5方差分析-1
方差分析当影响观察结果的影响因素...
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方差分析当影响观察结果的影响因素(原因变量或分组变量)的水平数大于2或原因变量的个数大于1个,一元时常用F检验(也称一元方差分析),多元时用多元方差分析(最常用Wilks’∧检验)。
方差分析概述方差分析(analysis of variance)又称变异数分析,可简记为ANOVA,主要用于检验计量资料中的两个或两个以上均值间差别显著性的方法。
当欲比较几组均值时,理论上抽得的几个样本,都假定来自正态总体,且有一个相同的方差,仅仅均值可以不相同。
还需假定每一个观察值都由若干部分累加而成,也即总的效果可分成若干部分,而每一部分都有一个特定的含义,称之谓效应的可加性。
所谓的方差是离均差平方和除以自由度,在方差分析中常简称为均方MS(mean square)。
方差分析的基本思想根据效应的可加性,将总的离均差平方和分解成若干部分,每一部分都与某一种效应相对应,总自由度也被分成相应的各个部分,各部分的离均差平方除以相应部分的自由度得出各部分的均方,然后列出方差分析表算出值,作出统计推断。
方差分析的关键是总离均差平方和的分解,分解越细致,各部分的含义就越明确,对各种效应的作用就越了解,统计推断就越准确。
方差分析表的一般形式见表25.1所示:表25.1 方差分析表形式变异来源source 离差平方和SS 自由度df 均方MS F统计量F P概率值P 效应S1 SS1 df1 MS1 SS1/df1 F1 df1, dfe MS1/ MSe P1效应S2 SS2 df2 MS2 SS2/df2 F2 df2, dfe MS2/ MSe P2 …………………………效应Sm SSm dfm MSm SSm/dfm Fm dfm, dfe MSm/ MSe Pm 误差Se SSe dfe MSe SSe/dfe 总变异ST SST SS1+ SS2+…+ SSm+ SSe dfT df1+ df2+…+ dfm + dfe MST SST/dfT FT dfT, dfe MST/ MSe PT表中变异来源一栏,可分为总变异(total),误差(residual),各个效应(effect)相对应的项。
第4讲5(1) 正交试验设计(方差分析)
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处理号 1 2
第1列(A) 1 1
表 L9(34)正交表
第2列 1 2
第3列 1 2
第4列 1 2
因素A第1 试验结果y水i 平3次
重复测定 y1 值 y2
3
1
3
3
3
y3
单4 因素 2
1
2
3
y4
试5 验数 2
2
3
1
y5
因素A第2
SS据A6=资13(料y1 y22
格式 78=13(K12
3 K322
y3)2 (y43y5
K32)-
T2 9
1 2
y6)2 ( 1 y7 3 1
y 82y 9)2 2 3
(y1yy62 ...
9
y7 y8
y水9)平2(修 3次正重项) 复测定值
9
3
3
2
1
y9
分析第1列因素时,其它列暂不考虑,将其看做条件因因素素A。第3
因素 重复1 重复2 重复3
显著影响
(6)列方差分析表
(1)偏差平方和分解:
总偏差平方和=各列因素偏差平方和+误差偏差平方和
SST SS因素 SS空列(误差)
(2)自由度分解:
dfT df因素 df空列( 误列(
(3)方差:MS因素=
SS因素 df因素
,MS误差=
SS误差 df误差
(4)构造F统计量:
F因素=
MS因素 MS误差
(5)列方差分析表,作F检验
若计算出的F值F0>Fa,则拒绝原假设,认为 该因素或交互作用对试验结果有显著影响;若 F0≼Fa,则认为该因素或交互作用对试验结果 无显著影响。
5第三章 方差分析1
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0
平方和与自由度的分解
∴ ( xi j x..)2
i 1 j 1
k
k
n
n ( xi. x..) ( xij xi. )
2 i 1 i 1 j 1
k
n
2
其中
n ( xi. x..)2
i 1
k
称为处理间平方和,记为SSt,即
而
( x
假设某单因素试验有k个处理, 每个处理有 n 个观察值,共有 nk 个观测值。这类试验资料的数据 模式如表3-2所示。
表3-2 每处理具n个观测值的k组数据的符号表
处理
1 x11
2 x21 x22 … x2j
… … … … …
i xi1 xi2 …
… … … … …
k
xk1
xk2 … xkj
观 察 值
B C D
E
21 22 19
15
19 23 20
16
18 22 19
16
18 20 18
17
76 87 76
64
19.00 21.75 19.00
16.00
T=392 x..=19.6
解:
①建立假设 H0:各组平均数相等 HA:各组平均数不全相等 ②计算统计量 “F=组间均方/组内均方” 在计算组间均方时,使用自由度为(k-1), 计算组内均方时,使用自由度为 k(n-1)。
p25作业
4.从胡萝卜中提取β-胡萝卜素的传统 工艺提取率为91%。现有一新的提取 工艺,用新工艺重复8次提取试验,得 平均提取率=95%,标准差S=7%。试 检验新工艺与传统工艺在提取率上有 无显著性差异?
