第八章 方差分析与相关分析
方差分析、主成分分析、相关与回归分析
• 2 确定主成分个数
（1定）值累（计一贡般献采率用：7当0%前以k上个）主表时示成前，分k个则的主保累成留分计累前贡信计k息献个提。取率主了达成原到分始变某。量一多特少的
（2）特征根：一般选取特征根≥1的主成分。
注意的问题
1.首先应当认识到主成分分析方法适用于变量之间存在较强相 关性的数据，如果原始数据相关性较弱，运用主成分分析后不 能起到很好的降维作用，即所得的各个主成分浓缩原始变量信 息的能力差别不大。一般认为当原始数据大部分变量的相关系 数都小于0.3时，运用主成分分析不会取得很好的效果。
.825
.435
.002
.079
-.342
-.083
ENGLISH.074
.276
-.197
Extraction Method: Principal Component Analysis.
（1）根a据. 上6 c述omp计on算ent机s 输ext出rac结te果d.判断选择哪几个主成分（即原始的6个变量要降维
回归分析
(一)一元回归方程:
y=β0+β1x β0为常数项；β1为y对x回归系数，即:x每变动一个单位所 引起的y的平均变动
(二)一元回归分析的步骤
利用样本数据建立回归方程 回归方程的拟和优度检验 回归方程的显著性检验(t检验和F检验) 残差分析 预测
思考
对100名学生的数学、物理、化学、语文、历史、英语成绩的数据进行主成分分 析，得到如下SPSS输出：
同颜色点的表示 • (5)选择标记变量(label case by): 散点图上
可带有标记变量的值(如:省份名称)
计算相关系数
• (1)作用:
以精确的相关系数(r)体现两个变量间的线性关系程度. r:[-1,+1]; r=1:完全正相关; r=-1:完全负相关; r=0:
【数理统计基础】06-相关分析和方差分析
【数理统计基础】06-相关分析和⽅差分析1. 相关分析1.1 相关系数 在⼀堆变量中，找到并分析它们之间的关系，是复杂环境和模型中的重要任务。
由于线性关系的特殊、常见和简单，数学上往往采⽤线性关系来逼近实际关系。
上篇的线性回归以及概率论中的线性回归，更关注的是线性函数的参数估计。
如果想单纯地度量随机变量的线性关系，直接讨论相关系数即可，请先复习斜⽅差的相关概念。
两个变量之间的线性关系，就是之前学过的协⽅差的概念\text{Cov}(X,Y)。
在得到n个样本(X_i,Y_i)后，容易得到式（1）的⽆偏估计，注意其中降低了⼀个⾃由度，继⽽还可以有式（2）的样本相关系数。
相关系数是线性关系的直接度量，它可以作为相关假设的检验条件，最常⽤的就是当|r|\leqslant C时认为X,Y是不相关的。
\dfrac{1}{n-1}\sum_{i=1}^n(X_i-\bar{X})(Y_i-\bar{Y})\approx\text{Cov}(X,Y)\tag{1}r=\dfrac{1}{S_XS_Y}\sum_{i=1}^n(X_i-\bar{X})(Y_i-\bar{Y}),\;\;S_X^2=\sum_{i=1}^n(X_i-\bar{X})^2\tag{2} 为了能找到关于r的枢轴变量，这⾥还是要做⼀些假设，即(X,Y)是⼀个⼆元正态分布。
回顾⼆元正态分布的知识（《初等概率论》第5篇公式（27）），可知X,Y完全符合⼀元线性回归的模型。
为此这⾥暂且取定X_i，⽽把Y_i看成随机变量，并对它们进⾏⼀元回归分析。
⽐较发现系数估计满⾜\alpha_1=r\cdot\dfrac{S_Y}{S_X}，在假设\rho=0（即系数a_1=0）的情况下，把这个等式代⼊上篇公式（12）右的枢轴变量，整理后得到式（3）。
由于该结论与X_i的取值⽆关，因此它对于变量X_i也成⽴，它就是我们要找的枢轴变量。
\dfrac{r\sqrt{n-2}}{\sqrt{1-r^2}}\sim t_{n-2}\tag{3}1.2 复相关系数 相关系数度量了两个随机变量之间的线性关系，当系统中的变量很多时，关系也会变得复杂，这时需要引⼊更多的关系分析。
