第五节方差分析
第五节方差分析

1 1, 2 5
1 5, 2 5
1 10, 2 10
1
2 F
3
4
F分布是一种偏态分布。它的分布曲线由分子与分母两个自 由度决定。
2019/2/20
15
F值与F分布
2019/2/20
16
F 界值表
附表15-2(P228) F界值表(方差分析用,单侧界值) 上行:P=0.05 下行:P=0.01
k-1
SS组间 组间
MS组间 MS组内
组内(误差) SS总-SS组间
N-k
SS组内 组内
2019/2/20
18
假设检验的步骤
1.建立假设、确定检验水准:
H0:1 = 2 = 3, H1:1、2、3不等或不全相等,
=0.05
2.选定检验方法和计算检验统计量:
F= MS组间/MS组内
变异来源
处理组
SS
df
i
n (X
i i
j
X)
2
k- 1
区组 误差
nj ( X j X )
2
b- 1 (k-1)×(b-1)
总
SS总 SS 处理 SS区组 2 ( X ) 2 X N
N- 1
随机区组设计资料方差分析的基本步骤 1、建立检验假设,确定检验水准
对于处理间: H0:多个处理组的总体均数相等,即三种方案的 效果相同
随机区组设计的三种情况 1、区组设计资料 2、同一个对象的K个部位测定同一指标(如教 室的不同位置侧粉尘数) 3、同一样品用多种方法测定某一指标。
优点:每个区组内的k个受试对象有较好 的同质性,组间均衡性也较好。 比完全随机设计减少了误差,因而更 容易察觉处理组间的差别,提高了实验效 率。 缺点:要求区组内受试对象数与处理数相 等,实验结果中若有数据缺失,统计分析 较麻烦。
18第六章 方差分析-第五节-期望均方

εijl为随机误差,相互独立,且服从N(0,σ2)。
数学模型中的处理效应αi(或βj、βij) 由于处理性质的不同,有固定效应(fixed effect)和随 机效应(random effect)之分。 就试验资料的具体统计分析过程而言,这三种模型 的差别并不太大, 但从解释和理论基础而言,它们之间是有很重要的 区别的。 不论设计试验、解释试验结果,还是最后进行统计 推断,都必须了解这三种模型的意义和区别。
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随机模型
如,为研究中国小麦品种的产量的变异情况, 从大量地方品种中随机抽取部分品种为代表进 行试验、观察,其结果推断中国小麦品种的产 量的变异情况,这就属于随机模型。 研究转基因抗虫棉大田生态环境中,昆虫种群 的变异
上一张 下一张 主 页 退 出
混合模型(mixed model)
k个处理并非特别指定,而是从更大的处理总体中随 机抽取的k个处理而已; 研究的对象不局限于这k个处理所对应的总体的结果, 而是着眼于这k个处理所在的更大的总体; 研究的目的不在于推断当前k个处理所属总体平均数 是否相同,而是从这k个处理所得结论推断所在大总体
的变异情况.
上一张 下一张 主 页 退 出
上一张 下一张 主 页 退 出
处理效应αi(或βj、βij) 固定效应(fixed effect) : k个处理看作k个明晰的总体。
研究的对象只限于这k个总体的结果,而不需推广到 其它总体;
研究目的在于推断这k个总体平均数是否相同.
上一张 下一张 主 页 退 出
随机效应(random effect) :
固定模型
把k个处理看作k个明晰的总体。研究的对象只限于这k个总 体的结果,而不需推广到其它总体;
spss方差分析报告操作示范-步骤-例子