解: (1)提出假设 H0:μ=μ0=91%;即认为新工艺与传统工艺在提取率上无显著差异。 HA:μ≠μ0 (2)选取显著水平α=0.05
第7章 方差分析-1
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第一节 方差分析的基本原理
在科学研究中进行多个平均数间的 差异显著性检验,即方差分析。 方差分析的基本思想是将测量数据 的总变异按照变异原因不同分解为处 理效应和试验误差,并作出其数量估 计。
一、数学模型
假设有k组观测数据,每组有n个观 测值,则用线性可加模型来描述每 一个观测值,有:
xij i ij
F检验 若实际计算的F值大于 F0.05( df ,df ),则 F 值在α=0.05的水平上显著,我们以95% 的可靠性推断 代表的总体方差大于 S t2 S e2 代表的总体方差。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。 无效假设把各个处理的变量假设来自 同一总体,即H0:σt2=σe2,对HA:σt2≠σe2 。
在多因素试验中,实施在试验单位上的具体项 目是各因素的某一水平组合。例如进行3种饲
料和3个品种对猪日增重影响的两因素试验,
整个试验共有3×3=9个水平组合,实施在试 验单位(试验猪)上的具体项目就是某品种与某
种饲料的结合。所以,在多因素试验时,试验
因素的一个水平组合就是一个处理。
5、试验单位(experimental unit) 在试验中能接受不同试验处理的独立的试 验载体叫试验单位。 在畜禽、水产试验中, 一只家禽、 一头
2 ( x xi )( xi x ) 0
1
2
(x x)
1
n
2
( x x ) ( xi x )
2 1 1
n
n
2
把 k 个处理的离均差平方和累加,得:
( x )
1 1
k
n
2
n ( xi x ) ( x x )
试验五用dps进行方差分析一
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A2
342 367
390 377
353 374
A3
330 352
388 380
378 359
练习:课本122页 例6.14。 127-129页所有的习题 实验报告:P128习题6.9
地块A A1
A2
A3
A4
A5
品种B
B1
32.3 34.0 34.7 36.0 35.5
B2
33.2 33.6 36.8 34.3 36.1
B3
30.8 34.4 32.3 35.8 32.8
B4
29.5 26.2 28.1 28.5 29.4
按双因素无重复进行分析
按单因素随机区组进行分析
(一)单向分组资料的方差分析
此类资料由完全随机试验获得
步骤:
输入数据(以行为样本或处理,一行一 个处理)-------定义数据块-------从菜单中找到 “试验统计”------- 选择“完全随机设计” ------“单因素试验统计分析”-------点击确定, 得到结果。
例:某公司对新销售人员进行不同的销售培训。 为了比较培训课程的有效性,随机选择了三组销 售人员,每组五人,一组接受A课程训练,一组接 受B课程训练,另一组C不接受任何训练。当前两 组的训练课程结束时,收集训练后两个星期内各 组销售人员的销售记录,进行方差分析。
A课程
2058 2176 3449 2517 944
B课程
3339 2777 3020 2437 3067
C组
2228 2578 1227 2044 1681
练习: 课本111页,例6.10;
课本113页,例6.11
双因素方差分析
1 无重复双因素方差分析
方差分析(ANOVA)-1
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第六章 方差分析
观察值
在每个因素水平下得到的样 本值。 上例中每种颜色饮料的销售 量就是观察值。
总体
因素的每一个水平可以看作 是一个总体。 上例中A1、A2、A3、 A4 四种颜色可以看作是四个总 体。
统计学
贵州财经学院
第六章 方差分析
样本数据
上面的数据可以看作是从 这四个总体中抽取的样本 数据。
统计学
贵州财经学院
第六章 方差分析
反之,如果波动的主要部分来自组内方差,则因 子的影响就不明显,没有充足理由认为因子对实 验或抽样的结果有显著作用。
检验统计量
1、自由度:产生方差的独立变量的个数,称做自 由度。 2、均方差:方差除以独立变量个数即自由度。
3、检验因子影响是否显著的统计量.
组间均方差 F 组内均方差
=组内离差平方和+组间离差平方和 离差平方和:SST= SSE 自由度: 均方差: + SSA ( r-1 ) MSA
nr-1 = (nr-r) + MST= MSE +
统计学
贵州财经学院
第六章 方差分析
SST是全部观察值 与总平均值的 离差平方和,反映全部观察值的离 散状况。 其计算公式为:
SST xij X
统计学
贵州财经学院
第六章 方差分析
构造检验统计量
为检验H0是否成立,需确定检 验的统计量 —F统计量
组间均方差 F 组内均方差
统计学
贵州财经学院
第六章 方差分析
构造检验统计量需要计算
1、水平的均值 2、全部观察值的总均值 3、离差平方和 4、均方(MS)
统计学
贵州财经学院
第六章 方差分析
方差分析(一):单向
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浙江大学医学院流行病与卫生统计学教研室
沈毅
浙江大学医学院流行病与卫生统计学教研室
沈毅
F分布的随机变量没有负值。 依据不同 α 水准下的F界值表。例如当v1=10,v2=30时,= α 0.05的临界F值F0.05(10,30)=2.16,当计算出的统计量 F值等于 或大于临界 Fα ( v1,v2 ) 值时,就在 α 水准上拒绝无效假设,否则 就不拒绝无效假设。根据计算出的F统计量与临界F值 之间的关系有如下的统计学推断规则:
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沈毅
例8-1 有3种解毒药:A、B及C,同时设一个空白对照D, 共有4个组。即解毒药这个处理因素包含有4个水平,或4个 处理组,用i表示处理组号,i=1,2,3,4分别代表A、B、 C、D4个组。受试大白鼠共24只,故动物总数或样本含量 N=24。按完全随机化方法将它们分成等数的4个组,每组 有6只动物。用ni表示第i组受试动物数(当每组受试动物数 相等时用n代替 ni)。用j(j=1,2,…,6)表示每组受试 动物号。应变量用Yij表示第 i组第j号大白鼠的血中胆碱酯酶 含量(µ/ml)。实验结果见表8-l。
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沈毅
关系式为:
∑(
j
Y1 j − Y 1
)
2
+ ∑ Y2 j − Y 2
j
(
)
2
+ ⋯ + ∑ Yaj − Y a
j
(
) ∑∑ (
2
Yij − Y i
( n1 − 1) + ( n2 − 1) + ⋯ + ( na − 1)
=
i
( N − a)
方差分析(ANOVA)1
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Dunnet 检验方法,证实性检验,常用于多 个试验组与一个对照组间的比较。
单因素方差分析
例1 在肾缺血再灌注过程的研究中,将36只雄性大鼠随机等 分成三组,分别为正常对照组、肾缺血60分组和肾缺血60 分再灌注组,测得各个体的NO数据见数据文件no.sav,试 问各组的NO平均水平是否相同?