统计实验报告相关分析和单因素方差分析
入学等级期末成绩每周学习时间1 96 451 88 381 75 341 86 381 88 431 80 411 96 502 87 422 80 352 90 402 72 302 77 382 68 322 93 392 85 392 85 453 70 353 67 283 70 303 65 203 61 303 80 40研究期末成绩与每周学习时间和入学等级的相关程度？相关分析1，散点图从散点图中可以看出期末成绩与每周的学习时间是有较大的线性关系的，说明成绩的多少与每周的学习时间是有较大关联的。
2，相关系数（定距数据）从定距数据（期末成绩与每周学习时间）的相关系数看，从22个样本数据看相关系数很高大于0.8，呈高度相关，说明期末成绩与每周学习时间相关性较大，即每周学习时间对期末成绩的影响较大。
3，相关系数（定类数据）从定类数据（入学等级）与期末成绩看期末成绩与入学等级的相关性较差小于0.3，说明入学等级与期末成绩的相关性不大，即入学等级对期末成绩的影响不是很大。
df 0 19每周学习时间 Correlation .890 1.000Significance.000 .(2-tailed)df 19 0将入学等级作为偏相关系数看，将入学等级剔除后期末成绩与每周学习时间的相关性增强了，说明入学等级应作为偏相关系数将之剔除。
结论：根据相关性分析，期末成绩与每周学习时间的相关性较大，与入学等级的相关性不大，说明成绩的多少与学生学习的努力程度相关，而与入学等级（入学时的优良）关系不大。
单因素方差分析班级期末成绩1 87 1 80 1 80 1 80 1 88 1 701 672 72 2 70 2 75 2 77 2 68 2 652 613 93 3 88 3 86 3 85 3 85 3 96 3 90研究三个不同班级间的期末成绩是否有差异？方差齐性检验结果Levene的统计量=0.955，P值=0.601大于0.403，即说明方差无显著性差异，满足方差分析前提。
《卫生统计学》考试重点复习资料
②权衡两类错误的危害以确定α的大小。 ③正确理解 P 值的意义，如果 P<α，宜说差异“有统计学意义”。
第八章 方差分析
名词解释
总变异：样本中全部实验单位差异称为总变异。其大小可以用全部观察值的均方（方差）表 示。 组间变异：各处理组样本均数之间的差异，受处理因素的影响，这种变异称为组间变异，其 大小可用组间均方表示。 组内变异： 各处理组内部观察值大小不等，这种变异称为组内变异，可用组内均方表示。 随机区组设计：事先将全部受试对象按自然属性分为若干区组，原则是各区组内的受试对象 的特征相同或相近，且受试对象数与处理因素的水平数相等。然后再将每个区组内的观察对 象随机地分配到各处理组，这种设计叫做随机区组设计。
构成比
某一组成部分的观察单 位数 同一事物各组成部分的 观察单位总数
100 %
③比又称相对比，是 A、B 两个有关指标之比，说明两者的对比水平，常以倍数或百分数表
示，其公式为：相对比=甲指标 / 乙指标（或 100%）
甲乙两个指标可以是绝对数、相对数或平均数等。
应用相对数时应注意哪些问题？
答：应用相对数时应注意的问题有：
相对数：是两个有联系的指标之比，是分类变量常用的描述性统计指标，常用相对数有率、
构成比、比等。
标准化法：是常用于内部构成不同的两个或多个率比较的一种方法。标准化法的基本思想就
是指定一个统一“标准”（标准人口构成比或标准人口数），按指定“标准”计算调整率，使
之具备可比性以后再比较，以消除由于内部构成不同对总率比较带来的影响。
料间的相对水平。 3) 报告比较结果时必须说明所选用的“标准”和理由。 4) 两样本标准化率是样本值，存在抽样误差。当样本含量较小时，还应作假设检验。
第八章 相关分析与回归分析习题答案
第八章 相关分析与回归分析习题参考答案一、名词解释函数关系：函数关系亦称确定性关系，是指变量（现象）之间存在的严格确定的依存关系。
在这种关系中，当一个或几个相互联系的变量取一定的数值时，必定有另一个且只有一个变量有确定的值与之对应。
