方差分析

方差分析（ANOVA）简介方差分析（Analysis of Variance，简称ANOVA）是一种统计方法，用于比较两个或多个样本均值之间的差异是否显著。

它是通过分析样本之间的方差来判断均值是否存在差异。

ANOVA广泛应用于实验设计、医学研究、社会科学等领域，是一种重要的统计工具。

一、方差分析的基本原理方差分析的基本原理是通过比较组内变异和组间变异的大小来判断样本均值之间的差异是否显著。

组内变异是指同一组内个体之间的差异，组间变异是指不同组之间的差异。

如果组间变异显著大于组内变异，就可以认为样本均值之间存在显著差异。

二、方差分析的假设方差分析的假设包括以下几个方面：1. 观测值是独立的。

2. 观测值是正态分布的。

3. 各组的方差是相等的。

三、方差分析的步骤方差分析的步骤主要包括以下几个方面：1. 确定研究问题和目标。

2. 收集数据并进行数据清洗。

3. 计算组内平方和、组间平方和和总平方和。

4. 计算均方和。

5. 计算F值。

6. 进行显著性检验。

四、方差分析的类型根据研究设计的不同，方差分析可以分为单因素方差分析和多因素方差分析。

1. 单因素方差分析：适用于只有一个自变量的情况，用于比较不同水平下的均值差异。

2. 多因素方差分析：适用于有两个或两个以上自变量的情况，用于比较不同因素和不同水平下的均值差异。

五、方差分析的应用方差分析广泛应用于各个领域，包括实验设计、医学研究、社会科学等。

它可以用于比较不同治疗方法的疗效、不同教学方法的效果、不同产品的质量等。

六、方差分析的优缺点方差分析的优点包括：1. 可以同时比较多个样本均值之间的差异。

2. 可以通过显著性检验来判断差异是否显著。

3. 可以通过计算效应量来评估差异的大小。

方差分析的缺点包括：1. 对数据的正态性和方差齐性有一定要求。

2. 只能用于比较均值差异，不能用于比较其他统计指标的差异。

七、总结方差分析是一种重要的统计方法，通过比较组内变异和组间变异的大小来判断样本均值之间的差异是否显著。

第九章方差分析前面介绍了两个样本均数比较的t检验，那么多个样本均数的比较应该采用什么方法？方差分析(analysis of variance, ANOV A)是20世纪20年代发展起来的一种统计方法，由英国著名统计学家R.A.Fisher提出，又称F检验，是通过对数据变异的分析来推断两个或多个样本均数所代表总体均数是否有差别的一种统计学方法。

本章首先介绍方差分析的基本思想和应用条件，然后结合研究设计类型分别介绍各类方差分析方法。

第一节方差分析的基本思想和应用条件一、方差分析的基本思想方差分析的基本思想是把全部观察值间的变异按设计类型的不同，分解成两个或多个组成部分，然后将各部分的变异与随机误差进行比较，以判断各部分的变异是否具有统计学意义。

例9.1 为研究大豆对缺铁性贫血的恢复作用，某研究者进行了如下实验：选取已做成贫血模型的大鼠36只，随机等分为3组，每组12只，分别用三种不同的饲料喂养：不含大豆的普通饲料、含10%大豆饲料和含15%大豆饲料。

喂养一周后，测定大鼠红细胞数(×1012/L)，试分析喂养三种不同饲料的大鼠贫血恢复情况是否不同？表9.1 喂养三种不同饲料的大鼠红细胞数(×1012/L)普通饲料10%大豆饲料15%大豆饲料合计X 4.78 4.65 6.80 4.65 6.92 5.913.984.447.284.04 6.167.51 3.445.997.51 3.776.677.743.65 5.298.194.91 4.707.154.795.058.185.316.01 5.534.055.677.795.16 4.688.03in12 12 12 36 (n)i X ∑ 52.53 66.23 87.62 206.38(X ∑)i X4.385.52 7.30 5.73 (X ) 2i X ∑ 234.2783373.2851647.73121255.2946(2X ∑)表9.1按完全随机设计获得的36个数据(X )中包含以下三种变异： 1. 总变异 36只大鼠喂养一周后测定红细胞数X 各不相同，即X 与总均数X 不同，这种变异称为总变异(total variation)。

方差分析方差分析是一种用于比较多个样本之间差异的统计方法。

它通过比较各个样本之间的方差大小来推断它们是否具有显著的差异。

方差分析可以应用于各种领域的研究中，比如教育、医学、经济等。

方差分析的基本思想是将总体的方差分解为不同来源的方差，通过对比它们的大小来判断不同因素（组别）对总体的影响程度。

在进行方差分析之前，需要明确研究的目的和假设，然后选择相应的方差分析模型和计算方法。

方差分析可以分为单因素方差分析和多因素方差分析。

单因素方差分析适用于只有一个自变量（组别）的情况，它将数据按照不同的组别分组，然后计算各组之间的方差，并比较它们的大小。

如果各组之间的方差较大，那么可以认为它们之间存在显著差异。

多因素方差分析适用于有多个自变量（组别）的情况，它可以同时考虑多个因素对总体的影响。

方差分析的原假设是各组之间的均值相等，备择假设是各组之间的均值不等。

通过计算统计量F值，可以得到方差分析的结果。

若F值大于临界值，就能拒绝原假设，认为各组之间存在显著差异；反之，无法拒绝原假设，认为各组之间的差异不显著。

在进行方差分析时，还需要注意一些前提条件。

首先，各个样本之间应独立，互不影响；其次，各个样本应满足正态性和方差齐性的假设；最后，应确认所用的统计方法是否适用于样本数据。

方差分析的结果可以为研究者提供一些重要的信息。

比如，研究者可以通过方差分析来比较不同教学方法对学生成绩的影响；医学研究者可以通过方差分析来比较不同治疗方法对患者生存率的影响；市场营销研究者可以通过方差分析来比较不同广告策略的销售效果。

