第六章方差分析(高等教育出版社)

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对于因素的每一个水平, 对于因素的每一个水平,其观察值是来自服从正态分布总 体的简单随机样本 比如, 比如,每个行业被投诉的次数必需服从正态分布
2. 各个总体的方差必须相同 各个总体的方差必须相同
各组观察数据是从具有相同方差的总体中抽取的 比如, 比如,四个行业被投诉次数的方差都相等
3. 观察值是独立的
方差的比较:
1. 若不同行业对投诉次数没有影响,则组间误差中只包含随
机误差,没有系统误差。这时,组间误差与组内误差经过 平均后的数值就应该很接近,它们的比值就会接近1
2. 若不同行业对投诉次数有影响,在组间误差中除了包含随
机误差外,还会包含有系统误差,这时组间误差平均后的 数值就会大于组内误差平均后的数值,它们之间的比值就 会大于1
如,每个行业被投诉的次数与其他行业被投诉的次数独立
(二)基本假定的应用描述
1. 在上述假定条件下,判断行业对投诉次数是否 在上述假定条件下, 有显著影响, 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 2. 如果四个总体的均值相等,可以期望四个样本 如果四个总体的均值相等, 的均值也会很接近
单因素方差分析:涉及一个分类的自变量 双因素方差分析:涉及两个分类的自变量
案例: 案例:为了对几个行业的服务质量进行评价,消费者协会在 四个行业分别抽取了不同的企业作为样本。最近一年中消费 者对总共23家企业投诉的次数如下表: 者对总共23家企业投诉的次数如下表:
消费者对四个行业的投诉次数 行业 观测值 零售业 旅游业 航空公司 家电制造业
四个样本的均值越接近, 四个样本的均值越接近,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, 样本均值越不同,推断总体均值不同的证据就越 充分
案例分析1--原假设成立
如果原假设成立,即H 如果原假设成立,即H0 : 1 = 2 = 3 = 4
四个行业被投诉次数的均值都相等 意味着每个样本都来自均值为 意味着每个样本都来自均值为 、方差为σ 2的同一 正态总体
(四)两类方差
1. 数据的误差用平方和表示,称为方差 2. 组内方差
因素的同一水平(同一个总体) 因素的同一水平(同一个总体)下样本数据的方差 比如, 比如,零售业被投诉次数的方差 组内方差只包含随机误差
3. 组间方差
因素的不同水平(不同总体) 因素的不同水平(不同总体)下各样本之间的方差 比如, 比如,四个行业被投诉次数之间的方差 组间方差既包括随机误差,也包括系统误差
(二)误差来源
1. 仅从散点图上观察还不能提供充分的证据来证明 不同行业对被投诉的次数之间有显著的差异。 不同行业对被投诉的次数之间有显著的差异。 2. 随机误差与系统误差 ( 1 ) 随机误差:同一行业 ( 或同一总体) , 样 随机误差:同一行业( 或同一总体 ) 本的观察值是不同的。 本的观察值是不同的。这种差异也可能是由于抽 样的随机性所造成的。因为企业是随机的, 样的随机性所造成的。因为企业是随机的,因此他们
(三)比较两类误差
1. 随机误差
因素的同一水平(总体) 因素的同一水平(总体)下,样本各观察值之间的差异 比如, 比如,同一行业下不同企业被投诉次数是不同的 这种差异可以看成是随机因素的影响, 这种差异可以看成是随机因素的影响,称为随机误差
2. 系统误差
因素的不同水平(不同总体) 因素的不同水平(不同总体)下,各观察值之间的差异 比如, 比如,不同行业之间的被投诉次数之间的差异 这种差异可能是由于抽样的随机性所造成的,也可能 是由于抽样的随机性所造成的, 是由于行业本身所造成的, 是由于行业本身所造成的,后者所形成的误差是由系 统性因素造成的, 统性因素造成的,称为系统误差
H0 : 1 = 2 = 3 = 4 H1 : 1 , 2 , 3 , 4 不全相等
6.2 单因素方差分析
一、数据结构 二、分析步骤 三、用Excel进行方差分析 Excel进行方差分析 四、方差分析中的多重比较