相关关系：是指变量（现象）之间存在着非严格、不确定的依存关系。
在这种关系中，当一个或几个相互联系的变量取一定的数值时，可以有另一变量的若干数值与之相对应。
这种关系不能用完全确定的函数来表示。
相关分析：相关分析主要是研究两个或者两个以上随机变量之间相互依存关系的方向和密切程度的方法，直线相关用相关系数表示，曲线相关用相关指数表示，多元相关用复相关系数表示。
回归分析：回归分析是研究某一随机变量关于另一个（或多个）非随机变量之间数量关系变动趋势的方法。
其目的在于根据已知非随机变量来估计和预测随机变量的总体均值。
单相关：单相关是指仅涉及两个变量的相关关系。
复相关：复相关是指一个变量对两个或者两个以上其他变量的相关关系。
正相关：正相关是指两个变量的变化方向是一致的，当一个变量的值增加（或减少）时，另一变量的值也随之增加（或减少）。
负相关：负相关是指两个变量的变化方向相反，即当一个变量的值增加（或减少）时，另一个变量的值会随之减少（或增加）。
线性相关：如果相关的两个变量对应值在直角坐标系中的散点图近似呈一条直线，则称为线性相关。
非线性相关：如果相关的两个变量对应值在直角坐标系中的散点图近似呈现出某种曲线形式，则为非线性相关。
相关系数：相关系数是衡量变量之间线性相关密切程度及相关方向的统计分析指标。
取值在-1到1之间。
两个变量之间的简单样本相关系数的计算公式为：()()niix x y y r --∑二、单项选择1.B;2.D;3.D;4.C;5.A;6.D 。
三、判断题（正确的打“√”，错误的打“×”） 1.×; 2.×; 3.√; 4.×; 5.×; 6.×; 7.×; 8.√. 四、简答题1、什么是相关关系？相关关系与函数关系有什么区别？答：相关关系，是指变量（现象）之间存在着非严格、不确定的依存关系。
方差分析和相关分析与回归分析
《统计学》实验五一、实验名称：方差分析二、实验日期：2010年12月3日三、实验地点：经济管理系实验室四、实验目的和要求目的：培养学生利用EXCEL进行数据处理的能力，熟练掌握利用EXCEL 进行方差分析，对方差分析结果进行分析要求：就本专业相关问题收集一定数量的数据，用EXCEL S行方差分析五、实验仪器、设备和材料：个人电脑（人/台），EXCEL软件六、实验过程（一）问题与数据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。
当分生纠纷后，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。
其中零售业抽取7家、旅游业抽取6家、航空公司抽取5家、家电制造业抽取5家。
具体数据如下：零售业旅游业航空公司家电制造业5768314466394951492921654045347734564058535144取显著性水平a =0.05,检验行业不同是否会导致消费者投诉的显著性差异?（二）实验步骤1、进行假设2、将数据拷贝到EXCEL表格中3、选择“工具一一数据分析一一单因素方差分析”，得到如下结果：方差分析’单因素方差分析SUMMARY观蒯数 求和 平均 方差方差分析（三）实验结果分析：由以上结果可知：F>F crit=3.4066 或P-value=0.0387657<0.05,拒绝原假设，表明行业对消费者投诉有着显著差异。
实验心得体会在这学习之前我们只学习了简单的方差计算，现在运用计算机进行方差分 析,可以做出更多的比较。
通过使用计算机可以很快的计算出组间和组内的各种 数值，便于我们进行比较分析。
《统计学》实验六一、 实验名称：相关分析与回归分析 二、 实验日期：2010年12月3日 三、 实验地点：经济管理系实验室 四、 实验目的和要求目的：培养学生利用EXCEL 进行数据处理的能力，熟练掌握 EXCEL 绘制 散点图，计算相关系数，拟合线性回归方程，拟合简单的非线性回归方程，利用 回归方程进行预测。
【管理】方差分析-教案
1. 知识与技能：使学生掌握方差分析的基本概念、原理和方法，能够运用方差分析解决实际问题。