总之，方差分析是一种重要的统计方法，可以帮助我们比较多个样本之间的差异。

通过对各个样本之间方差的分析，可以判断它们是否具有显著的差异，从而得出相应的结论。

方差分析可以应用于各个领域的研究中，为我们提供有价值的信息。

当我们在进行方差分析时，应注意选择适当的方法和模型，并满足各个前提条件，以得到准确的结果。

什么是方差分析关键信息项：1、方差分析的定义2、方差分析的目的3、方差分析的应用场景4、方差分析的类型5、方差分析的步骤6、方差分析的结果解读7、方差分析的局限性8、方差分析与其他统计方法的比较11 方差分析的定义方差分析（Analysis of Variance，简称 ANOVA）是一种用于比较两个或多个总体均值是否存在显著差异的统计方法。

它通过分析数据的变异来源，来判断不同因素对观测变量的影响程度。

111 基本原理方差分析基于总体方差可以分解为各个因素所引起的方差之和的原理。

通过比较不同因素水平下的组间方差和组内方差，来确定因素对观测变量的影响是否显著。

112 数学模型一般来说，方差分析的数学模型可以表示为：观测值＝总体均值＋因素效应＋随机误差。

12 方差分析的目的其主要目的是检验不同水平的因素对因变量的均值是否有显著影响。

121 探究因素的作用确定哪些因素对观测结果有重要影响，哪些因素的影响可以忽略不计。

122 比较不同处理的效果例如在实验研究中，比较不同实验处理条件下的结果是否存在显著差异。

13 方差分析的应用场景131 农业科学用于比较不同种植方法、施肥量、品种等对农作物产量的影响。

132 医学研究分析不同药物剂量、治疗方案对患者康复效果的差异。

133 工业生产研究不同生产工艺、原材料对产品质量的作用。

134 社会科学例如在心理学、教育学中，比较不同教学方法、教育环境对学生成绩或心理状态的影响。

14 方差分析的类型141 单因素方差分析只考虑一个因素对观测变量的影响。

142 双因素方差分析同时考虑两个因素的交互作用对观测变量的影响。

143 多因素方差分析涉及多个因素及其交互作用对观测变量的综合影响。

15 方差分析的步骤151 提出假设包括零假设（各总体均值相等）和备择假设（至少有两个总体均值不相等）。

152 计算统计量根据数据计算组间平方和、组内平方和等，进而得到 F 统计量。

153 确定显著性水平通常设定为 005 或 001 等。

第六章方差分析方差分析是R.A.Fister发明的，用于两个及两个以上样本均数差别的显著性检验。

由于各种因素的影响，研究所得的数据呈现波动状，造成波动的原因可分成两类，一是不可控的随机因素，另一是研究中施加的对结果形成影响的可控因素。

方差分析的基本思想是：通过分析研究中不同来源的变异对总变异的贡献大小，从而确定可控因素对研究结果影响力的大小。

方差分析主要用于：1、均数差别的显著性检验，2、分离各有关因素并估计其对总变异的作用，3、分析因素间的交互作用，4、方差齐性检验。

第一节Simple Factorial过程6.1.1 主要功能调用此过程可对资料进行方差分析或协方差分析。

在方差分析中可按用户需要作单因素方差分析（其结果将与第五章第四节相同）或多因素方差分析（包括医学中常用的配伍组方差分析）；当观察因素中存在有很难或无法人为控制的因素时，则可对之加以指定以便进行协方差分析。

6.1.2 实例操作[例6-1]下表为运动员与大学生的身高（cm）与肺活量（cm3）的数据，考虑到身高与肺活量有关，而一般运动员的身高高于大学生，为进一步分析肺活量的差异是否由于体育锻6.1.2.1 数据准备激活数据管理窗口，定义变量名：组变量为group （运动员=1，大学生=2），身高为x ，肺活量为y ，按顺序输入相应数值，建立数据库，结果见图6.1。

图6.1 原始数据的输入6.1.2.2 统计分析激活 Statistics 菜单选ANOV A Models 中的Simple Factorial...项，弹出Simple Factorial ANOV A 对话框（图6.2）。

在变量列表中选变量y ，点击 钮使之进入Dependent 框；选分组变量group ，点击 钮使之进入Factor(s)框中, 并点击Define Range...钮在弹出的Simple Factorial ANOV A:Define Range 框中确定分组变量group 的起止值（1,2）；选协变量x ，点击 钮使之进入Covariate(s)框中。