P2,45=3.20-3.21<8.87,本次F值处于F界值之 外,说明组间均方组内均方比值属于小概率 事件,因此拒绝H0,接受H1,三个总体均 数不等或不全相等
方差分析的关键条件
第一、各组服从正态分布! 第二、各组符合方差齐性! 第三、独立性
方差齐性检验
Bartlett检验法 Levene F 检验 最大方差与最小方差之比<3,初步认为方
H0:三个总体均数相等,即三组工作人员 的体重指数总体均数相等
H1:三个总体均数不等或不全相等 a=0.05
(2)计算检验统计量F值
变异来源
组间 组内 总变异
SS 自由度(df)
MS
143.406 363.86 507.36
2
71.703
45
8.09
47
F 8.87
(3)确定p值,作出统计推断
18~岁 21.65 20.66
… … 18.82 16 22.07 8.97
30~岁 27.15 28.58
… … 23.93 16 25.94 8.11
45~60岁 20.28 22.88 … … 26.49 16 25.49 7.19
一、方差分析的基本思想
思想来源: 观察值总变异可以分解为组间变异和组内变异
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
5、方差分析一
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A3 22.1 ……… 25.8 123.7 24.74 15.97
A4 27.0 ……… 28.5 139.8 27.96 22.33
再把全部处理观察值的……累加,得:
ΣΣ(Y-Ӯ )2=ΣΣ(Y-Ӯt) 2 + nΣ ( Ӯt-Ӯ ) 2 即: SST = (组内) SSe + (组间) SSt 其中 SSt = nΣ ( Ӯt-Ӯ ) 2 = Σ Tt 2 /n -C
dft = k - 1= 3 dfe= dfT - dft =19-3 = df1 + df2 + df3 +df4= 4 +4 +4+4 = 16
第一节 方差分析原理
三、列ANOVA表,进行F-test
变异来源 DF SS
MS F
F 0.01
处理 3 114.27 38.09 7.13 ** 5.29
Fisher’s protected multipe comparisons. 此前产生的复极差测验 (简称q-test、又 称SNK测验) 却可以不经过F-test, 原因 是q-test算LSRα时要改查q 值表(附表7), 所依据的q分布是按极差抽样分布原理 要保证各比较都是同一显著水平α, 因 而对 t 分布修正幅度随秩次距k的递增 而加大的速度要比SSR分布快, 所以秩 次距k≥3 时q0.05和q0.01 比相应的SSR0.05 和SSR0.01大。
A3 24.74
Ӯt-26.28 Ӯt-27.96
4.9 ** 3.22 * 1.68 ns
SE = 1.033
综合包括多重比较在内的方差分析 全过程,其原理可归纳为:
方差分析-1
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第一节 方差分析的基本原理和方法
上述总变异的自由度和平方和可分解为组间和组内两个 部分。组间变异即k个平均数的变异,故其自由度为k-1, 平方和 SSt 为:
SSt n ( xi x )
2
组内的变异为各组内观察值与组平均数的相差,故每组 具有n-1个自由度,平方和为 ( xij xi ) 2 ,而总共有k 组资料, 故组内自由度为k(n-1),而组内平方和SSe为:
第一节 方差分析的基本原理和方法
1. 自由度和平方和的分解 2. F分布(F Distribution) 3. 多重比较(multiple comparisons) 4. 方差分析的基本假定 5. 数据转换
第一节 方差分析的基本原理和方法
1、自由度和平方和的分解
设有K组样本,每样本均具有n个观察值,则该资料共有 nk个观察值,数据如下表。 表 每组具n个观察值的k组样本的符号表
xi
xk
T xij x
x
Xij,i=1,2,……k,j=1,2,……n。
第一节 方差分析的基本原理和方法
总平方和 (SST) 总变异是nk个观察值的变异,故其自由度为 nk-1,平方和SST为:
SST ( x x ) 2 x 2 ( x ) 2 nk (T ) 2 x2 nk
( xij x ) 2 n ( xi x ) 2 [ ( xij xi ) 2 ]
1 i 1 i 1 j 1
nk
k
k
n
第一节 方差分析的基本原理和方法
均方的计算:
SST S nk 1 SSt 2 St k 1 SS e 2 Se k (n 1)
第三章 方差分析
田间统计第5章_方差分析(第1节)
![田间统计第5章_方差分析(第1节)](https://img.taocdn.com/s3/m/a450ae4efe4733687e21aa55.png)
在计算处理内平方和时,kn个离均差
( xij xi ) 要受k个条件的约束,即
(x
j 1
n
ij
xi ) 0 (i=1,2,…,k)
故处理内自由度为资料中观测值的总个数
减 k ,即 kn - k 。 处理内自由度记为 dfe
dfe=kn-k=k(n-1)
因为
nk 1 (k 1) (nk k ) (k 1) k (n 1)
F 分布密度曲线是随自由度df1、df2的
变化而变化的一簇偏态曲线,其形态随着df1、 df2的增大逐渐趋于对称,如图3-15所示。
特点:1、F分布的平均数μ F=1; 2、取值范围[0,+∞]; 3、只有一尾概率,右尾概率; 4、F分布是一组曲线系,当V1、V2都 趋近于+∞时,F分布趋于对称分布。
(二)、F检验
用 F 值出现概率的大小推断一个总
体方差是否大于另一个总体方差的方法
称为F检验(F-test)。F检验是一尾检验。
对于单因素完全随机设计试验资料的方差
分析:
