试验设计与数据处理教案 (李云雁)第3章 试验的方差分析.ppt

第3章 试验的方差分析 n方差分析（方差分析（analysisofvariance，简称，简称ANOVA）检验试验中有关因素对试验结果影响的显著性检验试验中有关因素对试验结果影响的显著性n试验指标（试验指标（experimentalindex）衡量或考核试验效果的参数衡量或考核试验效果的参数n因素（因素（experimentalfactor）影响试验指标的条件影响试验指标的条件可控因素可控因素（controllablefactor）n水平（水平（leveloffactor）因素的不同状态或内容因素的不同状态或内容 3.1单因素试验的方差分析单因素试验的方差分析（one-wayanalysisofvariance）3.1.1单因素试验方差分析基本问题单因素试验方差分析基本问题（1）目的：检验一个因素对试验结果的影响是否显著性）目的：检验一个因素对试验结果的影响是否显著性（2）基本命题：）基本命题：n设某单因素设某单因素A有有r种水平：种水平：A1，A2，Ar，在每种水平下，在每种水平下的试验结果服从正态分布的试验结果服从正态分布n在各水平下分别做了在各水平下分别做了ni（i1，2，r）次试验）次试验n判断因素判断因素A对试验结果是否有显著影响对试验结果是否有显著影响 （3）单因素试验数据表单因素试验数据表试验次数试验次数A1A2AiAr1x11x21xi1xr12x12x22xi2xr2jx1jx2jxijxrjnix1n1x2n2xinixrnr3.1.2单因素试验方差分析基本步骤单因素试验方差分析基本步骤（1）计算平均值）计算平均值n组内平均值组内平均值：n 总平均总平均：（2）计算离差平方和）计算离差平方和总离差平方和总离差平方和SST（sumofsquaresfortotal）n 表示了各试验值与总平均值的偏差的平方和表示了各试验值与总平均值的偏差的平方和n 反映了试验结果之间存在的总差异反映了试验结果之间存在的总差异 组间离差平方和组间离差平方和SSA（sumofsquareforfactorA）n反映了各组内平均值之间的差异程度反映了各组内平均值之间的差异程度n由于因素由于因素A不同水平的不同作用造成的不同水平的不同作用造成的组内离差平方和组内离差平方和SSe（sumofsquareforerror）n反映了在各水平内，各试验值之间的差异程度反映了在各水平内，各试验值之间的差异程度 n由于随机误差的作用产生由于随机误差的作用产生 三种离差平方和之间关系：三种离差平方和之间关系：（3）计算自由度（）计算自由度（degreeoffreedom）n总自由度总自由度：dfTn1n组间自由度组间自由度：dfAr1n组内自由度组内自由度：dfenr三者关系三者关系：dfTdfAdfe（4）计算平均平方）计算平均平方n均方离差平方和除以对应的自由度均方离差平方和除以对应的自由度MSA组间均方组间均方MSe组内均方组内均方/误差的均方误差的均方（5）F检验检验n服从自由度为（服从自由度为（dfA,dfe）的）的F分布（分布（Fdistribution）n对于给定的显著性水平对于给定的显著性水平，从，从F分布表查得临界值分布表查得临界值F(dfA，dfe)n如果如果FAF(dfA，dfe)，则认为因素，则认为因素A对试验结果有显著影对试验结果有显著影响否则认为因素响否则认为因素A对试验结果没有显著影响对试验结果没有显著影响（6）方差分析表）方差分析表n若若FAF0.01(dfA，dfe)，称因素，称因素A对试验结果有非常显著的对试验结果有非常显著的影响，用影响，用“*”号表示；号表示；n若若F0.05(dfA，dfe)FAF0.01(dfA，dfe)，则因素，则因素A对试验结对试验结果有显著的影响，用果有显著的影响，用“*”号表示；号表示；n若若FAF0.05(dfA，dfe)，则因素，则因素A对试验结果的影响不显著对试验结果的影响不显著单因素试验的方差分析表单因素试验的方差分析表 