第五节方差分析的SPSS操作一、完全随机设计的单因素方差分析1.数据采用本章第二节所用的例1中的数据,在数据中定义一个group变量来表示五个不同的组,变量math表示学生的数学成绩。
数据输入格式如图6-3(为了节省空间,只显示部分数据的输入):图 6-3 单因素方差分析数据输入将上述数据文件保存为“6-6-1.sav”。
2.理论分析要比较不同组学生成绩平均值之间是否存在显著性差异,从上面数据来看,总共分了5个组,也就是说要解决比较多个组(两组以上)的平均数是否有显著的问题。
从要分析的数据来看,不同组学生成绩之间可看作相互独立,学生的成绩可以假设从总体上服从正态分布,在各组方差满足齐性的条件下,可以用单因素的方差分析来解决这一问题。
单因素方差分析不仅可以检验多组均值之间是否存在差异,同时还可进一步采取多种方法进行多重比较,发现存在差异的究竟是哪些均值。
3.单因素方差分析过程(1)主效应的检验假如我们现在想检验五组被试的数学成绩(math)的均值差异是否显著性,可依下列操作进行。
①单击主菜单Analyze/Compare Means/One-Way Anova…,进入主对话框,请把math选入到因变量表列(Dependent list)中去,把group选入到因素(factor)中去,如图6-4所示:图6-4:One-Way Anova主对话框②对于方差分析,要求数据服从正态分布和不同组数据方差齐性,对于正态性的假设在后面非参数检验一章再具体介绍;One-Way Anova可以对数据进行方差齐性的检验,单击铵钮Options,进入它的主对话框,在Homogeneity-of-variance项上选中即可。
设置如下图6-5所示:图6-5:One-Way Anova的Options对话框点击Continue,返回主对话框。
③在主对话框中点击OK,得到单因素方差分析结果4.结果及解释(1)输出方差齐性检验结果Test of Homogeneity of VariancesMATHLevene Statistic df1 df2 Sig.1.238 4 35 .313上表结果显示,Levene方差齐性检验统计量的值为1.238,Sig=0.313>0.05,所以五个组的方差满足方差齐性的前提条件,如果不满足方差齐性的前提条件,后面方差分析计算F统计量的方法要稍微复杂,本章我们只考虑方差齐性条件满足的情况。
第五讲 方差分析(共67张PPT)

5
可以对两个普通的班级分别使用两种不同的教 学方法,一段时间后进行测试,就可以得到不同教 学方法对教学效果的影响。同样,也可以使用不同 的教材,分析其对教学效果的影响。
6
方差分析就是实现上述功能的分析方法。方差
Brown-Forsythe 17.681 2 8.087 .001
a. Asymptotically F distributed.
32
5.2.5 结果报告
The assumption of homogeneity of variances has been violated(F(2,15)=3.86, p<0.05). Welch’s asymptotical F distribution(F(2,8.96)=46.06, p<0.001) reports that math learning effects are significantly different among the three groups.
33
5.3 多因素方差分析
5.3.1 统计学上的定义和计算公式
定义:多因素方差分析中的控制变量在两个或
两个以上,它的研究目的是要分析多个控制变量 的作用、多个控制变量的交互作用以及其他随机 变量是否对结果产生了显著影响。例如,在本章 开始讲述的例子,在获得教学效果的时候,不仅 单纯考虑教学方法,还要考虑不同风格教材的影 响,因此这是两个控制变量交互作用的效果检验。
Welch’s F
30
5.2.4 方差齐次性检验未通过的解决办法
在可选项对话框进行指定:
第五章方差分析PPT学习教案

第8页/共39页
图5-1 选择菜单 图5-2 One-Way ANONA 对话框 图5-3 Options对话框
图5-4 One-Way ANONA: Post Hoc Multiple Compairisons对话框 图5-3 One-Way ANONA: Options对话框
第9页/共39页
12
53.674
Total
112898.000
18
Corrected Total
5250.000
17
a. R Squared = .877 (Adjusted R Sq uared = .826)
F 17.163 1774.340 30.700
6.542 5.588
组别和性别对数学成绩有显著影响
Sig . .000 .000 .000 .025 .019
Homogeneous Subsets
lun g
Subset for alpha = .05
group
N
1
2
3
Student-Newman-Keuls a,b 1
11
1.7909
2
9
2.3111
3
11
3.0818
Sig .
1.000
1.000
1.000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 10.241.
问题关键点:众多影响因素中寻找主要因素,加以控制。 影响教学效果和学生掌握知识的效果的因素:
教学方法 教材使用 学生接受知识的能力 寻找主要因素,以提高教学水平: 可控变量:教学的方法、教材的使用。 随机变量:学生接受知识的能力。 措施: 分别使用不同的教学方法,一段时间后测试。
研究生 统计学讲义 第5讲 第5章 方差分析