2. 过程与方法：通过案例分析、小组讨论等方式，培养学生运用方差分析解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对统计学的兴趣，培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。
二、教学内容1. 方差分析的定义与作用2. 方差分析的基本原理3. 方差分析的操作步骤4. 方差分析的应用案例5. 方差分析的局限性与改进方法三、教学重点与难点1. 教学重点：方差分析的基本概念、原理、方法及应用。
2. 教学难点：方差分析的数学推导和实际操作。
四、教学方法1. 讲授法：讲解方差分析的基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：分析方差分析的应用案例，让学生体会方差分析在实际问题中的应用。
3. 小组讨论法：分组讨论方差分析的问题和解决方案，培养学生团队合作精神。
4. 实践操作法：让学生利用统计软件进行方差分析的实际操作，提高动手能力。
1. 第1课时：方差分析的定义与作用2. 第2课时：方差分析的基本原理3. 第3课时：方差分析的操作步骤4. 第4课时：方差分析的应用案例5. 第5课时：方差分析的局限性与改进方法六、教学过程1. 导入新课：通过一个简单的实际问题引出方差分析的概念，激发学生的兴趣。
2. 讲解与演示：详细讲解方差分析的基本概念、原理和方法，并通过演示文稿或板书进行展示。
3. 案例分析：选取具有代表性的案例，让学生了解方差分析在实际问题中的应用，并引导学生思考如何运用方差分析解决问题。
4. 分组讨论：将学生分成小组，让他们针对案例展开讨论，提出自己的观点和解决方案。
5. 成果分享：各小组汇报讨论成果，其他小组成员进行评价和补充。
6. 实践操作：让学生利用统计软件进行方差分析的实际操作，巩固所学知识。
7. 总结与反思：对本节课的内容进行总结，指出方差分析的优势和局限性，鼓励学生反思自己的学习过程。
七、作业布置1. 完成课后练习题，加深对方差分析的理解。
第八讲-方差分析
x2 ij
j 1i 1
xij
N
k
2
SS B n j X j X t
i 1
2
k
j 1
nj
2
( xij)
i 1
nj
k nj
j 1i 1
xij
N
SSW SST SSB
2
nj
x k nj
x n j1 i1
k
2
ij j 1
ij i 1
j
3、确定自由度
df k 1 B
df N k W
二、（单因素）随机区组实验设计
1、模型
处理1
处理2 ……
区组1 被试1 x11 被试1 x21 ……
区组2 被试2 x12 被试2 x22 ……
处理k
被试1 xk1
被试2
xk
2
……… ……… ……
区组a 被试a x1a 被试a x2a ……
……
被试a xka
■注：每个区组内被试分配方式可以是以下 三种
T1
T2
8
39
20
26
12
31
14
45
10
40
T3
T4
17
32
工创问 具造题
21 20
23 28
教 程
丰 富 教
性 思 维
解 决 模
17
25
程教式 程教
20
29
程
T1: T2: T3: T4:CoRT
变异来源 自由度 平方和
处理 误差
总
3
1553.7
16 378.80
19 1932.55
均方
方差分析与相关性分析
（相关分析） 多元相关分析
可编辑ppt
偏相关分析 23
回归分析内容
可编辑ppt
24
相关分析
2 下表为青海一月平均气温与海拔高度及纬度的数据， 试分析一月平均气温与海拔高度，一月平均气温与纬 度是否存在线性关系（计算一月气温分别与海拔高度 和纬度的简单相关系数）。
测站 昂欠 清水河 玛多 共和 铁卜加 茫崖 托勒 伍道梁 察尔汗 吉迈 尖扎 西宁
1
密度 22.1 21.5 22.1 21.3 24.9 23.9
2
密度 20.3 20.1 21.5 20.1 23.8 22.1
可编辑ppt
5
3
方差分析
（analysis of variance, 简称为ANOVA）