无效假设H0:μ1=μ2=…=μk
备择假设HA:各μi不全相等 或 假设 H0:σt2=σe2 对 HA:σt2﹥σe2, F=MSt / MSe,也就是要判断处理间均方
j
Hale Waihona Puke LSDa t a ( dfe ) S xi x j
t ( df e ) 为在F 检验中误差项自由度下,显著水平
为α的临界t 值, S x x 为均数差数标准误, i j
S xi x j
2MS e / n
MS e 为F 检验中的误差均方,n为各处理的重复数。
当显著水平α=0.05和0.01时,从t 值表中查出
第十七章方差分析(F检验)课件
![第十七章方差分析(F检验)课件](https://img.taocdn.com/s3/m/e8fa709877eeaeaad1f34693daef5ef7ba0d1203.png)
正态性假设是方差分析的重要前提,只有当数据分布符合正态分布时,方差分析 的结论才是可靠的。如果数据分布偏离正态分布,分析结果可能会出现偏差。
齐性
总结词
齐性假设要求各组数据的方差一致。
详细描述
方差分析要求各组数据的方差必须相等,即各组数据的离散程度一致。如果各组数据的方差不一致, 将会影响方差分析的准确性。因此,在进行方差分析之前,需要进行方差齐性检验,以确保各组数据 的方差一致。
02
方差分析的是方差分析的基本假设之一,要求各组数据之间相互独立,不存在 相互影响的关系。
详细描述
在进行方差分析时,必须确保各组数据之间是独立的,即一个数据点的出现不 受其他数据点的影响。如果数据不独立,将会导致分析结果出现偏差。
正态性
总结词
正态性假设要求各组数据的分布符合正态分布。
第十七章方差分析(f检验)课 件
contents
目录
• 方差分析概述 • 方差分析的假设条件 • 方差分析的基本步骤 • 方差分析的应用实例 • 方差分析的局限性 • 方差分析与其他统计方法的比较
01
方差分析概述
方差分析的定义
方差分析(ANOVA)是一种统计方法,用于比较两个或多个 独立样本的均值是否存在显著差异。它通过对总体方差的分 解,推断各组之间的差异是否由随机误差引起,从而判断各 组均值是否存在显著差异。
交互作用的识别
交互作用可能难以识别和量化,这可能导致 方差分析的结果解释困难。
异常值问题
异常值的影响
方差分析对异常值敏感,一个或几个异常值可能会显著 影响分析结果。
异常值的处理
在方差分析前,需要对数据进行异常值处理,如使用 Winsorization、Box-Cox转换等方法,以减少异常值对 结果的影响。
09第9讲第六章-方差分析第一节-方差分析的基本原理与步骤
![09第9讲第六章-方差分析第一节-方差分析的基本原理与步骤](https://img.taocdn.com/s3/m/b553981a6ad97f192279168884868762caaebb0d.png)
SSt==-∑C nT i 7.4428.1520764378323352335356=-++++ SSe=SST-SSt=603.2-442.7=160.5 进而计算各部分方差:68.11047.4422==t s 7.10155.1602==e s二、F 分布与F 检验1.F 分布设想在一正态总体N (μ,σ2)中随机抽取样本含量为n 的样本k 个,将各样本观测值整理成表6-1的形式。
此时的各处理没有真实差异,各处理只是随机分的组。
因此,由上式算出的2t S 和2e S 都是误差方差2σ的估计量。
以2e S 为分母,2t S 为分子,求其比值。
统计学上把两个方差之比值称为F 值。
即 22/e t S S F =F 具有两个自由度:)1(,121-==-==n k df k df e t νν。
F 值所具有的概率分布称为F 分布。
F 分布密度曲线是随自由度df 1、df 2的变化而变化的一簇偏态曲线,其形态随着df 1、df 2的增大逐渐趋于对称,如下图所示。
F 分布的取值范围是(0,+∞),其平均值F μ=1。
用)(F f 表示F 分布的概率密度函数,则其分布函数)(αF F 为:⎰0=<=αααF dF F f F F P F F )()()(因而F 分布右尾从αF 到+∞的概率为:⎰+∞=-=≥αααFdF F f F F F F P )()(1)(附表F 值表列出的是不同1ν和2ν下,P (F ≥αF )=0.05和P (F ≥αF )=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F 0.05,F 0.01。
如查F 值表,当v 1=3,v 2=18时,F 0.05=3.16,F 0.01=5.09,表示如以v 1=df t =3,v 2=df e =18在同一正态总体中连续抽样,则所得F 值大于3.16的仅为5%,而大于5.09的仅为1%。
2.F 测验F 值表是专门为检验2t S 代表的总体方差是否比2e S 代表的总体方差大而设计的。
方差分析1审计学审计学
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课程名称:统计学
1.方差分析的定义
2.方差分析解决什么问题(举例)
3.方差分析的思路
4.方差分析在实践中有什么用处
1.检验多个总体均值是否相等
⏹通过分析数据的误差判断各总体均值是否相等
2.研究分类型自变量对数值型因变量的影响
⏹一个或多个分类型自变量
⏹一个数值型因变量
某饮料生产企业研制出一种新型饮料.饮料的颜色共有四种: 例
橘黄色、粉色、绿色和无色透明。
这四种饮料的营养含量、味道、价格、包装等可能影响销售量的因素全部相同。
现从地理位置相似、经营规模相仿的五家超市上收集了该种饮料的销售情况。
超市饮料销售额(单位:万元)
•传统方法:两两均值相等的检验
•从方差分析的目的看,是要检验四种颜色的饮料的销售均值是否相等,我们可用方差比较的方法来判断。
饮料的颜色是否对销售量产生影响?
