第8章 单因素试验的统计分析
单因素试验

• 同时考虑如下 Cr2 个假设的检验问题,
H
ij 0
: i
j ,i
j, i,
j
1,2,
,r .
•
样本均值
yi
应是
i
的很好估计,若
H
ij 0
为真,
yi y j
不应过大,过大就应拒绝
H
ij 0
.
5.效应模型
在单因子试验中,对水平 A1, A2 , , Ar 的选择方式有二种: •r 个水平 A1, A2 , , Ar 是特定的,如四个玉米品种,现要
3.单因素试验的方差分析
设 A 表示欲考察的因素,它的 r个不同水平,对应
的作指若标干视次作重复r 试个验总:体nX1,1n, X2 ,2.,....n.Xr .r(. 每可个等水重平复下也,可我不们等
重复),同一水平的
的一个样本:X i1, X i2 ,
ni 个结果,就是这个总体
...X ini .
0
H
1:
2 a
0
若拒绝
H
0
,就意味着
2 a
>0,从而认定
A
的随机效应存
在显著差异,
2 a
愈大,此种差异就愈大。
在方差分析中,总平方和的分解和检验的统计量都
与固定效应完全一样,只是各平方和的含义略有差别。
谢谢! 请老师和同学们指正!
如今我们选用不平衡设计,即A1, A2, A3, A4分别制作
了7,5,6,6个样品,共有24个样品等待测试。
2.单因素试验举例——随机化
• 这里一次测试就是一次试验,试验次序要随机化。
因子 A 的水平
试验编号
A1
单因素随机区组试验设计-东北农业大学植物科学与技术试验教学中心

东北农业大学本科课程教学大纲课程名称:田间试验与统计方法英文名称:Field Experiment and Statistic-method 课程编号:01600008j适用专业:草业科学、植物生产类总学时数:40总学分:2。
5大纲主撰人:李文霞内容简介《试验设计与统计分析》是一门收集整理数据、分析数据, 并根据数据进行推断的科学。
本课程为高等农业院校农学类专业的专业基础课,主要讲授有关田间试验的基本知识和统计分析的基本方法和技能,为学习专业课程奠定基础,使学生具备承担科学试验,正确分析和评价科学试验结果及其可靠性的能力。
教学大纲一、课堂讲授部分(一)分章节列出标题、各章节要点及授课时数(务必将要点写清楚)第1章绪论一、基本内容1.1 农业科学试验的任务和要求1学时1。
1.1 农业科学试验和田间试验1.1。
2 农业科学试验的任务和来源1.1.3 农业科学试验的基本要求1。
2 试验误差及其控制2学时1.2。
1 试验误差1.2.2 试验误差的来源1。
2.3试验误差的控制1.3 生物统计学与农业科学试验1学时1.3。
1 部分生物统计学基本概念1。
3.2 生物统计学的形成与发展1。
3。
3 生物统计学在农业科学试验中的作用和注意问题二、教学目的与要求要求学生掌握农业科学试验的基本要求、试验误差的概念、来源和控制、部分生物统计学的概念,了解农业科学试验的任务和来源、生物统计学在农业科学试验中的作用和注意问题。
三、重点与难点重点:农业科学试验的基本要求、试验误差的概念、来源和控制、部分生物统计学的概念难点:试验误差的概念和生物统计学的基本概念的理解第2章试验的设计和实施一、基本内容2.1 试验方案1学时2.1。
1 试验方案的概念和类别2。
1.2 处理效应2.1。
3 试验方案的设计要点2。
2 试验设计原则1。
5学时2。
2.1 重复2.2。
2 随机排列2。
2.3 局部控制2。
3 小区技术0.5学时2。
3.1 小区2。
第八章 单因素试验结果的统计分析 《试验设计与统计分析》PPT课件

• 单因素试验指仅研究一个供试因素若干处理间的 效应是否有显著差异的试验.
