查表所得的临界F值F 相比较作出统计推断的。
1 1
k
n
x ) n (x i x )
2 2 1
k
(x
1 1
k
n
xi )
2
上式可简写成：SST=SSt+SSe 分别表示总 平方和，处理间平方和，处理内平方和。 即：总平方和=处理间平方和+处理内平
方和。
C=T2/kn：
SST
x C
2
1 2 SS t Ti C n SS e SS T SS t
P ( F F ) 1 F ( F )
F
f (F )d F
F表列出的是不同df1和df2下， P(F≥Fα)=0.05和P(F≥Fα)=0.01时的F值， 即右尾概率α=0.05和α=0.01时的临界F 值，一般记作F0.05(df1,df2), F0.01(df1,df2) 。
所以 d f T d f t d f e 综合以上各式得：
df T kn 1 df t k 1 df e df T df t
均方差，均方(mean square，MS)
变异程度除与离均差平方和的大小有关外， 还与其自由度有关，由于各部分自由度不相等， 因此各部分离均差平方和不能直接比较，须将 各部分离均差平方和除以相应自由度，其比值 称为均方差，简称均方 (mean square ， MS )。组 间均方和组内均方的计算公式为 :
5-2正交试验设计(方差分析)
• 确定试验中所考虑的因子与水平，并确 定可能存在并要考察的交互作用；
• 选用合适的正交表，进行表头设计，列 出试验计划。
例2 为提高某种农药的收率，需要进行试验。 试验目的：提高农药的收率 试验指标：收率
确定因子与水平以及所要考察的交互作用：
表 4 .8 因子 A： 反 应 温 度 （ ℃ ） B： 反 应 时 间 （ 小 时 ） C： 两 种 原 料 配 比 D ： 真 空 度 （ kP a ）
yi
T=1651 2 =310519
表4.6
来源 因子 A 因子 B 因子 C 误差 e T 平方和 S 1 4 2 1 .6 5 6 8 6 .9 4 2 7 .6 1 1 6 .2 7 6 5 2 .2
例4.1的方差分析表
自由度 f 2 2 2 2 8 均方和 V 7 1 0 .8 2 8 4 3 .4 2 1 3 .8 5 8 .1
（一）试验的设计
在安排试验时，一般应考虑如下几步：
（1）明确试验目的；
（2）明确试验指标；
（3）确定因子与水平； （4）选用合适的正交表，进行表头设计，列出试 验计划。
在本例中： 试验目的：提高磁鼓电机的输出力矩
试验指标：输出力矩
确定因子与水平：
表 4 .2
因子水平表
水平 因子 A ： 充 磁 量 （ 10
表4.9 L8（27）的交互作用表
555 594 502 185 198 1 6 7 .3 3 0 .7
T
R
（2）各因子对指标影响程度大小的分析 极差的大小反映了因子水平改变时对试验结 果的影响大小。这里因子的极差是指各水平平均 值的最大值与最小值之差，譬如对因子A来讲：
RA=198－167.3=30.7
第五章方差分析
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STAT
5.2
单因素方差分析
5.2.1 用INSIGHT作单因素方差分析
5.2.2 用“分析家”作单因素方差分析
5.2.3 用过程进行单因素方差分析
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STAT
5.2.1 用INSIGHT作单因素方差分析
1. 实例
【例5-1】消费者与产品生产者、销售者或服务的提供 者之间经常发生纠纷。当发生纠纷后，消费者常常会向 消费者协会投诉。为了对几个行业的服务质量进行评价， 消费者协会在零售业、旅游业、航空公司、家电制造业 分别抽取了不同的企业作为样本。每个行业各抽取5家 企业，所抽取的这些企业在服务对象、服务内容、企业 规模等方面基本上是相同的。然后统计出最近一年中消 费者对总共20家企业投诉的次数，结果如表5-4。
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3. 方差分析表
通常将上述计算结果表示为表5-1所示的方差分析表。
表5-1 单因素方差分析表
来源Source 自由度DF 平方和Sun of Square 平均平方和 Mean Square F统计量 F value p值Pr > F
组间
组内 全部(C-tatol)
对于给定的显著性水平α 当值p = P{FA > FA0} < α时拒绝H0A； 当值p = P{FB > FB0} < α时拒绝H0B。 其中，FA0为FA统计量的观测值，FB0为FB统计量的观 测值。
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2. 有交互作用的多因素方差分析
对于有交互作用的观测{xijk}，采用以下的模型： xijk= + i + j + ij + ijk， 1≤i≤l，1≤j≤m，1≤k≤n 其中表示平均的效应，i和j分别表示因素A的第i个 水平和因素B的第j个水平的附加效应， ij 表示因素A的 第i个水平和因素B的第j个水平交互作用的附加效应。 ijk为随机误差，这里也假定它是独立的并且服从等方差 的正态分布。 注意，其中n必须大于1，即为了检验交互作用，必须 有重复观测。
第五章 t检验及方差分析2
5.2 方差分析 方差分析根据设计类型的不同，种类很多，本指导中介绍如下几种设计类型资料的方差分析：成组设计的方差分析（One －way ANOVA ）、配伍组设计的方差分析（Two －way ANOVA ）、交叉试验设计的方差分析、析因设计的方差分析、正交试验设计的方差分析及协方差分析。