一、单因素方差分析的数据结构
因素( 因素(A) i 观察值 ( j ) 水平A1 水平A2 … 水平Ak
f(X)
1 = 2 = 3 = 4
X
案例分析2—被择假设成立
若备择假设成立,即H 若备择假设成立,即H1 : i (i=1,2,3,4)不全相等 =1,2,3,4)
至少有一个总体的均值是不同的 四个样本分别来自均值不同的四个正态总体
f(X)
3 ≠ 1 ≠ 2 ≠ 4
X
四、问题的一般提法
1. 设因素有k个水平,每个水平的均值分别用1 , 2, …, 设因素有k个水平, k 表示 2. 要检验 k 个水平 ( 总体 ) 的均值是否相等 , 需要提出如 要检验k 个水平( 总体) 的均值是否相等, 下假设:
3. 观察值
在每个因素水平下得到的样本数据 每个行业被投诉的次数就是观察值
4. 试验
这里只涉及一个因素, 这里只涉及一个因素,因此称为单因素四水平的 试验
5. 总体
因素的每一个水平可以看作是一个总体 比如零售业、旅游业、航空公司、 比如零售业、旅游业、航空公司、家电制造业可 以看作是四个总体
6. 样本数据
中 国 市 场 统 计 年 鉴
学习目标
1. 掌握单因素方差分析的方法及应用 2. 理解多重比较的意义 3. 解释方差分析的概念 4. 掌握双因素方差分析的方法及应用 5. 掌握试验设计的基本原理和方法 6. 解释方差分析的基本思想和原理
6.1 方差分析引论
一、方差分析及其有关术语 二、方差分析的基本思想和原理 三、方差分析的基本假定 四、问题的一般提法
之间的差异可以看成是随机因素的影响所造成的。 之间的差异可以看成是随机因素的影响所造成的。)
( 2 ) 系统误差:不同行业 ( 或不同总体) , 样 系统误差:不同行业( 或不同总体 ) 本的观察值也是不同的。 本的观察值也是不同的。这种差异也可能是由于 抽样的随机性所造成的, 抽样的随机性所造成的,也可能是由于行业本身 所造成的。 所造成的。
4.方差分析:判断行业对投诉次数是否有显著影响,实 判断行业对投诉次数是否有显著影响,
质就是检验被投诉次数的差异主要是由于什么原因所引起, 质就是检验被投诉次数的差异主要是由于什么原因所引起, 并需要有更准确的方法来检验这种差异是否显著, 并需要有更准确的方法来检验这种差异是否显著,就需要 进行方差分析。 进行方差分析。 ⊙比较两类误差,以检验均值是否相等 ⊙比较的基础是方差比 ⊙如果系统(处理)误差明显地不同于随机误差,则均值就 如果系统(处理) 是不相等的;反之,均值就是相等的 ⊙误差是由各部分的误差占总误差的比例来测度的
1 2 3 4 5 6 7
57 66 49 40 34 53 44
68 39 29 45 56 51
31 49 21 34 40
44 51 65 77 58
案例分析(方差分析结论) 方差分析结论)
1. 分析四个行业之间的服务质量是否有显著差异 , 分析四个行业之间的服务质量是否有显著差异, 也就是要判断“行业” 也就是要判断“行业”对“投诉次数”是否有显 投诉次数” 著影响 2. 作出这种判断最终被归结为检验这四个行业被投 诉次数的均值是否相等 3. 若它们的均值相等 , 则意味着“ 行业 ” 对投诉次 若它们的均值相等, 则意味着 “ 行业” 数是没有影响的, 数是没有影响的,即它们之间的服务质量没有显 著差异;若均值不全相等,则意味着“行业” 著差异;若均值不全相等,则意味着“行业”对 投诉次数是有影响的, 投诉次数是有影响的,它们之间的服务质量有显 著差异
(二)方差分析中的有关术语
1. 因素或因子
所要检验的对象 要分析行业对投诉次数是否有影响, 行业是要检验 要分析行业对投诉次数是否有影响 , 行业 是要检验 的因素或因子
2. 水平或处理
因子的不同表现 零售业、 旅游业、 航空公司、 零售业 、 旅游业 、 航空公司 、 家电制造业就是因子 的水平
H0 : 1 = 2 = …= k H1 : 1 , 2 , …,k 不全相等