• 按试验设计的类型单因素试验可分为: • 顺序排列试验 • 单因素完全随机试验 • 单因素随机区组试验 • 拉丁方试验
❖ 第一节 对比和间比试验的统计分析(自学) ❖ 第二节 完全随机试验设计的统计分析 ❖ 完全随机设计:是所有的处理和重复小区在
5.88361.089132 4.96
• 查出α=0.05与α=0.01的临界SSR值 ,乘以, 即得各最小显著极差,所得结果列入表8.9。
表8.9 棉花品种株高新复极差检验的LSR值
p2345
SSR 2.95 3.10 3.18 3.25
0.05
SSR 4.02 4.22 4.33 4.40
0.01
A 33.5 28.5 30.5 32.5 28.0 27.0 6 180.0 30.0
B 31.0 30.5 27.0 26.5 30.0 28.9 6 173.9 29.0
C 25.5 23.5 26.5 28.5 27.6
5 131.6 26.3
D 36.0 33.4 31.6 34.9
4 135.9 34.0
E 32.5 27.5 25.0 24.5 合计
4 109.5 27.4 25 730.9(T..)
• 解:已知:品种数k=5,各品种重复次数n1= n2=6, n3=5, n4= n5=4。
• ①自由度与平方和的分解 • 总自由度
• dfT= Σni – 1 = 25-1 =24 • 品种间自由度
• 平均数多重比较的计算差异
• 平均数标准误
sx
se2 ( 1 1 ) 2 nA nB
单因素试验的方差分析

单因素试验的方差分析
在方差分析中,我们将要考察的指标称为试验指标,影响 试验指标的条件称为因素(或因子),常用A、B、C, …来表示. 因 素可分为两类,一类是人们可以控制的;一类是人们不能控 制的。 例如,原料成分、反应温度、溶液浓度等是可以控制 的,而测量误差、气象条件等一般难以控制。 以下我们所说 的因素都是可控因素,因素所处的状态称为该因素的水平。 如果在一项试验中只有一个因素在改变,这样的试验称为单 因素试验,如果多于一个因素在改变,就称为多因素试验.
一、单因素试验方差分析的统计模型
例9.1 为求适应某地区的高产水稻的品种( 因素或因子) , 现选了 五个不同品种( 水平)的种子进行试验, 每一品种在四块试验田上进 行试种。假设这 20块土地的面积与其他条件基本相同, 观测到各块 土地上的产量( 单位: 千克) 见表9–1。
在这个问题目中, 要考察的指标是水稻的产量, 影响产量的因
分析的统计模型 .
方差分析的任务是对于模型(9. 1 ) , 检验 s 个总体 N ( 1 , 2) , …, N
( s , 2)的均值是否相等, 即检验假设
H0 : 1 2 s H1 : 1 , 2 , s , 不全相等。
(9.2)
为将问题( 9. 2 ) 写成便于讨论的形式, 采用记号
s nj
ST
(xij x)2
j1 i1
(9.3)
这里
x
1 n
s j 1
nj i1
xij ,
ST能反应全部试验数据之间的差异,又称
为总变差 Aj下的样本均值
x
j
1 n
nj i1
xij
(9.4)
注意到
(xij x )2 (xij x j x j x )2 =(xij x j )2 (x j x )2 2(xij x j )(x j x )
数理统计14(方差分析)

总变异
统计量
其中
称为组间均方 (mean square between groups) 或因素均方 (mean square factor),
MSE
SSE nk
称为组内均方 (mean square within groups)
或误差均方 (mean square error),
第一节 单因素方差分析
一、方差分析的原理和方法
效应 (effect): 在试验中的试验结果。 因素 (factor): 影响试验结果的条件。 水平 (lever): 因素所处的不同状态或内部分类。 方差分析的目的:是探讨不同因素、不同水平
之间效应的差异,从而考察各因素对试 验结果是否有显著影响。
试验中只有一个因素取不同的水平进行试 验,而其他因素保持不变,这样的试验称为 单因素试验 (one factor trial), 相应的方差分 析就是单因素方差分析。
表8-5 例8-1的方差分析表
方差 离差
来源 平方和
Source 组间
(因素)
组内 (误差)
总和 (总变差)
SS 442.7
160.5 603.2
自由 度 df 4
15
19
均方
MS 110.68
10.7
F值 MSA MSE
10.34
P值 P<0.05
临界值 F
F0.05(4,15) =3.06
第二节 多重比较
温度(℃) 60 65 70 75 80 合计 86 80 83 76 96