以下分别介绍在SPSS 中如何实现。
5.2.1 单因素的方差分析又称完全随机设计方差分析，成组设计多个样本均数比较采用单因素方差分析（one-way ANOVA ），仍以例题来说明其具体操作步骤。
例5.3 某单位研究不同药物对小白鼠的镇咳作用,实验时，先用NH 4OH 0.2ml 对小白鼠喷雾,测定其发生咳嗽时间。
以给药前后发生咳嗽时间的差值，衡量不同药物的镇咳作用，结果见表5.4。
试比较三种药物的平均推迟咳嗽时间有否显著差异？表5.2小白鼠给药前后发生咳嗽的推迟时间(秒)复方Ⅰ 复方Ⅱ 可待因 ４０ ５０ ６０ １０ ２０ ３０ ３５ ４５ １００ ２５ ５５ ８５ ２０ ２０ ２０ １５ １５ ５５ ３５ ８０ ４５ １５ －１０ ３０ －５ １０５ ７７ ３０ ７５ １０５ ２５ １０ ７０ ６０ ６５ ４５ ４５ ６０ ５０ ３０ 具体步骤： 数据录入：以变量x 表示推迟时间，g 表示组别（以数字代表组，可设1为复方I ，2为复方II ，3为可卡因）。
如复方I 中一例小鼠推迟时间为40秒，则录入数据时g 为1，x 为40。
数据格式如图5.6（见下页）。
wbs 数字签名人wbs DN：cn=wbs,o=ssmustat日期：2003.03.1819:15:03 +08'00'统计分析：依次选取Analyze－Compare Means－One－way ANOVA，弹出对话框如图5.7（见下页），将x选入Dependent list（应变量）框，g选入Factor（研究因素）框。
对话框下方还有三个按钮：Contrast、Post Hoc和Options，下面简单介绍其子对话框选项含义：Contrasts：指定一种要用t检验来检验的priori对比Post Hoc：指定一种多重比较检验方法和α水准Options：指定要输出的统计量（方差齐性检验和统计描述结果）和处理缺失值的方法。
方差分析ppt课件
推断控制变量是否给观测变量带来了显 著影响。
在观测变量总离差平方和中，如果组
间离差平方和所占比例较大，则说明观 测变量的变动主要是由控制变量引起的， 可以由控制变量来解释，控制变量给观 测变量带来了显著影响；反之，如果组 间离差平方和所占比例小，则说明观测 变量的变动不是主要由控制变量引起的， 不可以主要由控制变量来解释，控制变 量的不同水平没有给观测变量带来显著 影响，观测变量值的变动是由随机变量 因素引起的。
不同饲料对牲畜体重增长的效果等， 都可以使用方差分析方法去解决。
方差或叫均方，是标准差的平方，是
表示变异的量。在一个多处理试验中， 可以得到一系列不同的观测值。造成观 测值不同的原因是多方面的，有的是处 理不同引起的，叫处理效应或条件变异， 有的是试验过程中偶然性因素的干扰和 测量误差所致，称为实验误差。
dfT nk 1 20 1 19
dft k 1 5 1 4
dfe 5(4 1) 15
st 2
SSt dft
103.94 3
34.65
se2
SSe dfe
109.36 12
9.11
进行F检验：
F st2 34.65 50.15 se2 9.11
F0.05(4,15) 3.06, F0.01(4,15) 4.89, F
x1 x2
ts x1 x2
x1 x2
LSD0.05 t s 0.05 x1x2
LSD0.01
t0.01
s x1 x2
若
x1
x 2 ＞t0.05
s x1
x2
或
x1
ห้องสมุดไป่ตู้
x2
＞
t0.01
s x1 x2
在观测变量总离差平方和中，如果组
间离差平方和所占比例较大，则说明观 测变量的变动主要是由控制变量引起的， 可以由控制变量来解释，控制变量给观 测变量带来了显著影响；反之，如果组 间离差平方和所占比例小，则说明观测 变量的变动不是主要由控制变量引起的， 不可以主要由控制变量来解释，控制变 量的不同水平没有给观测变量带来显著 影响，观测变量值的变动是由随机变量 因素引起的。
不同饲料对牲畜体重增长的效果等， 都可以使用方差分析方法去解决。
方差或叫均方，是标准差的平方，是
表示变异的量。在一个多处理试验中， 可以得到一系列不同的观测值。造成观 测值不同的原因是多方面的，有的是处 理不同引起的，叫处理效应或条件变异， 有的是试验过程中偶然性因素的干扰和 测量误差所致，称为实验误差。
dfT nk 1 20 1 19
dft k 1 5 1 4
dfe 5(4 1) 15
st 2
SSt dft
103.94 3
34.65
se2
SSe dfe
109.36 12
9.11
进行F检验：
F st2 34.65 50.15 se2 9.11
F0.05(4,15) 3.06, F0.01(4,15) 4.89, F
x1 x2
ts x1 x2
x1 x2
LSD0.05 t s 0.05 x1x2
LSD0.01
t0.01
s x1 x2
若
x1
x 2 ＞t0.05
s x1
x2
或
x1
ห้องสมุดไป่ตู้
x2
＞
t0.01
s x1 x2
第五章SPSS方差分析课件
TARGET DEVICE
1
1
2
1
3
1
4
1
1
2
2
2
3
2
4
2
1
3
2
3
3
3
4
3
…………
LIGHT SCORE 12 19 1 10 18 11 19 1 10 1 11 15 15 17 12
数据准备：一个分析变量SCORE ，三个因素 变量TARGET, DEVICE , LIGHT 。
数据文件：spssjiaoan\例题数据\多维交互效 应方差分析
误差Error），还有很多选项相应的结果。
结果解释：两种药物A和B均对治疗缺铁性贫 血有显著疗效，两种药物A和B的协同作用也 很显著。