在其他条件相同的情况下,上述问题就归结为一个检验问题,即:检验饮料颜色对销售量是否有影响?
单因素的方差分析
分析一个变量时One-Way ANOVA
多因素的方差分析
Univariate
分析多个变量时,称为多元方差分析
Multivariate
☐分析一个定性变量对定量变量的影响
☐两个定量变量间,也可数据转化应用方差分析☐数据分析中最常用的分析工具
☐应用注意数据的要求
谢谢观看。
方差分析(1)
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例:黑龙江某地淋溶土上玉米氮肥品种肥效试 验,每亩施N6斤,小区面积54m2 ,随机区组设计, 重复四次,玉米产量见下表.请对不同品种氮肥的 肥效进行分析.
重复 1 2 3 4 Ts
CK 126.8 148.7 121.9 83.1 480.2
碳铵 233.8 231.1 226.0 221.3 911.9
(Fisher’s protected D, 或FPLSD)
13
L.S.D法是t检验法,其只适用于二个相 互独立的平均数间的比较。而复因素试验的 互比时,由于交互作用的存在,平均数间失 去了独立性,从而增大了二个平均数间的差 值,用t检验时易产生a错误。
14
(二)最小显著极差法:LSR法,采用不 同平均数间用不同的显著差数标准进行比 较。又根据标准的严格,分为新复极差法 和q法
2
二.平方和与自由度的可加性与分解性
方差分析就是将总平方和以及总自由度划分成若 干个分量,而每一个分量与试验设计中的一个因素相 关联,所以方差分析的第一步就是从总变异中分解平 方和与自由度开始。
全部资料的总平方和可以分解成组内平方和与组 间平方和两部分)——平方和的分解性。 平方和与 自由度的分解性与可加性就是方差分析的数学基础。
第一节 方差分析的基本原理
方差分析是将一个试验的总变异分解为各变因的相应部 分,以误差作为统计假设检验的依据,对其它可控变因进 行显著性检验,并判断各变因的重要性。
将总变异剖分为各个变异来源的相应部分,从而发现 各变异原因中相对重要程度的一种统计分析方法。
1
一.变异因素的划分 处理间变异:组间变异——试验效应 处理内变异:组内变异——试验误差
氯铵 264.6 252.9 267.5 150.3 935.2
方差分析简介
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方差分析简介1. 引言方差分析(analysis of variance,简称ANOV A)是一种假设检验方法,即基本思想可概述为:把全部数据的总方差分解成几部分,每一部分表示某一影响因素或各影响因素之间的交互作用所产生的效应,将各部分方差与随机误差的方差相比较,依据F分布作出统计推断,从而确定各因素或交互作用的效应是否显著。
因为分析是通过计算方差的估计值进行的,所以称为方差分析。
方差分析的主要目标是检验均值间的差别是否在统计意义上显著。
如果只比较两个均值,事实上方差分析的结果和t检验完全相同。
只所以很多情况下采用方差分析,是因为它具有如下两个优点:(1)方差分析可以在一次分析中同时考察多个因素的显著性,比t检验所需的观测值少;(2)方差分析可以考察多个因素的交互作用。
方差分析的缺点是条件有些苛刻,需要满足如下条件:(1)各样本是相互独立的;(2)各样本数据来自正态总体(正态性:normality);(3)各处理组总体方差相等(方差齐性:homogeneity of variance)。
因此在作方差分析之前,要作正态性检验和方差齐性检验,如不满足上述要求,可考虑作变量变换。
常用的变量变换方法有平方根变换,平方根反正弦变换、对数变换及倒数变换等。
方差分析在医药、制造业、农业等领域有重要应用,多用于试验优化和效果分析中。
2. 单因素方差分析2.1 基本概念(1)试验指标:在一项试验中,用来衡量试验效果的特征量称为试验指标,有时简称指标,也称试验结果,通常用y表示。
它类似于数学中的因变量或目标函数。
试验指标用数量表示称为定量指标,如速度、温度、压力、重量、尺寸、寿命、硬度、强度、产量和成本等。
不能直接用数量表示的指标称为定性指标。
如颜色,人的性别等。
定性指标也可以转化为定量指标,方法是用不同的数表示不同的指标值。
(2)试验因素:试验中,凡对试验指标可能产生影响的原因都称为因素(factor),也称因子或元,类似于数学中的自变量。
方差分析1
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3、方差分析的原理 在上述假定条件下,判断颜色对销售量是否有显著 影响,实际上也就是检验具有同方差的四个正态总体 的均值是否相等的问题。
如果四个总体的均值相等,可以期望四个样本的均 值也会很接近。 四个样本的均值越接近,我们推断四个总体均值相 等的证据也就越充分。 样本均值越不同,我们推断总体均值不同的证据就 越充分。