xi j
89 83 90 81 93
91 88 94 84 95
90 84 85 82 94
概率论与数理统计单因素试验的方差分析讲课文档

乙 1580 1640 1640 1700 1750
丙 1460 1550 1600 1620 1640 1740 1660 1820
丁
第三页,共21页。
1510 1520 1530 1570 1680 1600
第三页,共21页。
引例
灯泡的使用寿命——试验指标
灯丝的配料方案——试验因素(唯一的一个) 四种配料方案(甲乙丙丁)——四个水平
第十八页,共21页。
第十八页,共21页。
例2的上机实现步骤
1、输入原始数据列,并存到A,B,C列;
第十九页,共21页。
第十九页,共21页。
2、选择Stat>ANOVA>one-way(unstacked)
第二十页,共21页。
各水平数据放同一列 各水平数据放在不同列
第二十页,共21页。
第二十一页,共21页。
r
SSE
i1
ni
T 2 X ij n j1
r2 i
i1 i
第十五页,共21页。
ni
其中 T i X ij , j1 同一水平 下观测值 之和
r
T Ti i1
所以观测 值之和
第十五页,共21页。
例2 P195 2 以 A、B、C 三种饲料喂猪,得一个月后每猪 所增体重(单位:500g)于下表,试作方差分析。
饲料
增重
A
51
40
43
48
B
23
25
26
C
23
28
解:T1 51404348182,
T2 232526 74,
T 1 8 2 7 4 5 1 3 0 7
T3 232851
dfAr12, dfEnr936,
单因素实验

对每个棉花含量水平进行五次试验,于是得到 了抗拉强度观测值表。我们知道该实验是单因 素五个水平重复五次的实验。从表中以及散点 图中,得知,
第一:棉花含量影响抗拉强度
第二:含30%左右的棉花强度能使成品布的抗 拉强度达到最大值
可是我们想要检验的是5个水平的棉花百分率 的平均强度之间的差别,会检验五个均值都相
word
(七)方差分析的非参数方法 当正态性假定不能认为是合理的情况下,实验者 希望有不依赖于正态性假定的检验法来代替方差 分析的F检验法,运用Kruskal-Wallis检验法可以 解决这一问题,首先将观察值 按y升ij 序排列,然 后将每一观察值用它的秩(名次) 来代替, 最小的观察值的秩是1,如果有相同的观Ri察j 值用 平均秩表示。
算出
F统计量的值
第三:查临界值
第四:判断
第五:列方差分析表
变差来源 处理之间 误差 总和
平方和 SS处理
SSE SST
自由度
a-1 N-a N-1
均方
F0
MS处理
MSE
F0
MS处理 MSE
单因素试验的随机效应模型的a个水平是 在总体
随机选取的,平方和的分解式还是一致的,
关检意于验 义各的处理水HH平10 ::效应tt22 的 0差0 异的假设是没有
单因素实验
一、方差分析引例
产品开发工程师考虑能使一种新的合成纤 维的抗拉强度增加的方案,这种纤维织出 的布是用来缝制男士衬衫的,从以前的经 验得知,抗拉强度受到棉花在纤维中所占 的百分率的影响,开始,他预测增加棉花 含量会增大强度,他还知道,如果成品布 须具有他所希望的质量特性的话,棉花含 量应该在10%到40%之间,工程师决定检 验棉花百分率为五个水平的样本,水平是 15%,20%,25%,30%,35%。同时,还
第八章_单因素方差分析(1)

a
如果我们只研究这 a个不同处理,则有
i 0,
且每个
是常数。
i
i 1
i i为第i个处理的平均数。
ij
是y
的试验的随机误差(也
ij
称为噪声)。固定效应模型
我们假定ij相互独立且服从正态分布N(0, 2)。
因此,方差分析假定yij~N( i , 2 ),这是方差分析的条件。
❖ (三)因素处理效应和实验模型的分类
因此,两两 t检验的精确性有待提高 。
正确答案:
进行关于 a(a 3)个样本平均数差异的假 设检验, 应使用一种更为合理的 统计分析方法-方差分 析。
❖ 二、方差分析的几个概念
1、方差分析(analysis of variance):将试验数据的总变异分 解成不同来源的变异,从而评定不同来源的变异相对重要性 的一种统计方法。
2、试验指标(experiment index):为衡量试验结果的好坏或 处理效应的高低,在试验中具体测定的性状或观测的项目。
3、试验因素(experiment factor):试验中所研究的影响试验 指标的因素:单因素、双因素或多因素试验。
4、因素水平(level of factor):因素的具体表现或数量等级。
答:常采用第五章里讲的t检验法。
现在,如何进行a 个样本的平均数差异的假设检验(a 3)?