可编辑ppt
6
方差分析
（analysis of variance, 简称为ANOVA）
方差分析
（analysis of variance, 简称为ANOVA）
方差分析是对多个样本平均数差异显 著性检验的一种方法，也就是推断对 多个样本均数是否相等的方法。
可编辑ppt
1
方差分析
（analysis of variance, 简称为ANOVA）
方差分析的适用条件 ➢ 各处理组样本来自正态总体 ➢ 各样本是相互独立的随机样本 ➢ 各处理组的总体方差相等，即方差齐性
一月气温
-6.9 -17 -16.9 -11.3 -14.2 -12.3 -18.2 -17.3 -10.4 -13.3 -6.4 可编辑ppt -8.6
可编辑ppt
4
方差分析
（analysis of variance, 简称为ANOVA）
1 在三个不同密度的小麦地里测量其株高2/3处的日平均温度， 一共测量6天，所得数据如下表，分析不同密度的小麦地其株高 2/3处的日平均温度有无显著差异。(密度1>密度2>密度3)
方差分析与相关性分析
方差分析与相关性分析方差分析和相关性分析都是统计学中常用的数据分析方法，用于探究不同变量之间的关系以及其显著性。
它们在不同的研究领域和实际问题中具有广泛的应用。
本文将详细介绍方差分析和相关性分析的概念、原理以及应用。
一、方差分析：1.概念：方差分析（Analysis of Variance, ANOVA）是一种用于比较两个或多个组均值之间差异的统计方法。
它通过分析组间差异与组内差异的相对贡献，来判断不同因素对总体均值的影响是否显著。
2.原理：方差分析的原理基于样本均值之间的差异分解。
它将总体均值的差异分解为组间差异和组内差异两部分。
组间差异反映了不同因素对总体均值的影响，而组内差异则反映了个体间的随机误差。
3.应用：方差分析广泛应用于实验设计和质量管理等领域。
例如，在医学研究中，研究人员可以使用方差分析来比较不同治疗方法的疗效；在工程领域，可以利用方差分析来评估不同生产批次之间的差异性；在社会科学研究中，可以使用方差分析来分析不同教育水平对工资的影响等。
二、相关性分析：1.概念：2.原理：相关性分析的原理基于协方差和标准差的计算。
它衡量了两个变量之间的线性关系程度。
相关性系数的取值范围是-1到1，其中-1表示完全负相关，1表示完全正相关，0表示无相关关系。
3.应用：相关性分析广泛应用于经济学、社会科学和自然科学等领域。
例如，在经济学中，研究人员可以使用相关性分析来分析不同经济指标之间的关系，如GDP与通货膨胀率的相关性；在社会科学研究中，可以使用相关性分析来分析不同个体之间的关系，如年龄与收入的相关性等。
总结：方差分析和相关性分析是统计学中常用的数据分析方法。
方差分析主要用于比较两个或多个组均值之间的差异，通过分析组间差异和组内差异的相对贡献，来判断不同因素对总体均值的影响是否显著。
相关性分析则用于研究变量之间的关系强度和方向，通过计算相关性系数来量化变量之间的相关程度。
这两种分析方法在不同领域和实际问题中都具有重要的应用价值，可以帮助研究人员深入探索数据背后的关系，并为决策提供科学依据。
方差分析与协方差分析(共52张PPT)
方差分析概念
• 第一类因素：可以控制的控制因素 • 第二类因素：不能控制的随机因素
• 受前两类因素影响的事物为观察变量
• 方差分析目的：分析控制变量的不同水平是否对观察变量产生 了显著影响，检验各个水平下观察变量的均值是否相等
方差分析分类之一
般并不要求检验总体的正态性。
(2)变异可加性。各因素对离差平方和的影响可以分割成几个可 以加在一起的部分。（多因素） (3)独立性。观察对象是来自所研究因素的各个水平之下的独立随 机抽样
(4)方差齐性(homogeneity of variance)，也称变异的同质性，各
个水平下的总体具有相同的方差。这是方差分析一个很重要的前 提，因此在进行方差分析之前，应当进行方差齐性检验。
配伍设计(Randomized block design) 随机区组或双因素无重复试验设计.