输出文件：spssjiaoan\例题数据\ 2×2析因实验
方差分析
5.1.4拉丁方区组设计的方差分析 拉丁方实验设计的特点:有两个以上因素变量,
每个因素变量的水平数相等。
分析过程：
Analyze->General Linear Model-> Univariate
Dependent：Score Fixed Factors： Target、 Device、 Light Model：保留全模型选项（不对Model操作） 选择输出Option选项：选Target*Device* Light进
Dependent：redcell Fixed Factors：drugA、drugB 保留全模型选项（不对Model操作） 选择Plot选项： 作三个图drugA、drugB、
drugA*drugB 选择输出Option选项：选 drugA、drugB、
《应用数理统计》第五章方差分析课后作业参考答案
第五章 方差分析课后习题参考答案5.1 下面给出了小白鼠在接种三种不同菌型伤寒杆菌后的存活日数：设小白鼠存活日数服从方差相等的正态分布，试问三种菌型的平均存活日数有无显著差异？(01.0=α)解：(1)手工计算解答过程 提出原假设：()3,2,10:0==i H i μ记167.2081211112=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑∑∑∑====r i n j ij ri n j ij T i iX n X S467.7011211211=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑∑∑∑====r i n j ij ri n j ij iA ii X n X n S7.137=-=A T e S S S当H成立时，()()()r n r F r n S r S F e A ----=,1~/1/本题中r=3经过计算，得方差分析表如下：查表得()()35.327,2,195.01==---F r n r F α且F=6.909>3.35，在95%的置信度下，拒绝原假设，认为不同菌型伤寒杆菌对小白鼠的存活日数有显著影响。
(2)软件计算解答过程组建效应检验Dependent Var iable: 存活日数a70.429235.215 6.903.004137.73727 5.101208.16729方差来源菌型误差总和平方和自由度均值F 值P 值R Squared = .338 (Adjusted R Squared = .289)a.从上表可以看出，菌种不同这个因素的检验统计量F 的观测值为6.903，对应的检验概率p 值为0.004，小于0.05，拒绝原假设，认为菌种之间的差异对小白鼠存活日数有显著影响。
5.2 现有某种型号的电池三批，他们分别是甲、乙、丙三个工厂生产的，为评论其质量，各随机抽取6只电池进行寿命试验，数据如下表所示：工厂 寿命（小时） 甲 40 48 38 42 45 乙 26 34 30 28 32 丙39 40 43 50 50试在显著水平0.05α=下，检验电池的平均寿命有无显著性差异？并求121323,μμμμμμ---及的95%置信区间。
完全随机试验的方差分析
是处理效果与试验误差共同反映。 因为对不同组来说，处理不相同，这是明摆的；
此外，其它条件差异不可避免地存在，即试验误差也存在。
X 1,
……
X2
X k 之所以不同，原因可能就在于处理
（品种）和误差两个因素。
编辑ppt
6
由此，把总平方和按照变异原因分解成两部分， 即处理平方和与误差平方和
平方和分解的公式： 总平方和
X2n
X3n
XKn
T1
T2
T3 ……
TK
x1
x2
x 3 ……
xk
编辑ppt
3
（一）组内观测值个数相等资料方差分析： 1、自由度与平方和的分解： 方差=离均差平方和÷自由度 为计算各种变异原因引起的方差 将总变异平方和分解 各原因引起的平方和 将总变异自由度分解 各原因引起的自由度
编辑ppt
4
总平方和
编辑ppt
12
4、处理间的多重比较
4、处理间的多重比较 多重比较的方法将在后面做介绍。
编辑ppt
13
举例：有三个葡萄品种，每品种随机抽取9 株， 测定单株产量，结果数据如下表，试作方差分析。
表5-1-1 三个葡萄品种产量数据表
品 种
果重 X（kg/株）
品种总和 品种 Ti 平均
甲 6 18 6 5 8 12 11 13 14 93
编辑ppt
10
2、计算均方：
S
2 t
= SSt / dft
S
2 e
= SSe / dfe
编辑ppt
11
3、F测验:
计算2S F Nhomakorabeat 2
Se
将 F与Fα相比，（Fα由dft与dfe查得）
第5章 方差分析的原理与步骤(田间试验与统计分析 四川农业大学)
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计算各变异来源的平方和与自由度
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SST
k i 1
n j 1
xi2j
x2 nk
平方和：SSt
1 n
k i 1
xi2
x2 nk
SSe SST SSt
自由度：ddffTt
nk k
1
1
dfe dfT dft
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i1 j 1
i1 j 1
kn
[(xi x )2 2(xi x )(xij xi ) (xij xi )2 ]
i1 j 1
k
k
n
kn