某人答:两两进行t检验。
评论:这种方法是不行的。
主要原因有三:
原因(1):检验的工作量大
当有a个样本平均数,两两组合,就有a(a 1) 个平均数的差。 2
例如,a 10时,就有109=45个平均数的差。 2
yi•
1 n
yi•表示第i个处理所有数据的平均值
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165.5 183.1 188.9 165.5 188.5 167.5 . . .
175.0 172.5 187.0 194.5 150.5 162.0
33.1 36.6 37.8 33.1 37.7 33.5 . .
35.0 34.5 37.4 38.9 30.1 32.4
33.3
109.9 113.5 99.4 113.2 . . . 102.4 111.0 115.4 89.3
CK1 A B C D Ck2 . . .
CK3 I J K L CK4
35.9 37.1 39.8 38.2 37.3 33.0 . . .
36.0 29.0 36.3 43.0 29.4 35.2
. . .
29.0 35.8 28.9 28.9 34.0 28.8 . .
29.6 31.1 37.4 36.2 32.9 28.2
A 16.2
D 17.3
C 17.6
B 18.3
E 13.6
A 16.2
F 17.5
B 17.6
E 13.9
D 17.8
C F 17.8 17.6
B 18.6
表6.16 表6.15资料的方差分析
变异来源 稻田类型间 误差 总变异
DF 3 24 27
SS 96.13 129.98 226.11
MS 32.04 5.42
F 5.91**
F0.01 4.72
多重比较:(略)
不同点:平均重复次数no
ni2 1 n0 ni k 1 ni
华南热带农业大学农学院
唐燕琼制
表12.1 玉米品比试验(对比法)的测量结果分析
品种 名称 CK A B CK C D CK E F CK 各重复小区产量 (kg) 总和Tt 平均 对邻 近CK 的% 100.0 98.3 119.3 100.0 111.7 106.7 100.0 85.3 90.4 100.0
A是小区计产面积,以m2为单位;n 是小区数目。
对照区总产量=109.9+91.8+91.2+98.0=390.0(kg)
cf=666.67 / (12×40)=1.3889
所以对照种亩产量=390.0×1.3889=541.7(kg)
A品种亩产量=541.7×98.3%=532.5(kg)
„„,依次类推
二、间比法
[例12.2] 有12 个小麦新品系鉴定试验,
另加一推广品种CK,采用5次重复间比法
设计,田间排列在表12.2,试作分析。
首先,计算前后两个对照产量的平均数CK. 然后,计算各品系产量相对应CK的百分率, 即相对生产力。
P227
表12.2 小麦品系鉴定试验(间比法)的产量结果与分析
品系 各重复小区产量(kg) I „ V 总和Tt 平均 相邻对 照平均 对对照的%
y 21
SAS另例
D
28
27
29
32
第一步:整理资料,计算矫正数及各种平方和
总和平方 T 336 C 7056 观察值个数 kn 4 4
2 2
ss总 ssT x c 18 21 ... 32 c 602
2 2 2 2
722 922 ... 1162 ss处理 sst c c 504 n 4 ss机误 sse ssT sst 602 504 98
稻田类型
yi
14.57 12.17
10.00 10.29
12 13 14 15 15 16 17 14 10 11 13 14 11
9 2 10 11 12 13 12 11 8 10 12
102 73
80 72
7 6
8 7
i
Ⅲ Ⅳ
12 11 10 9
T=327 y 11.68 n
28
求得:
A1 A2 : Ak
总和T.j
X11
X21 : xk1 T.1
x12
x22 : xk2 T.2
…
… … … …
X1n
X2n : xkn T.k
T1.
T2. ︱ Tk. T..
x1. x2 . xk .
x ..
