方差分析析因、正交、重复测量.ppt
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1、方差分析(二)方差分析(二)analysis of variance ANOVA温州医学院环境与公共卫生学院温州医学院环境与公共卫生学院 叶晓蕾叶晓蕾1前面内容回顾前面内容回顾1 1、完全随机设计的、完全随机设计的ANOVAANOVA2 2、随机区组设计的、随机区组设计的ANOVAANOVA3 3、交叉设计的、交叉设计的ANOVAANOVA所关心的问题:所关心的问题:所关心的问题:所关心的问题:一个一个一个一个处理因素不同处理处理因素不同处理处理因素不同处理处理因素不同处理水平间的均数有无差异?水平间的均数有无差异?水平间的均数有无差异?水平间的均数有无差异?以上第以上第2个设计中,设立单位组
2、(区组)的目的个设计中,设立单位组(区组)的目的是控制混杂因素。使混杂因素在各处理水平间达到均是控制混杂因素。使混杂因素在各处理水平间达到均衡,提高检验效率。衡,提高检验效率。第第3个设计呢?个设计呢?2六六.析因设计(析因设计(factorial design)的)的ANOVAANOVA 是是是是将将将将两两两两个个个个或或或或多多多多个个个个因因因因素素素素的的的的各各各各个个个个水水水水平平平平进进进进行行行行排排排排列列列列组组组组合合合合,交交交交叉叉叉叉分分分分组组组组进进进进行行行行试试试试验验验验,检检检检验验验验各各各各因因因因素素素素各各各各水水水水平平平平之之之之间间间间
3、的的的的差差差差异异异异有有有有无无无无统统统统计计计计学学学学意意意意义义义义,而而而而且且且且可可可可以以以以检检检检验验验验因因因因素素素素间间间间的的的的交交交交互互互互作作作作用用用用。完全交叉分组试验设计完全交叉分组试验设计完全交叉分组试验设计完全交叉分组试验设计优点:全面均衡、高效。优点:全面均衡、高效。优点:全面均衡、高效。优点:全面均衡、高效。缺点:工作量大。实验组合数缺点:工作量大。实验组合数缺点:工作量大。实验组合数缺点:工作量大。实验组合数=每个因素水平数的乘每个因素水平数的乘每个因素水平数的乘每个因素水平数的乘积。如四因素三水平的实验组合数积。如四因素三水平的实验组合
4、数积。如四因素三水平的实验组合数积。如四因素三水平的实验组合数=3=3=3=34 4 4 4=81=81=81=81。多因素多水平的实验可采用正交设计多因素多水平的实验可采用正交设计多因素多水平的实验可采用正交设计多因素多水平的实验可采用正交设计(非全面实验非全面实验非全面实验非全面实验)。3例例 A、B两两药药治治疗疗12名名贫贫血血病病人人,性性别别、年年龄龄一一致致,随随机机分分成成四四组组,治治疗疗后后一一个个月月测测得得血血中中红红细细胞胞增增加加数数结结果果如如下下表表,A、B两药的治疗效果如何?两药是否存在交互效应?两药的治疗效果如何?两药是否存在交互效应?A药药B药药用用不用不
5、用用用2.1 2.2 2.01.3 1.2 1.1不用不用0.9 1.1 1.00.8 0.9 0.74析因设计资料的特点析因设计资料的特点n n2 2个或以上(处理)因素(个或以上(处理)因素(个或以上(处理)因素(个或以上(处理)因素(factorfactor)(分类变量分类变量分类变量分类变量),每每每每个因素有个因素有个因素有个因素有2 2个或以上水平(个或以上水平(个或以上水平(个或以上水平(levellevel););););n n每一组合涉及全部因素,每一因素只有一个水平参与;每一组合涉及全部因素,每一因素只有一个水平参与;每一组合涉及全部因素,每一因素只有一个水平参与;每一组合
6、涉及全部因素,每一因素只有一个水平参与;n n每一组合中至少有每一组合中至少有每一组合中至少有每一组合中至少有 2 2个或以上的观察值;个或以上的观察值;个或以上的观察值;个或以上的观察值;n n观测值为定量数据(需满足随机、独立、正态、等方观测值为定量数据(需满足随机、独立、正态、等方观测值为定量数据(需满足随机、独立、正态、等方观测值为定量数据(需满足随机、独立、正态、等方差的差的差的差的ANOVAANOVA条件)。条件)。条件)。条件)。5一、概念一、概念因子是指影响试验结果或观察指标的因素;因子是指影响试验结果或观察指标的因素;因子是指影响试验结果或观察指标的因素;因子是指影响试验结果