交双叉因设 素计（：无安交进排互两作行种用评或）两试价种验以的。上方协处差理分变因析素表量，一定要是连续数值型。
与LSD方法基本相同。
析因设计• ：安非排两定种量或两方种以差上分处理析因素：，因变量为定序变量
协方差分析的假设
• 协方差分析的基本假设与方差分析相同，包括变量的正态性、观测值
双因素（有重复）试验方差分析表
方差来源 平方和 自由度 均方和
F值
F 值临介值
因素A S S A 因素B S S B
d fA
MSA
SS A df A
FA
MSA MSE
d fB
MSB
SSB dfB
FB
MSB MSE
F ( a 1 ,
ab n 1) F (b 1 ,
统计学中常用的数据分析方法5相关分析方差分析与回归分析
距离法 C 共线性诊断：
• 诊断方式：容忍度、方差扩大因子法(又称膨胀系数 VIF)、特 征根判定法、条件指针 CI、方差比例
统计学中常用的数据分析方法
相关分析 研究现象之间是否存在某种依存关系，对具体有依存关系的现象
探讨相关方向及相关程度。 1、单相关： 两个因素之间的相关关系叫单相关，即研究时只涉
及一个自变量和一个因变量； 2、复相关 ：三个或三个以上因素的相关关系叫复相关，即研究
时涉及两个或两个以上的自变量和因变量相关； 3、偏相关：在某一现象与多种现象相关的场合，当假定其他变量
不变时，其中两个变量之间的相关关系称为偏相关。
方差分析 使用条件：各样本须是相互独立的随机样本；各样本来自正态分
布总体；各总体方差相等。 分类 1、单因素方差分析：一项试验只有一个影响因素，或者存在多个
影响因素时，只分析一个因素与响应变量的关系 2、多因素有交互方差分析：一顼实验有多个影响因素，分析多个
影响因素与响应变量的关系，同时考虑多个影响因素之间的关系 3、多因素无交互方差分析：分析多个影响因素与响应变量的关
系，但是影响因素之间没有影响关系或忽略影响关系 4、协方差分祈：传统的方差分析存在明显的弊端，无法控制分析
中存在的某些随机因素，使之影响了分祈结果的准确度。协方差分析 主要是在排除了协变量的影响后再对修正后的主效应进行方差分析， 是将线性回归与方差分析结合起来的一种分析方法，
• 处理方法：增加样本容量或选取另外的回归如主成分回归、岭 回归等
方差分析课件-PPT
增重表就是选用S-N-K法作均数多重两两比较得结果:
本例按a=0、05水准,将无显著性差异得数归为一类 (Subset for alpha=0、05)。可见
品种5、2、3得样本均数位于同一个子集( Subset )内,说 明品种5、品种2、品种3得样本均数两两之间无显著差异; 品种3、4、1位于同一个Subset内,她们之间无显著差异;而 品种5、2与品种4、1得样本均数有显著差异。
即三组均数间差异极显著,即不同时期切痂对大鼠肝脏 ATP含量有影响。
LSD法多重比较:
“*”显著性标注 两组均数得差
•S-N-K法:本例按0、5水平,将无显著差异得均数归为一类。
•第一组与第三组为一类,无显著差异,它们与第二组之间均数差 异显著。
•LSD与S-N-K法,不同得两两比较法会有不同。
如欲了解就是否达到极显著差异,需要将显著水平框中得 值输入0、01。
例、 为了研究烫伤后不同时间切痂对大鼠肝脏 ATP得影响,现将30只雄性大鼠随机分成3组,每组 10只:A组为烫伤对照组,B组为烫伤后24小时切痂 组,C组为烫伤后96小时切痂组。全部大鼠在烫伤 168小时候处死并测量器肝脏ATP含量,结果如下。 问试验3组大鼠肝脏ATP总数均数就是否相同。
该12个观察值得总得均值为91、5,标准差为34、 48。
上图为品系、剂量间均值得方差分析(F检验)结果
由表中可知,品系得F=23、771,P=0、001<0、01,差异极显著;
剂量得F=33、537,P=0、001<0、01,差异极显著。说明不同品系与 不同雌激素剂量对大鼠子宫得发育均有极显著影响,故有必要进一步对 品系、雌激素剂量两因素不同水平得均值进行多重比较。
2014-05-方差分析相关[兼容模式]
![2014-05-方差分析相关[兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/29357cbc69dc5022aaea00de.png)
C
( X )2 N
总
(1 0 9 8 ) 2 100467 12
SS
113542
100467
13075
df总 N 1 12 1 11
32
计算步骤
SS 处理 260 358 480 100467 6074 4
k b 2 j 1 b j 1
23
随机区组设计/配伍组设计资料 的方差分析 (two-way ANOVA)