平均x. j
x.1 x.2
... x.n
▲单因素随机区组试验:
试验因素: A因素( k个处理) B因素( n个区组)
并满足
其中, x
t
i 0
, bj 0, eij 0
…
…
为样本平均数;
ti 为第i处理效应(i=1,2,
, k );
, n);
bj
eij
为第j区组效应(j=1,2,
N (0, 2 ) 分布。 为随机误差,且相互独立,遵从
表7.1 单因素随机区组资料的方差分析和期望均方
期望均方 变异来源 DF SS MS 固定模型
区组因素:
由于这类试验往往只研究因素A的处理效应,
而划分区组是为提高试验精确度而采用的局部 控制手段,它不是一个真正的试验因素,故属 单因素试验。
一、单因素随机区组的线性模型和期望均方
对于k个处理、n个区组的单因素随机区组试验(数据结构见 表) ,样本中每一个观察值的线性模型为:
xij x ti bj eij
Cx /N
2 SST xij C 2 ..
xi2. SSt ( ) C ni SSe SST SSt dfT N 1, dft k 1; dfe dfT dft
P113
SAS分析 例[6.11]某病虫测报站调查4种不同类型的水稻田28块,每 块田所得稻纵卷叶螟的百丛虫口密度列于表6.15,试问不同 类型稻田的虫口密度有否显著差异? 编 1 Ⅰ Ⅱ 2 3 4 5 6 号 7 8 Ti ni
109.0 107.2 109.5 91.8 102.5 97.3 91.2 77.8 88.6 98.0
36.3 35.7 36.5 30.6 34.2 32.4 30.4 25.9 29.5 32.7
对邻近CK的(%)=(某品种总产量 / 邻近CK总产量)×100
各品种对邻近CK的百分数表示各品种相对 生产力的指标。
e2 n 2 e2
试验误差 (n-1)(k-1) SSe MSe 总变异 nk-1 SST
例[6.1]以A,B,C,D4种药剂处理水稻种 子其中A为对照,处理各得4个苗高观察值 (cm)其结果如表6.2,试进行方差分析。
表6.2 药剂 A B C 水稻不同处理苗高(cm) 苗高观察 18 21 20 13 20 10 24 15 26 17 22 14 总和Ti 平均 yi 72 18 92 56 116 T 336 23 14 29
2 2 e k 2 e n 2 2 e
随机模型
2 e2 k
区组间
处理间 试验误差 总变异
n-1
k-1 nk-1
SSb MSb
SSt MSt SST
e2 n 2 e2
(n-1)(k-1) SSe MSe
二、单因素随机区组试验结果分析示例
SAS另例
I 37.0 36.4 38.0 31.5 36.5 35.2 30.6 28.4 30.6 35.2
II 36.5 36.8 37.0 30.8 35.0 32.0 32.9 25.8 29.7 32.3
III 35.5 34.0 34.5 29.5 31.0 30.1 27.7 23.6 28.3 30.5
C (327) 2 / 28 381889 .
SST 122 132 ... 122 C 404500 381889 226.11 . .
SSt 1022 / 7 732 / 6 802 / 8 722 / 7 C 96.13
SSe SST SSt 129.98
其次 进行均数间两两比较 1.列梯形表法 查LSRa
处理
D B
平均数 ( yi ) 29 23
yi -14
15** 9 **
差异 yi -18
11**
*
yi -23
6*
5
A
C
18
14
4
查LSRa
2.划线法 29cm(D) 23cm(B) 18cm(A) 14cm(C)
3.标记字母法
处理
查LSRa 差异显著性 0.05 0.01 a b c c A AB BC C
&8.3
随机区组设计
设有A和B两个因素,A因素有k个处理,B因素
有n个处理,每一组合仅有1个观察值,则全试
验共有nk个观察值,其资料类型如下表:
B因素( n个区组)
华南热带农业大学农学院
唐燕琼制
组合内只有单个观察值的两向分组资料
A因素 B1 B 因 素 B2 Bn …… 总计Ti. 平均 xi.
处理间变异τi=(μi- μ)
总体符号
处理内变异εij=( xij- μi)
i 1,2,...,k ; j 1,2,...,n
表7.2 单因素处理等重复资料的方差分析和期望均方
期望均方 变异来源 处理间 DF k-1 SS MS F MSt/MSe 固定模型 随机模型
SSt MSt
e2 n 2 e2
D B A C
苗高 平均数 (cm) 29 23 18 14
该试验除A与C处理无显著差异外,D与B及A、C处理间 差异显著性达到 =0.05水平。处理B与A、D与B、A与C无极 显著差异;D与A、C,B与C呈极显著差异。
二、各处理不等重复(了解)