7、或观察指标的因素;因素的不同状态为水平。因素的不同状态为水平。因素的不同状态为水平。因素的不同状态为水平。1.1.因子(因素因子(因素因子(因素因子(因素factorfactor)和水平)和水平)和水平)和水平(levels)(levels):72.单独效应(单独效应(simple effect):指其它因素固定在一个水平时,余下的一个因素不同水平之指其它因素固定在一个水平时,余下的一个因素不同水平之间均数的差别。间均数的差别。82.单独效应(单独效应(simple effect):指其它因素固定在一个水平时,余下的一个因素不同水平之指其它因素固定在一个水平时,余下的一个因素不同水平之间均数的
8、差别。间均数的差别。例:用例:用B药水平时,药水平时,A药的单独效应药的单独效应 不用不用B药水平时,药水平时,A药的单独效应药的单独效应93.3.主效应(主效应(main effect)main effect):指在某一因素各水平间的平均差别。与单独效应不同的是,它指在某一因素各水平间的平均差别。与单独效应不同的是,它综合了其它因素各水平与该因素每一水平所有组合的情况。每综合了其它因素各水平与该因素每一水平所有组合的情况。每个因子对观察指标的作用。有几个因子就应该有几个主效应。个因子对观察指标的作用。有几个因子就应该有几个主效应。103.3.3.3.主效应(主效应(主效应(主效应(main
9、effect)main effect)main effect)main effect):指在某一因素各水平间的平均差别。与单独效应不同的是,它指在某一因素各水平间的平均差别。与单独效应不同的是,它综合了其它因素各水平与该因素每一水平所有组合的情况。每综合了其它因素各水平与该因素每一水平所有组合的情况。每个因子对观察指标的作用。有几个因子就应该有几个主效应。个因子对观察指标的作用。有几个因子就应该有几个主效应。例:例:A因素的主效应:。即因素的主效应:。即A因素单独效应的平均值因素单独效应的平均值。114.交互效应(交互效应(interaction):因素之间联合对观察指标产生的影响。当某因因素
10、之间联合对观察指标产生的影响。当某因素的各单独效应随另一因素变化而变化时,则称素的各单独效应随另一因素变化而变化时,则称这两个因素间存在交互效应。这两个因素间存在交互效应。124.交互效应(交互效应(interaction):因素之间联合对观察指标产生的影响。当某因素的各单因素之间联合对观察指标产生的影响。当某因素的各单独效应随另一因素变化而变化时,则称这两个因素间存在交独效应随另一因素变化而变化时,则称这两个因素间存在交互效应。互效应。n在在B药存在时,药存在时,A药增加药增加Hb作用为:作用为:n单纯用单纯用A药增加药增加Hb作用为:作用为:nB药有加强药有加强A药升药升Hb作用为:作用为
11、:除以除以2为交互为交互作用作用 13一级交互作用:一级交互作用:两个因子间(两个因子间(2-way)的交互作用。的交互作用。二级交互作用:二级交互作用:三个因子间三个因子间(3-way)的交互作用。的交互作用。析因分析中,应先重点考察各因素间的析因分析中,应先重点考察各因素间的交互作用,若不存在交互作用,则分析某交互作用,若不存在交互作用,则分析某一因素的作用只需要考察该因素的主效应;一因素的作用只需要考察该因素的主效应;若存在交互作用,则各因素的主效应检验若存在交互作用,则各因素的主效应检验结果已无实际意义,应当按各因素各种水结果已无实际意义,应当按各因素各种水平的组合来研究,即逐一分析各
12、因素的单平的组合来研究,即逐一分析各因素的单独效应。独效应。146.随机效应型:随机效应型:该因素中各水平是由总体中随机抽样所得的。如该因素中各水平是由总体中随机抽样所得的。如要研究什么温度下催化剂的效果最好,随机抽取要研究什么温度下催化剂的效果最好,随机抽取了了30、40、50三个水平。三个水平。5.固定效应型:固定效应型:该因素中各水平是固定的。如性别因素分为男、该因素中各水平是固定的。如性别因素分为男、女两水平。女两水平。15二、用途:二、用途:作多因素分析。作多因素分析。1 1、分析每个因素的单独效应和主效应;、分析每个因素的单独效应和主效应;2 2、考察因素之间的交互作用。、考察因素