24
随机区组设计
具体做法是将受试对象按性质相同或相近者组成b个单 位组（配伍组），每个单位组中有k个受试对象，分别随 机地分配到k个处理组。这种设计使得各处理组受试对象 数量相同，代表的领域特点也较为均衡。由于减少了误差 ，试验效率提高了
22
方差分析步骤
3. 确定P值、下结论 从上表得F=14.32，查附表方差分析界值表，单侧），自由 度相同时， F界值越大，P值越小 。 因F0.05（2，27）= 3.35； 故P<0.05，按=0.05水准拒绝H0，接受H 1，可认为三个不 同时期采样对红灯反应时间的影响有差别。 方差分析的结果只能总的来说多组间是否有差别，具体哪 些组间有差别需要进一步做两两比较
7
EXCEL进行双因素分析
单击[确定]按钮，可得如下方差分析表。
从上表可知：=0 .092 <=4.46 ， 接受，没有证据证明三台设备对日 产量有显著影响；0.706<=3.84，也接受，也没有证据证明五名工人 的技术对日产量有显著影响。
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EXCEL进行双因素分析
三、有交互作用的双因素方差分析 该项工作可以使用[方差分析：可重复双因素方差分析]工具来完成。 【例】为了分析光照因素A与噪音因素B对工人生产有无影响，光照效应与噪音效应有交 互作用，在此两因素不同的水平组合下做试验，结果如表（表中数据为产量）：
《第八章方差分析》PPT课件
si2
Ⅰ 122 2500 20.33 3.88
Ⅱ 106 1902 17.67 5.86
k 5 n6
C 6072 6 5 12281.63
Ⅲ 150 3770 25.00 4.00
Ⅳ 137 3165 22.83 7.34
Ⅴ 92 1426 15.33 3.06 T 607 xi2j 12763
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因此此时再用t-test法进行检验就不恰当了
如何对 k 3个样本进行假设检验？ 这就是本章所要讨论的方差分析
什么叫方差？
方差是对数据（或称资料）变异的度量
方差的公式：
总一般体总：体 2方 差称xN方2差样，本样：本s方2 差n称x1均x 2 方
x2
n
x
n 1
2
能使变量发生变异的原因很多，这些原因我们都将其称为变
如果这许多样本都只和对照组相比，我们仍然可以使用t-
test或u-test进行，但如果需要样本之间两两相比较的
话，就不能使用t-test或u-test进行了 其理由有以下几个：
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1、当有k个样本所属总体的平均值相互两两比较，就需
作
1 k次k比1较 ，即作
2
次1 k假k 设1 检验
2
验结束后每一组内的数据资料相等，这就是组内样 本容量相等的情况
（一）数据结构和数学模型
方差分析是建立在一定的线性数学模型基础上的，所谓线性 模型就是指每一个观测值都可以分割成若干个线性部分， 这是方差分析中平方和、自由度剖分的理论依据
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设从一个 N , 2 中随机抽取一个样本，容量为 ，n这
能充分使用试验中所有的信息量，这是十分可惜的
方差分析_精品文档
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2.2 组内观测次数相等的方差分析 K组处理中，每一处理皆有n个观测值，其方
差分析方法同前。
表5. 组内观测次数相等的单因素方差分析
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例2.测定东北、内蒙古、河北、安徽、贵 州五个地区冬季针矛的长度，每个地区
随机抽取4个样本，测定结果如表示，试 比较各地区针毛长度差异显著性。
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其中平均数差数标准误计算公式：
s x1x2
s12s22 n1 n2
se2(n11n12)
当n1=n2时，sx1x2
2se2 n
s e 2 为处理内误差方差，n为每一处理观察次数。
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例1. 表1. 氨氮含量(ppm)
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根据例1， s 2se2 2*9.112.13
