方差分析PPT课件.ppt
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1、为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析 第一节 方差分析的基本问题 第二节 单因素方差分析 第三节 双因素方差分析 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析方差分析(Analysis of variance,ANOVA)又叫变量分析,是英国著名统计学家R.A.Fisher于20世纪提出的。它是用以检验两个
2、或两个或多多个均数个均数间间差异的假设检验方法。它是一类特定情况下的统计假设检验,或者说是平均数差异显著性检验的一种引伸。为纪念Fisher,以F命名,故方差分析又称 F 检验(F-test)为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析的方差分析的基本功能基本功能对多组样本平均数差异对多组样本平均数差异的显著性进行检验的显著性进行检验为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益本章重点本章重点二、数学模型二、数学模型一、方差分析的基本思想、目的
3、和用途一、方差分析的基本思想、目的和用途三、平方和与自由度的分解三、平方和与自由度的分解四、统计假设的显著性检验四、统计假设的显著性检验 五、多重比较五、多重比较六、六、ANOVAANOVA过程的应用过程的应用为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益观测指标(experimental index):为衡量观测结果的好坏和处理效应的高低,实际中具体测定的性状或观测的项目称为试验指标。常用的试验指标例如有:身高、体重、日增重、酶活性、DNA含量等等。影响因素(experimental factor):观测中所研究的影响观测
4、指标的定性变量称之为因素。当考察的因素只有一个时,称为单因素试验;若同时研究两个或两个以上因素的影响时,则称为两因素或多因素试验。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益因素水平(level of factor):因素所处的某种特定状态或数量等级称为因素水平,简称水平。如研究3个品种奶牛产奶量的高低,这3个品种就是这个试验因素的3个水平。试验单位(experimental unit):在实验中能接受不同试验处理的独立的试验载体叫试验单位。一只小白鼠,一条鱼,一定面积的小麦等都可以作为实验单位。为了规范事业单位聘用关系,
5、建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益重复(repetition):在实验中,将一个处理实施在两个或两个以上的试验单位上,称为处理有重复;一处理实施的试验单位数称为处理的重复数。例如,用某种饲料喂4头猪,就说这个处理(饲料)有4个重复。试验处理(treatment):事先设计好的实施在实验单位上的具体项目就叫试验处理。如进行饲料的比较试验时,实施在试验单位上的具体项目就是具体喂哪一种饲料。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益观观测测值值不不同同的的原原因因因素效应
6、因素效应(treatment effect):水平不同引起水平不同引起试验误差:试验过程中偶然性试验误差:试验过程中偶然性因素的干扰和测量误差所致。因素的干扰和测量误差所致。方差:又叫均方,是标准差的平方,是表示方差:又叫均方,是标准差的平方,是表示变异的量。变异的量。在一个因素不同状态下的试验中,可以得出在一个因素不同状态下的试验中,可以得出一系列不同的观测值。一系列不同的观测值。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析的基本思想方差分析的基本思想总变异因因素素效效应应试试验验误误差差为了规范事业单位聘用关系
7、,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析的目的方差分析的目的确定各种原因在总变异中所占的重要程度。确定各种原因在总变异中所占的重要程度。因素效应因素效应试验误差试验误差相差不大,说明试验处理对指标影相差不大,说明试验处理对指标影响不大。响不大。相差较大,即因素效应比试验误差相差较大,即因素效应比试验误差大得多,说明试验处理影响是很大大得多,说明试验处理影响是很大的,不可忽视。的,不可忽视。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析的用途方差分析的用途1.