3. 设1为零售业被投诉次数的均值,2为旅游业被投诉 为零售业被投诉次数的均值, 次数的均值, 为航空公司被投诉次数的均值, 次数的均值,3为航空公司被投诉次数的均值,4为 家电制造业被投诉次数的均值, 家电制造业被投诉次数的均值,提出的假设为
3. 当这个比值大到某种程度时,就可以说不同水平之间存在
着显著差异,也就是自变量对因变量有影响
判断行业对投诉次数是否有显著影响,实际上也就是检验被投 诉次数的差异主要是由于什么原因所引起的。如果这种差异主 要是系统误差,说明不同行业对投诉次数有显著影响
三、方差分析的基本假定
(一)基本假定
1.每个总体都应服从正态分布 每个总体都应服下各样本数据之间的误差。 组内误差:同一总体下各样本数据之间的误差。 如所抽7各零售企业被投诉次数之间的误差。 如所抽7各零售企业被投诉次数之间的误差。 (2)组间误差:不同总体下各样本数据之间的误差。 组间误差:不同总体下各样本数据之间的误差。 如所抽零售业、旅游业等行业之间被投诉次数之间的误差。 如所抽零售业、旅游业等行业之间被投诉次数之间的误差。 (3)组内误差和组间误差之间的关系:组内误差只包括随机误差,组间 组内误差和组间误差之间的关系:组内误差只包括随机误差, 误差既包括随机误差,也包括系统误差。 误差既包括随机误差,也包括系统误差。 如果不同行业对投诉次数没有影响, 如果不同行业对投诉次数没有影响,此时组间误差只包含随机误 差,不包括系统误差。这时,组间误差和组内误差经过平方后的数值比 不包括系统误差。这时, 就应该会接近1 就应该会接近1。 反之,如果不同行业对投诉次数有影响, 反之,如果不同行业对投诉次数有影响,此时组间误差不仅包含 了随机误差,还会包括系统误差。这时, 了随机误差,还会包括系统误差。这时,组间误差经过平方后的数值就 会大于组内误差经过平方后的数值,他们之间的比值就会大于1 会大于组内误差经过平方后的数值,他们之间的比值就会大于1。这一比 值达到某种程度时,可以说因素的不同总体之间存在着显著差异, 值达到某种程度时,可以说因素的不同总体之间存在着显著差异,也就 是自变量对因变量有影响。 是自变量对因变量有影响。
家电制造被投诉的次数较高, 家电制造被投诉的次数较高 , 航空公司被投诉的次数 较低。 较低。
2. 行业与被投诉次数之间有一定的关系
如果行业与被投诉次数之间没有关系, 如果行业与被投诉次数之间没有关系,那么它们 被投诉的次数应该差不多相同, 被投诉的次数应该差不多相同,在散点图上所呈 现的模式也就应该很接近
第 6 章 方差分析与试验设计
统计学是有关收集和分析带有随 机性误差的数据的科学和艺术。
第 6 章 方差分析与试验设计
6.1 方差分析引论 6.2 单因素方差分析 6.3 双因素方差分析 6.4 试验设计初步
我看出来了:方差分 析提高了检验的效率 , 也增加了分析的可 靠性。 靠性。
中 国 人 口 统 计 年 鉴
1 2 : :
n
x11 x12 : : x1n
x21 x22 : : x2n
… … : : …
xk1 xk2 : : xkn
二、分析步骤
(一)提出假设
1. 一般提法 H0 : 1 = 2 =…= k
一、方差分析及其有关术语
(一)什么是方差分析? 什么是方差分析?
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
一个或多个分类尺度的自变量
两个或多个 (k 个) 处理水平或分类
一个间隔或比率尺度的因变量
3. 有单因素方差分析和双因素方差分析
被投诉次数可以看作是从这四个总体中抽取的样 本数据
二、方差分析的基本思想和原理
(一)散点图
80 60 被投诉次数 40 20 0 0
零售业 1
旅游业 2
航空公司 3
4 家电制造 5 行业
不同行业被投诉次数的散点图
解读散点图 解读散点图
1. 从散点图上可以看出
不同行业被投诉的次数是有明显差异的 不同行业被投诉的次数是有明显差异的 同一个行业,不同企业被投诉的次数也明显不同 同一个行业,不同企业被投诉的次数也明显不同
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