首先,提出如下假设: H0: 1 = 2 = 3 = 4 如果原假设成立(四种颜色饮料销售的均值都 相等、没有系统误差)这意味着每个样本都来自均 值为、方差为2的同一正态总体,有充分证据表明 颜色因素对分店的日营业额没有实质性影响
f(X)
1 2 3 4
X
备择假设:H1: i (i=1,2,3,4)不全相等 如果备择假设成立(即至少有一个总体的均值是不同 的、有系统误差)这意味着四个样本分别来自均值不 同的四个正态总体,有充分证据说明颜色因素对日营 业额有显著影响。
(2)水平(level) ——又称处理(treatment) 因子在实验中的不同状态或因素的具体表现称为 水平。如例中橘黄色、粉色、绿色和无色四种颜色就是因 素的水平。 水平有质的不同和量的差异两种情况。
例1,所要研究的因素为性别,这个因素就可以分为男和 女两个不同的水平。 例2,要研究不同教材所产生的学习效果是否有显著性差 异,可以从四所学校同一个年级中各抽取一组学生,每组学生 用一种教材进行教学,然后比较各组学生学习成绩的高低。 例3,按IQ分数的高低把被试分成高智商、智商中等和低 智商三个水平。 例4,按考试成绩高低把学生分为高成就、成绩中等和低 成就三个水平。
应用统计
方差分析
方差分析简称ANOV, ANOVA 由英国统计学家 R.A.Fisher首创,为纪 念Fisher,以F命名, 故方差分析又称 F 检 验 (F test)。用于 推断多个总体均数有无 差异
第6讲_方差分析-析因分析[1].ppt-精选文档54页
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甲药
乙药
用
不用
用
64
56
78
44
80
42
不用
28
16
31
25
23
18
完全随机的两因素2×2析因设计
实例2:白血病患儿的淋巴细胞转化率(%), 问①不同缓解程度、不同化疗期淋转率是否相 同?②两者间有无交互作用
缓解程度 完全缓解
未缓解
化疗期 46 51 41 32 45 52
41 34 39 28 26 33 31 35
正态、等方差)
析因实验可分析多种交互作用;
二个因素间的交互作用称为一级交互作用, 三个因素间的交互作用称为二级交互作用, 四个因素间则称为三级交互作用,乃至更 高级的交互作用。
例如观察三个因素的效应,其一级交互作 用为:A×B,A×C与B×C,二级交互作 用为A×B×C。
当析因实验设计因素与水平过多时,使交 互作用分析内容繁多,计算复杂,带来专 业解释困难,一般多用简单的析因实验。
20 659 22843
按 A 水平合计
Ti
Tijk Si
Y2 ijk
jk
jk
388
10190
525
18793
534
19366
365 60
1812
9107 5 7354 5 6
两因素析因分析的方差分析步骤
1.整理数据:求出处理因素 A, B 及其交互项 AB 观察 值之和,一个因素观察值平方和、总和、总平方和等。
36
α=0.01
3. 计算离均差平方和及自由度
SS总
57456
1812 2
60
方差分析-1
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SSt X 2 ji
j 1 i 1 nj
n
j nj
SSb
j 1
k
( X ji )
i 1
2
nj
( X ji ) 2
j 1 i 1 k j 1
n
j
SSw SSt SSb dft N 1 n j 1
析因设计的单元格
• 第一个因子的水平数 * 第二个因子的水平数 • 前面那个例子, 2 个水平的测试时间 * 2 个 水平的犯罪严重程度 = 2*2 的析因实验设 计 = 4 个单元格
下表就是一个 2Χ2 的实验设计
B1 B2
A1
A1B1
A1B2
A2
A2B1
A2B2
一个 2Χ3 的实验设计
B1 B2 B3
n
j nj
SSb
j 1
k
( X ji )
i 1
2
nj
( X ji ) 2
j 1 i 1 k j 1
n
j
SSw SSt SSb dft N 1 n j 1
j 1 k
dfb k 1 dfw dft dfb N k F MSb SSb / dfb MS w SSw / dfw
一个最简单的例子
• 研究者想知道对重要信息的回忆是否会受犯罪的 严重程度和案件过去的时间的影响 • 因变量是对重要信息的回忆,即正确回答案件相 关问题的个数 • 被试是大学生
对自变量的分析
• 第一个自变量是犯罪的严重程度 • 一个录像关于一个男小偷在一个服装店偷一 个妇女的钱包 • 一个录像用了同样的演员,但是是一个男的 持枪抢劫在同一个的服装店的收银员。在这 里录像里,导购员站在收银员的后面,另外 有两个人站在柜台旁边
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1.选择项1 1)DATA=SAS数据集 。 2)MANOVA :要求删去具有缺失值的观测的多元 模型,同ANOVA过程中的一样。 2.CLASS语句:说明分类变量,同ANOVA过程中 的一样;它必须在MODEL语句之前。 3.MODEL 语句 MODEL语句用来指明因变量和自变量效应。如 果没有指明效应变量,则GLM过程只拟合截距, 也只检验因变量是否为0。