输出结果
第三节
配伍组设计资料的方差分析及多重比较
一、配伍组设计资料的方差分析
配伍组设计的多个样本均数比较,符合方差分析 条件时,可用无重复数据的两因素方差分析(Two-way ANOVA)。两因素是指主要的处理因素和配伍因素。 配伍组设计试验的结果按处理和配伍两个因素纵横排 列构成多行多列资料,每个格子中仅有一个数据,故 称无重复数据。 例5.4 为了控制年龄因素对治愈某病所需时间的影响 ,采用了配伍组设计,选定5个年龄组,每组3个病人 ,随机分配到不同的处理组中去,资料如表6-2,试分 析三种疗法治愈某病所需时间是是否相等。
年龄组 (岁 )
疗
中西医结 合
7 8 9 10 11
法
中 医
9 9 9 9 12
西医
10 10 12 12 14
20以下 20~ 30~ 40~ 50及以上
处理组 H0:μ1 =μ2 =μ3,即不同疗法治愈天数的总 体均数相等;H1:不同疗法治愈天数的总体均数有不 等或全不相等。α= 0.05
配伍组H0:不同年龄治愈天数的总体均数相等; H1:不同年龄的治愈天数的总体均数有不等或全不等 。α= 0.05
3.方差分析的优点 方差分析的优点有:① 不受对比的 组数之限制;② 可同时分析多个因素的作用;③ 可分 析因素间的交互作用。
第二节
完全随机设计资料的多个样本均数比较
一、完全随机设计资料的方差分析 单因素方差分析(one-way ANOVA) H0:μ1=μ2=……=μn ,H1:μ1,μ2 ,…,μn不等或不全等; α=0.05。
2.方差分析的应用条件 (1) 各样本是相互独立的随机样本。 (2) 正态性(normality),各样本来自正态分布总体。方 差分析的这一应用条件是对样本含量较小时的资料而言 ,对于样本含量较大的资料来说,则样本不论来自什么 总体,方差分析都是强有力的分析方法。因为当各组的 样本含量较大时,样本均数近似正态分布。 (3) 各比较组总体方差相等(σ12=σ22=…=σk2),称为方差 齐性(homogeneity of variance)。方差分析的这一应 用条件主要是对完全随机设计资料而言,注意:无重 复数据的方差分析,如配伍设计、交叉设计、正交设 计的方差分析,因每个单元格子中只有一个观察数据 ,不需考虑正态性和方差齐性的要求。
方差分析ppt课件