差异源差异源SSdfMSF显显著性著性组间组间（因素（因素A）SSAr1MSASSA（r1）MSAMSe组组内（内（误误差）差）SSenrMSeSSe（nr）总总和和SSTn13.1.3Excel在单因素试验方差分析中的应用在单因素试验方差分析中的应用n利用利用Excel“分析工具库分析工具库”中的中的“单因素方差分析单因素方差分析”工具工具3.2双因素试验的方差分析双因素试验的方差分析n讨论两个因素对试验结果影响的显著性，又称讨论两个因素对试验结果影响的显著性，又称“二元方差二元方差分析分析”3.2.1双因素无重复试验的方差分析双因素无重复试验的方差分析（1）双因素无重复试验）双因素无重复试验B1B2BsA1x11x12x1sA2x21x22x2sArxr1xr2xrs（2）双因素无重复试验方差分析的基本步骤）双因素无重复试验方差分析的基本步骤计算平均值计算平均值 n总平均总平均：n Ai水平时水平时：n Bj水平时：水平时：计算离差平方和计算离差平方和n总离差平方和：总离差平方和：n因素因素A引起离差的平方和：引起离差的平方和：n因素因素B引起离差的平方和：引起离差的平方和：n误差平方和：误差平方和：计算自由度计算自由度 nSSA的自由度：的自由度：dfAr1nSSB的自由度：的自由度：dfBs1nSSe的自由度：的自由度：dfe（r1）（）（s1）nSST的自由度：的自由度：dfTn1rs1ndfTdfAdfBdfe计算均方计算均方 F检验检验nFA服从自由度为（服从自由度为（dfA,dfe)的的F分布；分布；nFB服从自由度为（服从自由度为（dfB,dfe)的的F分布；分布；n对于给定的显著性水平对于给定的显著性水平，查，查F分布表：分布表：F（dfA,dfe)，F（dfB,dfe)n若若FAF（dfA,dfe)，则因素，则因素A对试验结果有显著影响，否对试验结果有显著影响，否则无显著影响；则无显著影响；n若若FBF（dfB,dfe)，则因素，则因素B对试验结果有显著影响，否对试验结果有显著影响，否则无显著影响；则无显著影响；差异源差异源SSdfMSF显著性显著性因素因素ASSAr1因素因素BSSBs1误差误差SSe总和总和SSTrs1无重复试验双因素方差分析表无重复试验双因素方差分析表 无重复试验双因素方差分析表无重复试验双因素方差分析表因素因素B1B2BsA1A2Ar3.2.2双因素重复试验的方差分析双因素重复试验的方差分析（1）双因素重复试验方差分析试验表）双因素重复试验方差分析试验表双因素重复试验方差分析试验表双因素重复试验方差分析试验表（2）双因素重复试验方差分析的基本步骤）双因素重复试验方差分析的基本步骤计算平均值计算平均值n总平均总平均：n任一组合水平（任一组合水平（Ai，Bj）上）上：nAi水平时水平时：nBj水平时水平时：计算离差平方和计算离差平方和n总离差平方和：总离差平方和：n因素因素A引起离差的平方和：引起离差的平方和：n因素因素B引起离差的平方和：引起离差的平方和：n交互作用交互作用AB引起离差的平方和：引起离差的平方和：n误差平方和：误差平方和：计算自由度计算自由度nSSA的自由度：的自由度：dfAr1nSSB的自由度：的自由度：dfBs1nSSAB的自由度：的自由度：dfAB(r1)(s1)nSSe的自由度：的自由度：dfers(c 1)nSST的自由度：的自由度：dfTn1rsc1ndfTdfAdfBdfABdfe计算均方计算均方F检验检验n若若FAF（dfA,dfe)，则认为因素，则认为因素A对试验结果有显著影响，对试验结果有显著影响，否则无显著影响；否则无显著影响；n若若FBF（dfB,dfe)，则认为因素，则认为因素B对试验结果有显著影响，对试验结果有显著影响，否则无显著影响；否则无显著影响；n若若FABF（dfAB,dfe)，则认为交互作用，则认为交互作用AB对试验结果对试验结果有显著影响，否则无显著影响有显著影响，否则无显著影响。重复试验双因素方差分析表重复试验双因素方差分析表3.2.3Excel在双因素方差分析中的应用在双因素方差分析中的应用（1）双因素无重复试验方差分析）双因素无重复试验方差分析n利用利用“分析工具库分析工具库”中的中的“无重复双因素方差分析无重复双因素方差分析”工具工具（2）双因素重复试验方差分析）双因素重复试验方差分析n利用利用“分析工具库分析工具库”中的中的“重复双因素方差分析重复双因素方差分析”工具工具