5.3.4 完全随机区组设计
完全随机区组设计的优点: • 设计简单、容易掌握。 • 富于弹性、多因素以及综合性的试验都可 应用。 • 能提供无偏的误差估计,在大区域试验中 还能有效地减少非试验因素的单向差异, 降低误差。 • 对试验区的形状要求不严,不同区组也比较
5.3 单因素多水平试验设计及方差分析
5.3.1完全随机设计 单因素试验设计指仅安排1个试验因素,按受试对 象的抽取或分组的随机程度不同可细分为以下2类: 1.完全随机设计:从符合条件的总体中完全随机 地抽取所需数目的受试对象,再将全部受试对象 完全随机地分配到k个组中。此时,受试对象与 试验因素间无直接联系。 2.组内完全随机设计:按试验因素的k个水平将全 部受试对象划分成k个子总体,再分别从k个子总 体中完全随机地抽取所需数目的受试对象。此时, 试验因素的各水平决定了受试对象各自应归属的 组别。
程序说明:首先用DATA步建立数据集。第一个 GLM过程用DUNCAN法检验两两均值间是否存 在显著差异。由第一个GLM过程的结果初步判断 哪两组间存在差异,进而在第二个GLM过程使用 CONTRAST语句对两组均值进行比较,详细分 析两组均值间的差异大小。因素turang共有6个水 平, 作任何2个水平之间的比较时,对应的2个水 平中一个用“1”表示,另一个用“-1”表示,其他 水平用“0”表示。MANOVA语句表示要作多元 方差分析,H=turang表示要分析的因素为turang, 该语句若出现在CONTRAST语句之前,则每次 只对单项指标进行两两比较。当它出现在 CONTRAST语句之后,若MODEL语句中没有 NOUNI,则先对多项指标构成的均值向量进行两 两比较,后对单项指标进行两两比较。
如果使用菜单操作方式,具体操作步骤如下: 在主窗口选择菜单Solutions|ASSIST打开 ASSIST功能模块,在ASSIST界面中选择 Data Analysis|ANOVA弹出窗口图5-1。
5.3.3 多元方差分析应用举例
例5.4 数据为不同土壤:t1原始林地、t2荒草地、t3 新茶地、t4茶地tea1、t5茶地tea2、t6竹林地中的 第一层土壤团聚体几何平均直径(gmd1)和第二 层土壤团聚体几何平均直径(gmd2)。数据见程 序中。要解决的问题:分别比较不同的土壤之间 的第一层土壤团聚体几何平均直径和第二层土壤 团聚体几何平均直径是否有差异。 说明:此例相当于单因素(土壤)6水平(6种土壤) 的二元(gmd1、gmd2)方差分析。 SAS程序glm5_4.sas
第5章 方差分析
5.1方差分析简介
• 5.1.1 方差分析基本概念
1. 单因素试验的方差分析 考虑一个因素A取k个水平,分析这k个不 同水平对所考察的指标y的影响,即在试验 中只有A一种因素改变,而其它因素控制不 变,这样的试验叫单因素试验,所进行的 方差分析叫单因素试验的方差分析。
2. 双因素及多因素试验方差分析 客观现实中的事物很复杂,影响某项指标的 因素往往有很多,这些因素互相联系,互 相依存,互相对立,问题也就变得复杂了。 当只考虑两个因素的作用时,我们进行组 间变差和误差的变差分析,叫双因素试验 方差分析。当考虑的因素多于两个时,就 叫多因素试验方差分析。
MEANS 因素名 / 拟选用的方法名 ALPHA=p ; (0<p<1)
1. 仅控制比较误差率(CER)的两两比较法 T法:即成组比较的t检验法,但误差的均方不是由所比较 的2组数据算得,而是由全部数据算得的。拒绝域:若 T≥t (α ,υ),则p≤α,即可称被比较的2组总体均值 之间差异显著。 注意:用此法所作比较的次数越多,其试验误差率(MEER) 就越大,结论安全性较差。 LSD法:也叫最小显著差法,只用于2组样本数相等的场合。 LDS的值被称为Fisher的最小显著差值。当|X-i- X-j| ≥LSD时,则p≤α,即可称被比较的2组总体均值之间差 异显著。 注意:用此法所作比较的次数越多,其试验误差率(MEER) 就越大,安全性较差。 DUNCAN法(参见本节“多级检验”部分)
5.1.2 总体方差检验
1.方差检验的基本概念 方差检验的基本思想是:利用样本方差建立一个统 计量,并为这个总体方差的统计量构造一个置信 区间。这个置信区间的显著水平为α,区间中包 括总体方差的概率是1-α。 在确定的α水平下,统计量有其固定的拒绝区域。 单尾检验中,拒绝区域分布在统计量分布曲线的 一侧;双尾检验中,拒绝区域分布在统计量分布 曲线的两侧。如果检验统计量大于或等于临界值 而落入拒绝区域,或P值小于显著水平α而落入拒 绝区域,便可以拒绝零假设;反之,则不能拒绝 零假设。
5.1.3 方差的同质性检验