13、之间的交互作用。2222析析析析因因因因设设设设计计计计目目目目的的的的:分分分分析析析析A A、B B两两两两个个个个因因因因素素素素对对对对结结结结果果果果有有有有无影响(主效应),无影响(主效应),无影响(主效应),无影响(主效应),A A与与与与B B有无交互作用。有无交互作用。有无交互作用。有无交互作用。16两因素析因设计:两因素析因设计:三、析因设计资料方差分析中变异的分解三、析因设计资料方差分析中变异的分解三、析因设计资料方差分析中变异的分解三、析因设计资料方差分析中变异的分解17四、两因素析因设计方差分析变异的计算四、两因素析因设计方差分析变异的计算变异来源变异来源平方和(平方
14、和(SS)自由度(自由度()均方(均方(MS)处理处理cr-1因素因素Ac-1SSA/A因素因素B r-1SSB/BABSSTR-SSA-SSB (c-1)(r-1)SSAB/AB误差误差SSe=SST-SSTR cr(n-1)SSe/e总变异总变异X2-C crn-1或或N-1181.1.1.1.建立检验假设,确定检验水准:建立检验假设,确定检验水准:建立检验假设,确定检验水准:建立检验假设,确定检验水准:(1 1 1 1)对对对对A A A A药:药:药:药:H H H H0 0 0 0:用与不用血中红细胞增加数的总体均数相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数相等。:用与不用血中红细胞
15、增加数的总体均数相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数相等。H H H H1 1 1 1:用与不用血中红细胞增加数的总体均数不相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数不相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数不相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数不相等。(2 2 2 2)对对对对B B B B药:药:药:药:H H H H0 0 0 0:用与不用血中红细胞增加数的总体均数相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数相等。H H H H1 1 1 1:用与不用血中红细胞增加数的总体均数不相等。:用与不
16、用血中红细胞增加数的总体均数不相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数不相等。:用与不用血中红细胞增加数的总体均数不相等。(3 3 3 3)对交互作用)对交互作用)对交互作用)对交互作用 H H H H0 0 0 0:A A A A药与药与药与药与B B B B药无交互作用。药无交互作用。药无交互作用。药无交互作用。H H H H1 1 1 1:A A A A药与药与药与药与B B B B药有交互作用。药有交互作用。药有交互作用。药有交互作用。2.2.2.2.求检验统计量:求检验统计量:求检验统计量:求检验统计量:3.3.3.3.确定确定确定确定P P P P,作出统计推断结论,作出统计推断
17、结论,作出统计推断结论,作出统计推断结论五、析因设计资料方差分析的基本步骤五、析因设计资料方差分析的基本步骤19 试验试验因素因素模型模型交互作用交互作用A 随机型随机型B 随机型随机型固定型固定型固定型固定型固定型固定型随机型随机型A有统计学意义有统计学意义无统计学意义无统计学意义B有统计学意义有统计学意义无统计学意义无统计学意义六、两因素析因设计资料方差分析六、两因素析因设计资料方差分析F F值的计算值的计算 20SPSS操作演示:操作演示:(1)“A、B两药治疗两药治疗12名贫血病人名贫血病人”(2)例)例11-1(3)例)例11-22122七、正交试验设计的方差分析七、正交试验设计的方
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