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
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MS组间 SS组间 / 组间 1867.60,
MS组内 SS组内 / 组内 210.92
F MS组间 / MS组内 8.855 2019/9/29
20
表15-8
例15-10的方差分析表
变异来源 SS v
总变异
8797.19 26
组间
3735.18 2
MS
F
1867.60 8.855
2019/9/29
15
F值与F分布
2019/9/29
16
F 界值表
附表15-2(P228) F界值表(方差分析用,单侧界值)
上行:P=0.05 下行:P=0.01
分母 自由度υ2
1
2
25
1 161 4052 18.51 98.49 4.24 7.77
2 200 4999 19.00 99.00 3.39 5.57
故P<0.01,按=0.05的检验水准,拒绝H0,接受H1,差 异有统计学意义,可认为3个处理组SOD总体均数不全相等。
2019/9/29
23
一、方差分析的基本思想
方差分析的基本思想 ***
按分析目的和设计把全部数据之间的总变 异分成两部分或更多部分,然后借助F分布做 出统计推断。
2019/9/29
i1 j1
SS处理 SS区组 SS误差
总 N 1
处理 k 1
区组 n 1
误差 k 1n 1
总 处理 区组 误差
变异来源
SS
df
处理组
ni ( X i X )2 k-1
i
区组
n j ( X j X )2 b-1
组内=总例数-组数=N-k
MS组内作为实验的随机误差估计
2019/9/29
13
统计量F 值
F
组间变异 组内变异
MS组间 MS组内
即可知处理因素是否有作用
2019/9/29
14
F 分布曲线
0.6
0.4
0.2
0.0
0
1
f
(F)
1
2
2
缺点:要求区组内受试对象数与处理数相 等,实验结果中若有数据缺失,统计分析 较麻烦。
例15-11 按性别相同、年龄相近、病情相近 把33例某病患者配成11个区组,每区组3个 患者,分别给予A、B、C药治疗。治疗后患 者血浆中的IGA含量见表15-10。问经三种不 同药物治疗后该病患者血浆中IGA含量有无 差别?
P
<0.01
组内
5062.01 24 210.92
2019/9/29
21
3.确定概率P值、做出推断结论:
根据v组间为v1、v组内为v2,查F界值表,
先查横标目分子自由度v1=2,再查分母自由度v2=24, (P228)在两点交叉处为F界值上行为P=0.05,下行P=0.01, 即F0.05(2,20)=4.49, F0.01(2,20)=5.85, 由于8.855>5.58,
=0.05
2.选定检验方法和计算检验统计量:
F= MS组间/MS组内
2019/9/29
19
c (
xij )2 N (9799.3)2 27 3556528.91
ij
SS总
xi2j c 3565326.10 3556528.91 8797.19
ij
因此多组比较不能用两样本均数比较的t检验。
2019/9/29
4
完全随机设计的多个样本均数比较
例15-10 某研究者将27只雄性大鼠随机分成 三组,给予不同处理后3周,测定血清中的 SOD 活性。结果见表15-7。问三组的SOD活 性是否不同?
2019/9/29
5
表15-7 三组大鼠血清中SOD活性(mol/L)
组间均方和组内均方的计算公式为:
MS组间
SS组间
组间
MS组内
SS组内
组内
2019/9/29
12
变异估计量—均方(Mean square ,MS)
MS组间 SS组间 / 组间
组间 =组数-1=k-1
MS组间反映处理因素的不同水平对各试验组的作用
MS组内 SS组内 / 组内
87.95
总变异的分解
处理变异(纵向3组间差异)
=处理作用+随机误差总变异
区组变异(横向11组间差异)
=区组作用+随机误差
随机误差
数理统计证明:
SS总 SS处理 SS区组 SS误差
总 处理 区组 误差
k ni
2
SS总
xij x
i1 j1
j
误差 SS总 SS处理 SS区组 (k-1)×(b-1)
总
X2
( X
N
)2
N-1
随机区组设计资料方差分析的基本步骤
1、建立检验假设,确定检验水准
对于处理间:
H0:多个处理组的总体均数相等,即三种方案的 效果相同
H1:多个处理组的总体均数不等或不全相等, 即三种方案的效果不全相同。
对于配伍间:
处理组
区组 误差
0.1629 2 0.0815 2.2893 3.8706 10 0.3871 10.8736 0.7117 20 0.0356
1 / 2 1
F 2 / 2
2
1 1 2
1
2
2
2
( 1 F
1 2
2 ) 2
1 1, 2 5
1 5, 2 5
1 10, 2 10
2F
3
4
F分布是一种偏态分布。它的分布曲线由分子与分母两个自 由度决定。
组间变异=①随机误差+②处理因素效应
SS组间越大,表示各处理水平反应可能不相同。
2019/9/29
9
3.组内变异
在同一处理组中,虽然每个受试对象接受的处理相
同,但测量值仍各不相同,变异称为组内变异(误
差)。组内变异用组内各测量值与其所在组的均数的
差值的平方和表示,表示随机误差的影响。
SS组内
g ni
区组号 A药
1 2 …
xij
Ni Xi
1.67 2.04 … 17.05 11 1.55
∑x2ij 27.64
B药 1.77 2.03 … 16.80 11 1.53
26.87
C药 2.10 2.07 … 18.55 11 1.69
33.44
xij
3.65 3.51 … 52.40 33 1.59
1227682.9
27 (N)
9799.3 xij
ij
362.9 xi2j
i j
3565326.1
xi2j
ij
2019/9/29
6
总变异的分解
组内变异是随机误差的作用
组间变异
组间变异——处理因素+随机误差
组内变异
总变异
抽样误差 随机误差 个体变异
随机测量误差
1.总变异:
反映所有测量值之间总的变异程度;其大小
( xij )2
SS组间 i
j
ni
c
3358.12 3118.12 3323.12 3556528.91 3735.18 9
SS组内 SS总 SS组间 8797.19 3735.18 5062.01
总 N 1 26, 组间 k 1 2, 组内 24
是1:m匹配设计。对其分析又称两因素方差分析。具
体做法是:
先按影响试验结果的非处理因素(如性别、体 重、年龄、职业、病情、病程等)相同或相近,将受试
对象配成b个区组(block,配伍组),再分别将各区组内 的k个受试对象随机分配到各处理或对照组。其区组因
素可以是第二个处理因素,也可以是一种非处理因素。
均取
H0:多个配伍组的总体均数相等。 H1:多个配伍组的总体均数不等或不全相等。
0.05
2、计算统计量F值 F处理=MS处理/MS误差,
自由度为:k-1 F区组=MS区组/MS误差,
自由度为:n-1
表15-11 例15-11资料的方差分析表
变异来源 SS
ν
MS
F
总变异 4.7452 32
随机区组设计的三种情况
1、区组设计资料 2、同一个对象的K个部位测定同一指标(如教
室的不同位置侧粉尘数) 3、同一样品用多种方法测定某一指标。
优点:每个区组内的k个受试对象有较好 的同质性,组间均衡性也较好。
比完全随机设计减少了误差,因而更 容易察觉处理组间的差别,提高了实验效 率。
g ni
总
xi2j c
N-1
i 1 j 1
组间
ni
g
(
xij )2
j 1
C
k-1
i 1
ni
组内(误差) SS总-SS组间 N-k
MS
SS组间 组间
SS组内 组内
FP
MS组间 MS组内
2019/9/29
18
假设检验的步骤
1.建立假设、确定检验水准:
H0:1 = 2 = 3, H1:1、2、3不等或不全相等,
对照组
365.1
394.2
373.3
375.2
358.6
…
ni
9
xij 3358.1