多个样本均数比较的方差分析ppt课件.ppt
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1、方差分析多个样本均数比较的方差分析多个样本均数比较的方差分析南方医科大学生物统计系南方医科大学生物统计系谭旭辉谭旭辉我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析方差分析方差分析 analysis of variance (ANOVA) 英国统计学家英国统计学家R.A.FisherR.A.Fisher 19281928年首先提出的年首先提出的统计分析方法统计分析方法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生
2、物方差分析主要内容主要内容 方差分析的基本思想和应用条件方差分析的基本思想和应用条件 完全随机设计的单因素方差分析完全随机设计的单因素方差分析 随机区组随机区组/ /配伍组设计资料的方差分析配伍组设计资料的方差分析 多个均数间的两两比较多个均数间的两两比较我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析 例例11-1 为了解烫伤后不同时期切痂对肝脏为了解烫伤后不同时期切痂对肝脏三磷酸腺苷(三磷酸腺苷(ATP)含量的影响,将)含量的影响,将30只只雄性大鼠随机分为雄性大鼠随机分为3组,每组组,每组10
3、只;只;A组为组为烫伤对照组,烫伤对照组,B组为组为24小时切痂组,小时切痂组,C组为组为96小时切痂组。全部动物统一在烫伤后小时切痂组。全部动物统一在烫伤后168小时处死,并测定其肝脏的小时处死,并测定其肝脏的ATP含量,结含量,结果如下表,问不同时期切痂对果如下表,问不同时期切痂对ATP含量有含量有无影响?无影响?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析A组组B组组C组组合计合计7.766.6711.1414.1610.858.817.7111.7311.66.948.588.22Xij
4、8.435.7811.4213.017.199.958.476.6113.8514.189.3611.2610.36.9713.5317.729.598.68ni101010308.0412.769.2510.02Ti80.43127.5592.49300.47Qi676.321696.96868.933242.21iXX()X)(2XN我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析分析资料的基本情况分析资料的基本情况 实验设计实验设计: :完全随机设计完全随机设计 处理因素:不同时期进行切痂处理
5、因素:不同时期进行切痂 因素水平:因素水平:24h24h切痂、切痂、96h96h切痂、对照切痂、对照 观测指标:观测指标:ATPATP含量含量 目的:通过比较不同处理组肝目的:通过比较不同处理组肝ATPATP含量之间含量之间的差异是否具有统计学意义,从而判断不同的差异是否具有统计学意义,从而判断不同时期进行切痂是否对肝时期进行切痂是否对肝ATPATP含量有影响。含量有影响。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析方差分析的基本思想方差分析的基本思想 根据变异的来源,将全部观察值根据变异的来源
6、,将全部观察值总的离均差平方总的离均差平方和和及及自由度自由度分解为两个或多个部分,除随机误差分解为两个或多个部分,除随机误差外,其余每个部分的变异可由某些特定因素的作外,其余每个部分的变异可由某些特定因素的作用加以解释。用加以解释。 通过比较不同来源变异的方差(也叫均方通过比较不同来源变异的方差(也叫均方MS),),借助借助F分布做出统计推断,从而判断某因素对观分布做出统计推断,从而判断某因素对观察指标有无影响。察指标有无影响。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析 推广推广:用用A表示
7、研究因素,用表示研究因素,用Ai表示它的第表示它的第i个水平个水平数,那上面的例子可以一般化以便推广:数,那上面的例子可以一般化以便推广:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析目的目的:分析分析A A因素的因素的i i个水平的处理效应是否个水平的处理效应是否有差异有差异具体分析步骤:具体分析步骤:1.建立假设检验建立假设检验2.分析资料的变异分析资料的变异标准差标准差: 方差方差: 0123:.kH1:H 各组均数不全相等0.05221ixxSn21ixxSn 可以看出分子就是离均差平方和
8、(用可以看出分子就是离均差平方和(用SS表示),而表示),而分母就是自由度。这样方差计算式就可以写成:分母就是自由度。这样方差计算式就可以写成: 离均差平方和是可以分解的,对于总离均差平方和离均差平方和是可以分解的,对于总离均差平方和有有: 221ixxSSSn221ixxSn我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析对总离均差平方和对总离均差平方和 进行分解:进行分解:ss总 211211221111112iiiiinkijijnkijiiijnnnkkkijiiijiiijijijssxx
9、xxxxxxxxxxxx总其中交叉项其中交叉项 :1120inkijiiijxxxx因此因此 :221111iinnkkijiiijijssxxxx总SS组内SS组间我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析 而总自由度而总自由度 也可以分解成也可以分解成 和和 。 且有且有: 11NkNk 总组间组内总组间组内 即:即:SSSSSS总组间组内我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析方差方差