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1.4.1 平方和的分解 总平方和=处理间平方和+处理内平方和
SSTSSt SSe
k
S S T 1
n(x x )2x 2 ( x )2x 2 T 2
1
k n
k n
令 C T 2 ，
kn
SST x2C
SSt =
Ti2 C n
SSe SSTSSt
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例如，分析不同施肥量是否给农作物产
量带来显著影响，考察地区差异是否影 响妇女的生育率，研究学历对工资收入 的影响等。这些问题都可以通过单因素 方差分析得到答案。
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• 单因素方差分析的第一步是明确观测变 量和控制变量。例如，上述问题中的观
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第八章方差分析与相关分析
一．方差分析1．基本概念
方差分析的概念：比较组间方差是否可以用组内方差来进行解释，从而判断若干组样本是否来自同一总体。
方差分析，又称为ANOVA（Analysis Of Variance）分析。
方差分析可以一次检验多组样本，避免了t检验一次只能比较两组的缺陷。
方差分析只能反映出各组样本中存在着差异，但具体是哪一组样本存在差异，无法进行判定。
考察下列例子：
某厂使用四种不同颜色对产品进行包装，经过在五个城市的试销，获得销售数据如下（单
观察数据的列平均值，列平均值的差异反映出不同颜色包装的销售业绩差异。
此时，需要判断这种差异与同一颜色包装在不同城市间的差异相比，是否显著。
如果不显著，则这种
2．方差分析原理
计算观察值的组间方差和组内方差，并计算两者的比值，如果该比值比较小，说明组间方差与组内方差比较接近，组间方差可以用组内方差来解释，从而说明组间差异不存在。
●●建立原假设“H0：各组平均数相等”
●●构造统计量“F＝组间方差／组内方差”
●●在计算组间方差时，使用自由度为（r-1），计算组内方差时，使用自由度为
（n-r）。
●●F满足第一自由度为（r-1），第二自由度为（n-r）的F分布。
●●查表，若F值大于0.05临界值，则拒绝原假设，认为各组平均数存在差异。
根据方差计算的原理，生成方差分析表如下：
其中：
组间离差平方和 SSA (Sum of Squares for factor A) ＝39.084
误差项离差平方和 SSE (Sum of Squares for Error) ＝76.8455
总离差平方和 SST (Sum of Squares for Total)＝115.9295
P-value值为0.000466，小于0.05，所以拒绝原假设。
3．双因素方差分析
观察下列销售数据，欲了解包装方式和销售地区是否对于销售业绩有影响，涉及到双因素的方差分析。
此时需分别计算SSA、SSB与SSE之间的比值是否超过临界值。
计算方差分析表如下：
其中：
行差异（地区因素）对于销售无显著影响；
列差异（包装因素）对于销售有显著影响。
误差项SSE＝SST－SSA－SSB
二．相关分析
1．基本概念
相关关系：变量间非确定性的相互关联关系。
表现为延着一条曲线两侧的一排点。
函数关系：变量间确定性的相互关联关系。
表现为曲线上的点。
相关系数：Coefficient of correlation
观察下列数据：人均国民收入与人均消费金额之间存在着线性相关关系。
2．相关关系的检验：
相关系数接近1的程度除受相关性影响外，还受数据量n的影响。
在n＝2时，相关系数确定为1。
在相关程度相同的情况下，N越大，相关系数越小。
因此，在计算相关系数时，需要进行相关系数的检验，当r>临界值时，方可判断变量间存在相关关系。
相关系数只反映变量间的线性相关关系，当变量存在非线性的相关关系时，相关系数无法进行反映。
相关系数衡量两个定距以上样本的相关关系，但对于定序尺度，无法进行计算。
等级相关用于两个定序尺度测量的样本间相关程度的测定。
将两个样本按观察数据的顺序进行配对，分别计算每个数据的秩，将两组样本的秩分别记录为U和V。
如果两个测度完全一致，则U与V的差异应当为0。
计算D＝U－V的平方和，该值越大，表明相关性越差。
如下计算斯皮尔曼等级相关系数（Spearman coefficient of rank correlation）考虑一个两评委对歌手打分的问题，分别按歌手得分的顺序计算U和V，。