所谓方差的同质性(也称方差齐性),就是 指各个总体的方差是相同的。方差的同质 性检验就是要从各样本的方差来推断其总 体方差是否相同。
5.1.3 方差分析的基本假定和数据转换
2.数据转换 1) 平方根转换 2)对数转换 3)反正弦转换
5.2 ANOVA过程和GLM过程简介
ANOVA过程语句格式:
PROC ANOVA 选择项1 ; CLASS 变量 ; MODEL 因变量=效应变量 / 选择项2 ; MANOVA H=效应变量 E=效应变量 ; BY 变量 ; MEANS 效应变量 / 选择项3 ; RUN ;
5.2.2 GLM过程
1.GLM过程简介 GLM过程是一个非常通用的方差分析方法,GLM (General Linear Model)过程用到的统计方法有: 回归分析、方差分析、协方差分析、多元方差分 析和偏相关,GLM过程同时还提供了多种诊断方 法:随机效应检验、常用的假设检验对比估计和 多变量的对比检验等。相对于ANOVA过程, GLM过程在处理不均衡设计时更有效。 GLM采用最小二乘法拟合一般线性模型,在此基 础上进行其它的分析。最后需用QUIT语句从过 程中退出。
5.3.2 一元方差分析应用举例
输出结果中的Duncan Grouping列标识相同符号表 示组间没有差异,标识不同符号表示组间存在差 异。所以(a2与a5),(a4与a7)品种的玉米青 贮之间的可溶性有机物wsc的含量没有差异,而 其它品种(a2,a5)与a6与a1与(a4,a7)与a3的玉 米青贮之间的可溶性有机物wsc的含量均存在显 著差异。从专业角度说明:青贮玉米中的可溶性 有机物wsc的含量越高,饲料使用价值越高,因 此可以认为a2高油玉米115a和a5农大80两个品种 的玉米青贮饲料使用价值较高。 注意:在进行方差分析之前,必须对分析的数据进 行正态性和方差同质性检验,然后根据检验结果, 采用相应的方法进行下一步的分析。否则,方法 选择不当,会导致错误结论。
5.4 配伍组设计及其统计分析
配伍组设计也称为随机区组设计或双因素无 重复试验设计。它是在单因素设计的基础 上,多考虑一个区组因素。 配伍组试验设计方法:将全部受试对象按某 一个重要的属性(即区组因素,如:窝别、 或体重、或年龄)分组,把条件最接近的k 个受试对象(k为试验因素的水平数)分在 同一个区组内;然后,用完全随机的方法 将每个区组中的全部受试对象分配到k个组 (含对照组和处理组)中去。
• 5.2.1 ANOVA过程 1.ANOVA过程简介 ANOVA过程主要用于处理均衡设计(即:对于每 个因素、每个水平的观测数是相等的,另外还可 以处理拉丁方设计、正交设计等)的一元、多元 方差分析和重复测量的方差分析,也可用于多个 变量的对比检验。 PROC ANOVA过程首先要检查试验设计是否均 衡,如果不均衡,也不是上面提到的几种情况之 一,就建议使用GLM过程。ANOVA过程和GLM 过程最后需用QUIT语句退出。
结果分析: BON法和T法检验结果不同。如果选用t检验(控制比较错误 率)结果,t检验的最小差异值为833.9,处理n1即在6月1 日播种,玉米产量最高,且与其它几个处理有显著差异。 但在n7(6月7日)和n14(6月14日)播种,对玉米产量 影响没有差异。同时证明,n21(6月21日)播种,严重影 响玉米的产量。随播期推迟,夏玉米产量显著降低。 如果选用BON法的检验(控制试验错误率)结果,n1和n7, n7和n14处理间没有显著差异,但n21处理与n1、n7、n14 处理有显著差异。即播种期晚,会影响夏玉米的产量。 为了近一步分析各处理间的差异大小,在程序中添加下面一 条语句,由于n1处理的玉米产量最高,可以将n1处理作 为对照组,用单尾t检验来检验n1与其它处理的差异大小。 means x/dunnettL ('n1');
5.4.2 多因素多水平间的多重比较
5.4.1 一元应用实例
程序说明:程序中的变量g代表饲料组别,weekk为 周别,y为每周平均日产奶量。用DATA步生成数 据集后,由于本试验是均衡试验设计,所以使用 ANOVA过程进行方差分析。第一条MEANS语句, 使用REGWQ和SNK两种方法对各组饲料以及每 周两因素进行两两比较,从结果看,week因素之 间没有显著差异,而g因素的第二组均值与其它组 间有显著差异,所以又添加了第二条MEANS语 句,将第二组饲料与其它组饲料进行两两比较, 分析它们之间的差异大小。 第二条MEANS语句是在前面分析的结果上添加的, 根据分析数据的实际情况,可添加修改相应语句。
GLM语句格式说明: PROC GLM 选择项1 ; CLASS 变量 ; (以上两语句必须出现在 MODEL语句之前) MODEL 因变量=自变量 / 选择项2 ; CONTRAST „ LABEL ‟ EFFECT(效应名) VALUES(取值)<效应 取值>…/选项3 ; LSMEANS 效应 / 选择项4 ; MEANS 效应 / 选择项5 ; OUTPUT OUT=SAS数据集 关键字=新变量名 ; RUN ;