10、 均方均方 2SSS组间组间组间2SSS组内组内组内SSMS组间组间组间SSMS组内组内组内我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析 若用若用T表示处理效应,用表示处理效应,用E表示随机误差,那么有表示随机误差,那么有 若若H0成立即成立即1 1= = 2 2 = = 3 3 ,则,则MS组间组间/MS组内组内应该应该接近于接近于1。若处理因素的作用有效,则。若处理因素的作用有效,则MS组间组间将明将明显大于显大于MS组内组内,因此,因此F值将明显大于值将明显大于1,要大到多少,要大到多少才
11、有统计学意义呢?才有统计学意义呢? 计算出统计量计算出统计量F,查,查F界值表得对应的界值表得对应的P值,并与值,并与 进行比较,以确定是否为小概率事件进行比较,以确定是否为小概率事件构造统计量构造统计量F:MSSSFMSSS组间组间组间组内组内组内MSTEFMSE组间组内我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析F值、值、P值与结论的关系值与结论的关系 F 分布是一种偏态分布,分布是一种偏态分布,F 分布有两个自由度,即分布有两个自由度,即组间自由度组间自由度 及组内自由度及组内自由度 又分
12、别称为分子自由度又分别称为分子自由度 和分母自由度和分母自由度 。 由于方差分析是通过计算由于方差分析是通过计算F 统计量来进行统计检验,统计量来进行统计检验,所以方差分析又可以叫作所以方差分析又可以叫作F 检验。检验。1k组间Nk组内12我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析 综上即是整个方差分析的综上即是整个方差分析的基本思想基本思想,即方,即方差分析就是根据差分析就是根据资料设计资料设计的不同类型,将的不同类型,将总变异按照变异的不同来源,分解为两个总变异按照变异的不同来源,分解为两
13、个或多个部分,总自由度也分解为两个或多或多个部分,总自由度也分解为两个或多个部分,每个部分的变异可由某因素的作个部分,每个部分的变异可由某因素的作用来解释,通过比较可能由某因素所致的用来解释,通过比较可能由某因素所致的变异与随机误差(比如组内变异),计算变异与随机误差(比如组内变异),计算F 统计量,并通过查统计量,并通过查F 界值表确定界值表确定P 值,从而值,从而了解该因素是否对测定结果有影响。了解该因素是否对测定结果有影响。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析方差分析的应用条件方差
14、分析的应用条件 各样本是相互独立的随机样本各样本是相互独立的随机样本 各样本来自正态分布各样本来自正态分布 各样本所来自的总体方差相等,即各样本所来自的总体方差相等,即方差齐同。方差齐同。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析完全随机设计的单因素方差分析完全随机设计的单因素方差分析(one-way ANOVA)(one-way ANOVA)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析一、完全
15、随机设计一、完全随机设计 是将受试对象随机地分配到各个处理组中是将受试对象随机地分配到各个处理组中进行实验的一种实验设计进行实验的一种实验设计 特点是简单易行,统计分析简单,各组例特点是简单易行,统计分析简单,各组例数可以不等,但要求实验单位有较好的同数可以不等,但要求实验单位有较好的同质性质性 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析二、方差分析步骤二、方差分析步骤例例11-211-2(续例(续例11-111-1)1、建立假设、确定显著性水准、建立假设、确定显著性水准 H0 :1=2=3(
16、三组大鼠肝脏的三组大鼠肝脏的ATP含量值无差别含量值无差别 )H1:1,2,3不全相等不全相等(三组大鼠肝脏的三组大鼠肝脏的ATP含量值有含量值有差别差别 )=0.05 2、计算检验统计量、计算检验统计量F值值 计算各组的计算各组的 、 Xi、 X2i及总的及总的 、X 和和X2。iXX计算计算C 式中式中N为各组样本含量之和为各组样本含量之和 本例本例C=300 .472/30=3009.4074计算总的变异及总的自由度计算总的变异及总的自由度NXC2)(1,)(2211NCxxxSSkinjiji总总8026.2324074.300921.3242总SS30 129 总我吓了一跳,蝎子是多
17、么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析kiinjijkiiiCnxXXnSSi11212)()(组间222(80.43)(127.55)(92.49)3009.4074101010119.8314SS组间 =13 12k 组间 计算组间变异及相应的自由度计算组间变异及相应的自由度我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析 带入下表,求出相应的带入下表,求出相应的MS 和和 F211()inkijiijSSxx
18、SSSS 组内总组间232.8026 119.8314112.9712计算组内变异及相应的自由度计算组内变异及相应的自由度30327Nk组内我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物方差分析 完全随机设计的方差分析表完全随机设计的方差分析表变异变异来源来源 SS MSFP组间组间 SS组间组间 k-1SS组间组间 /组间组间组内组内SS总总 -SS组间组间N-kSS误差误差/误差误差 总计总计 SS总总 N-1组内组间MSMS我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢
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