8、1.用于多个样本平均数的比较用于多个样本平均数的比较2.2.分析多个因素间的交互作用分析多个因素间的交互作用3.3.回归方程的假设检验回归方程的假设检验4.4.方差的同质性检验方差的同质性检验1.1.用于多个样本平均数的比较用于多个样本平均数的比较2.2.分析多个因素间的交互作用分析多个因素间的交互作用为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益第一节 方差分析的基本问题一、方差分析问题的提出 问题:为了探索简便易行的发展大学生心血管系统机能水平的方法,在某年级各项身体发育水平基本相同,同年龄女生中抽取36人随机分为三组,
9、用三种不同的方法进行训练,三个月后,测得哈佛台阶指数如表 1,试分析三种不同的训练方法对女大学生心血管系统的影响有无显著性差异。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益表 1 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益分析 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析的直观思想 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保
10、障用人单位和职工的合法权益方差分析的直观思想为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析的基本思想根据变异的来源,将全部观察值总的离差平方和及自由度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用加以解释。通过比较不同来源变异的方差(也叫均方MS),借助F分布做出统计推断,从而判断某因素对观察指标有无影响。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益因 素 因素又称因子,是在实验中或在抽样时发生变化的“量”,通常用A
11、、B、C、表示。方差分析的目的就是分析因子对实验或抽样的结果有无显著影响。如果在实验中变化的因素只有一个,这时的方差分析称为单因素方差分析;在实验中变化的因素不只一个时,就称多因素方差分析。双因素方差分析是多因素方差分析的最简单情形。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益水 平 因子在实验中的不同状态称作水平。如果因子A有a个不同状态,就称它有 a 个水平。我们都针对因素的不同水平或水平的组合,进行实验或抽取样本,以便了解因子的影响。在A的不同水平上对Y的取值进行独立测试,并假定其独立同分布于某个正态分布,进一步可假
12、定各总体具有相同的方差,因素A的各水平的影响只体现在各总体均值的差异上。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益交互影响 当方差分析的影响因子不唯一时,必须注意这些因子间的相互影响。如果因子间存在相互影响,我们称之为“交互影响”;如果因子间是相互独立的,则称为无交互影响。交互影响有时也称为交互作用,是对实验结果产生作用的一个新因素,分析过程中,有必要将它的影响作用也单独分离开来。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分析的原理(一)方差的
13、分解。样本数据波动有两个来源:一个是随机波动,一个是因子影响。样本数据的波动,可通过离差平方和来反映,这个离差平方和可分解为组间方差与组内方差两部分。组间方差反映出不同的因子对样本波动的影响;组内方差则是不考虑组间方差的纯随机影响。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益方差分解离差平方和的分解是进入方差分析的“切入点”,这种方差的构成形式为分析现象变化提供了重要的信息。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益如果组间方差明显高于组内方差,说明
14、样本数据波动的主要来源是组间方差,因子是引起波动的主要原因,可以认为因子对实验的结果存在显著的影响;反之,如果波动的主要部分来自组内方差,则因子的影响就不明显,没有充足理由认为因子对实验或抽样结果有显著作用。方差分解为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益(二)均方差与自由度 因素或因素间“交互作用”对观测结果的影响是否显著,关键要看组间方差与组内方差的比较结果。当然,产生方差的独立变量的个数对方差大小也有影响,独立变量个数越多,方差就有可能越大;独立变量个数越少,方差就有可能越小。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善
15、适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益均方差与自由度为了消除独立变量个数对方差大小的影响,用方差除以独立变量个数,得到“均方差(Mean Square)”,作为不同来源方差比较的基础。引起方差的独立变量的个数,称作“自由度”。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益检验统计量检验因子影响是否显著的统计量是一个F统计量:F统计量越大,越说明组间方差是主要方差来源,因子影响越显著;F越小,越说明随机方差是主要的方差来源,因子的影响越不显著。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社
16、会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益29用线性模型来描述每一观测值:用线性模型来描述每一观测值:ij 随机误差 (3.1)要求要求ij 是相互独立的,且服从是相互独立的,且服从正态分布正态分布 N(0,2)数学模型数学模型为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的