n (xi x )2 2 (xi x ) (xij xi )
处理
A1(氨水1)
24 30 28 26
108
27.0
A2(氨水2)
27 24 21 26
98
24.5
A3(碳酸氢铵)
31 28 25 30
114
28.5
A4(尿素)
32 33 33 28
126
31.5
A5(不施) 合计
第5章 方差分析
x1
x2
xi
K xk
1 xi = ni
∑x
j =1
ni
ij
1 总均数 x = N
1 ∑∑ xij = N i j
∑n x
i =1
k
i i
总离差平方和： 总离差平方和：即所有样本值与其总均数偏差的平方和
SS = ∑∑ ( xij − x ) = ∑∑ ( xij − xi ) + ( xi − x )
有六种不同的中药杀虫剂,为了分析它们的杀虫效果, 例2 有六种不同的中药杀虫剂,为了分析它们的杀虫效果,对其 杀虫率做了如下试验, 杀虫率做了如下试验,推断这六种杀虫剂的效果差异是否有显 著意义. 著意义. 药物
杀 虫 率 一 87.4 85.0 80.2 二 90.5 88.5 87.3 94.7 361.0 三 56.2 62.4 四 55.0 48.2 五 92.0 99.2 95.3 91.5 378.0 六 75.2 72.3 81.3
∑n (x − x)
i =1 i i
2
它表示系统误差， 它表示系统误差，即各组均数对总均数的离差平方和 结论：总离差平方和=组内离差平方和+ 结论：总离差平方和=组内离差平方和+组间离差平方和
根据:自由度=统计量中独立变量的个数根据:自由度=统计量中独立变量的个数-约束条件个数
SSe中
∑( x
j =1
− xi ) + ∑ ni ( xi − x )
2 k i =1
2
从上式可看出，SS可分解成两项之和 从上式可看出，SS可分解成两项之和 组内离差平方和： 组内离差平方和： =1 j =1
k
ij
− xi
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计算各变异来源的自由度
dfT kn 1 4 6 1 23 dft k 1 4 1 3 df e dfT dft 23 3 20
田间试验与统计分析
Field Experiment and Statistical Analysis
计算各变异来源的平方和
x 3382 C 4760.1667 kn 4 6
2 SST xij C (122 102 142 162 ) 4760.1667
各处理平均数的多重比较(SSR法)
• 结果标记
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各处理重复数不等的方差分析
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自由度
dfT ni 1 25 1 24 dft k 1 5 1 4 df e dfT df t ni k 25 5 20
LSR0.05 SSR0.05( k ,dfe ) S x LSR0.01 SSR0.01( k ,dfe ) S x
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• 若k个处理中的观测值数目不等，分别为n1, n2, …, nk。 • 自由度的分解
dfT ni 1 dft k 1 df e dfT dft ni k
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各处理平均数的多重比较（SSR法）
• 平均数标准误
MSe 6.5333, df e 20, n 6
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第二节 单因素完全随机设计试验 资料的方差分析
• 各处理重复数相等的方差分析 • 各处理重复数不等的方差分析
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例5.4
5个玉米品种的盆栽试验，调查了穗长 (cm)性状，得资料如表5-17所示。试比较品 种穗长间有无差异。
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各处理重复数相等的方差分析
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• 根据dfe=20，秩次距k=2,3,4,5，从附表6
中查出α=0.05与α=0.01的临界SSR值，乘
以
结果列于表5-20。
S=0.625，即得各最小显极差，所得 x
• 将表5-19中的各个差数与表5-20中相应的
MSe 6.5333 sx 1.0435 n 6
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各处理平均数的多重比较(SSR法) • 最小显著极差LSR值的计算
2
4958.0000 4760.1667 197.8333
1 1 2 SSt xi C (822 722 842 1002 ) 4760.1667 n 6 4827.3333 4760.1667 67.1667
SSe SST SSt 197.8333 67.1667 130.6666
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• 多重比较
n0 ni ni2
2
n k 1
i
Sx
MSe n0 2 MSe n0
( LSR ) ( LSD )