17、合法权益3.1.2 因素作用显著性的检验检验假设 或者 考虑数据的总变化量为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益总平方和分解总离差平方和为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益自由度的确定 是由于A的波动引起的方差,但是,这里所有的变量并不独立,它们满足一个约束条件,真正独立的变量只有n-1个,自由度是n-1。是因子在不同水平上的均值变化而产生的方差。但是,a个均值并不是独立的,它们满足一个约束条件,因此自由度是a-1。是由在各因素水平上的围
18、绕均值波动产生,它们满足的约束条件一共a个,失去了a个自由度,所以SSE的自由度是n-a。自由度满足如下关系:n-1=(a-1)+(n-a)为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益统计性质无论 成立与否,总是 的一个无偏估计;为真时,为 的一个无偏估计。启发我们通过比较 和 来构造统计量检验假设。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益检验统计量检验统计量是:当 为真时,为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作
19、人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益F值越大,越说明总的方差波动中,组间方差是主要部分,有利于拒绝原假设接受备选假设;反之,F值越小,越说明随机方差是主要的方差来源,有利于接受原假设,有充分证据说明待检验的因素对总体波动有显著影响。因此,检验的拒绝域安排在右侧。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 接受域 拒绝域为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益检验P值当 为真时,F 的值应在1 的周围波动;反之,F的值有增大的趋势。检验p值为
20、 为由观测数据求得的统计量F的观测值。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益例1 测定东北、内蒙古、河北、安徽、贵州测定东北、内蒙古、河北、安徽、贵州5 5个地区黄鼬冬季针个地区黄鼬冬季针毛的长度,每个地区随机抽取毛的长度,每个地区随机抽取4 4个样本,测定的结果如表,个样本,测定的结果如表,试比较各地区黄鼬针毛长度差异显著性。试比较各地区黄鼬针毛长度差异显著性。地区地区东北东北内蒙古内蒙古河北河北安徽安徽贵州贵州合计合计1 132.032.029.229.225.225.223.323.322.322.32 232
21、.832.827.427.426.126.125.125.122.522.53 331.231.226.326.325.825.825.125.122.922.94 430.430.426.726.726.726.725.525.523.723.7126.4126.4109.6109.6104.1104.199.099.091.491.4530.5530.531.6031.6027.4027.4026.0326.0324.7524.7522.8522.8526.5326.533997.443997.443007.993007.992709.982709.982453.162453.162089
22、.642089.6414258.2114258.21为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益40(1 1)首先计算出,及,并列于表中。)首先计算出,及,并列于表中。(2 2)计算出离均差平方和与自由度:)计算出离均差平方和与自由度:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益41186.7-173.7112.99201195(41)15(3 3)计算均方差:)计算均方差:514为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工
23、作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益42(4 4)进行)进行F F 检验:检验:查查F F 值表,得值表,得 3.063.06,4.894.89,故,故F FF F0.01 0.01,说明说明5 5个地区黄鼬冬季针毛长度差异极显著。个地区黄鼬冬季针毛长度差异极显著。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益43结果做成方差分析表:结果做成方差分析表:不同地区黄鼬冬季针毛长度方差分析表不同地区黄鼬冬季针毛长度方差分析表变异来源变异来源SSSSdfdfs s2 2F FF F0.050.05F F0.010.01地区
24、间地区间地区内地区内173.71173.7112.9912.994 4151543.4343.430.870.8750.1550.15*3.063.064.894.89总变异总变异186.70186.701919为了确定各个地区之间的差异是否显著,需要进行为了确定各个地区之间的差异是否显著,需要进行多重比较。多重比较。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益例2 投诉问题问题:消费者与供应厂商间经常出现纠纷。纠纷发生后,消费者经常会向消费者协会投诉。消协对以下几个行业分别抽取几家企业,统计最近一年中投诉次数,以确定这几
25、个行业的服务质量是否有显著的差异。结果如下表:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益观测值行业零售业旅游业航空业家电制造业15768314426639495134929216544045347753456405865351744行业平均49483559总平均47.9为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系
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