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S xi x j
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【例5.3】
有一小麦新品系完全随机试验，结果见 表5-13，试检验不同小麦品系平均产量的差 异是否显著。
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• 平方和的分解
C SST
n x
i
T
2
2
C
Ti 2 SSt C ni SSe SST SSt
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Sx
MSe n0
1.94 0.625 4.96 2 1.94 0.884 4.96
(LSR) (LSD)
S xi x j
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2 MSe n0
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平方和
2 x 460.52 C 8482.41 N 25 2 SST xij C (21.52 19.52 17.02 16.02 ) C
最小显著极差比较，作出推断。检验结果
已标记在表5-19中。
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8567.75 8482.41 85.34 xi2 121.02 103.02 91.52 78.7 2 66.52 SSt C ( )C 6 5 5 4 4 ni 8528.91 8482.41 46.50 SSe SST SSt 85.34 46.50 38.84
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方差分析
• 列出方差分析表，进行F检验。
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多重比较
n0 ni ni2
2
n k 1
i
252 (62 52 52 42 42 ) 4.96 25 (5 1)
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计算各变异来源的自由度
dfT kn 1 4 6 1 23 dft k 1 4 1 3 df e dfT dft 23 3 20
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计算各变异来源的平方和
x 3382 C 4760.1667 kn 4 6
2 SST xij C (122 102 142 162 ) 4760.1667
各处理平均数的多重比较(SSR法)
• 结果标记
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• 平均数标准误
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• 根据dfe=20，秩次距k=2,3,4,5，从附表6
中查出α=0.05与α=0.01的临界SSR值，乘
以
结果列于表5-20。
S=0.625，即得各最小显极差，所得 x
• 将表5-19中的各个差数与表5-20中相应的
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2
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1 1 2 SSt xi C (822 722 842 1002 ) 4760.1667 n 6 4827.3333 4760.1667 67.1667
SSe SST SSt 197.8333 67.1667 130.6666
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n k 1
i
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有一小麦新品系完全随机试验，结果见 表5-13，试检验不同小麦品系平均产量的差 异是否显著。
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C SST
n x
i
T
2
2
C
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1.94 0.625 4.96 2 1.94 0.884 4.96
(LSR) (LSD)
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最小显著极差比较，作出推断。检验结果
已标记在表5-19中。
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8567.75 8482.41 85.34 xi2 121.02 103.02 91.52 78.7 2 66.52 SSt C ( )C 6 5 5 4 4 ni 8528.91 8482.41 46.50 SSe SST SSt 85.34 46.50 38.84
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多重比较
n0 ni ni2
2
n k 1
i
252 (62 52 52 42 42 ) 4.96 25 (5 1)