第三章_单因素方差分析与多重比较
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SPSS——单因素方差分析单因素方差分析单因素方差分析也称作一维方差分析。
它检验由单一因素影响的一个(或几个相互独立的)因变量由因素各水平分组的均值之间的差异是否具有统计意义。
还可以对该因素的若干水平分组中哪一组与其他各组均值间具有显著性差异进行分析,即进行均值的多重比较。
One-Way ANOVA过程要求因变量属于正态分布总体。
如果因变量的分布明显的是非正态,不能使用该过程,而应该使用非参数分析过程。
如果几个因变量之间彼此不独立,应该用Repeated Measure 过程。
[例子]调查不同水稻品种百丛中稻纵卷叶螟幼虫的数量,数据如表1-1所示。
表1-1 不同水稻品种百丛中稻纵卷叶螟幼虫数3 40 35 35 38 34数据保存在“data1.sav”文件中,变量格式如图1-1。
图1-1分析水稻品种对稻纵卷叶螟幼虫抗虫性是否存在显著性差异。
2)启动分析过程点击主菜单“Analyze”项,在下拉菜单中点击“Compare Means”项,在右拉式菜单中点击“0ne-Way ANOVA”项,系统打开单因素方差分析设置窗口如图1-2。
图1-2 单因素方差分析窗口3)设置分析变量因变量:选择一个或多个因子变量进入“Dependent List”框中。
本例选择“幼虫”。
因素变量:选择一个因素变量进入“Factor”框中。
本例选择“品种”。
4)设置多项式比较单击“Contrasts”按钮,将打开如图1-3所示的对话框。
该对话框用于设置均值的多项式比较。
图1-3 “Contrasts”对话框定义多项式的步骤为:均值的多项式比较是包括两个或更多个均值的比较。
例如图1-3中显示的是要求计算“1.1×mean1-1×mean2”的值,检验的假设H0:第一组均值的1.1倍与第二组的均值相等。
单因素方差分析的“0ne-Way ANOVA”过程允许进行高达5次的均值多项式比较。
多项式的系数需要由读者自己根据研究的需要输入。
用SPSS进行单因素方差分析和多重比较20学分
一、问题描述
本研究旨在探讨应用不同管理模式(A、B、C三种)对企业的管理效果。
二、研究假设
1、应用不同管理模式会对企业的管理效果产生影响。
2、A、B、C三种管理模式对企业的管理效果有显著差异。
三、研究方法
本研究采用SPSS进行单因素方差分析和多重比较。
四、数据分析
1、用SPSS分析单因素方差分析,结果如下:
表1单因素方差分析检验结果
检验项目,F,F检验结果
:--:,:--:,:--:
总体方差检验,11.56,P<0.001
结果表明,管理模式对企业的管理效果有显著差异
(F=11.56,p<0.001)。
2、多重比较结果如下:
表2多重比较结果
比较组,比较结果,LSD-t
:--:,:--:,:--:
A与B,14.78*,1.96
A与C,21.14*,1.96
B与C,6.36*,1.96
*P<0.001
比较结果显示,A(17.48)组的管理效果要优于B(2.70)组,要优于
C(-3.66)组;B(2.70)组的管理效果要优于C(-3.66)组(P<0.001)。
五、结论
综上所述,本研究采用SPSS进行单因素方差分析和多重比较,结果
表明,应用不同管理模式会对企业的管理效果产生显著影响,A组的管理
效果要优于B组和C组,而B组的管理效果也要优于C组。
用R语言做单因素方差分析及多重比较SPSS方差分析的应用已经做得非常好了,绝大多数的方差分析问题均可通过SPSS“点菜单”的方式得以解决,R语言在统计和可视化方面有自己的特色,我们不妨来对比着学习。
选用R语言自带案例数据集PlantGrowth,研究两个处理和一个对照组对植物产量的影响,每组10例共3记录,主要考察处理对提高植物产量有无影响。
数据构成:因变量weight,因子变量group,三个水平依次为ctrl、trt1、trt2。
01数据正态性检验用夏皮罗-威尔克检验3组数据是否服从正态分布,样本容量3~5000均可,这一点比SPSS说得更明确。
语法代码:data <- PlantGrowth[,1]shapiro.test(data[1:10])shapiro.test(data[11:20])s hapiro.test(data[21:30])ctrl、trt1、trt2三个分组的shapiro.test检验概率p依次为0.7475、0.4519、0.5643,均大于0.05,原假设成立(H0:假设数据服从正态分布),表明3组数据均来自正态分布总体。
02方差齐次检验用bartlett.test检验3个分组数据方差是否一致。
语法代码:bartlett.test(weight~group,data = PlantGrowth)直接看p-value = 0.2371>0.05,原假设成立(H0:假设3组数据方差相等),表明3组数据的方差齐次。
单因素方差分析,必须对数据正态性和方差齐次做出判断,如果不满足正态或方差齐次,则需要做出有关相应。
(在《SPSS从入门到实践提高》课程中有具体讲述)03图形可视化用箱图观察一下3组数据的分布情况。
04单因素方差分析用R语言aov函数完成方差分析。
语法代码:dfc <- aov(weight~group,data = PlantGrowth)summary(dfc)R语言是用文本来输出结果,这一点比SPSS逊色多了,读取结果不够直观方便。
SPSS——单因素方差分析单因素方差分析单因素方差分析也称作一维方差分析。
它检验由单一因素影响的一个(或几个相互独立的)因变量由因素各水平分组的均值之间的差异是否具有统计意义。
还可以对该因素的若干水平分组中哪一组与其他各组均值间具有显著性差异进行分析,即进行均值的多重比较。
One-Way ANOVA过程要求因变量属于正态分布总体。
如果因变量的分布明显的是非正态,不能使用该过程,而应该使用非参数分析过程。
如果几个因变量之间彼此不独立,应该用Repeated Measure 过程。
[例子]调查不同水稻品种百丛中稻纵卷叶螟幼虫的数量,数据如表1-1所示。
表1-1 不同水稻品种百丛中稻纵卷叶螟幼虫数图1-2 单因素方差分析窗口3)设置分析变量因变量:选择一个或多个因子变量进入“Dependent List”框中。
本例选择“幼虫”。
因素变量:选择一个因素变量进入“Factor”框中。
本例选择“品种”。
4)设置多项式比较单击“Contrasts”按钮,将打开如图1-3所示的对话框。
该对话框用于设置均值的多项式比较。
图1-3 “Contrasts”对话框定义多项式的步骤为:均值的多项式比较是包括两个或更多个均值的比较。
例如图1-3中显示的是要求计算“1.1×mean1-1×mean2”的值,检验的假设H0:第一组均值的1. 1倍与第二组的均值相等。
单因素方差分析的“0ne-Way ANOVA”过程允许进行高达5次的均值多项式比较。
多项式的系数需要由读者自己根据研究的需要输入。
具体的操作步骤如下:①选中“Polynomial”复选项,该操作激活其右面的“Degree”参数框。
②单击Degree参数框右面的向下箭头展开阶次菜单,可以选择“Linear”线性、“Quadratic”二次、“Cubic”三次、“4th”四次、“5th”五次多项式。
③为多项式指定各组均值的系数。
方法是在“Coefficients”框中输入一个系数,单击Add按钮,“Coefficients”框中的系数进入下面的方框中。
用SPSS进行单因素方差分析和多重比较在SPSS中进行单因素方差分析和多重比较可以帮助研究人员分析各组之间的差异,并确定是否存在显著性差异。
本文将详细介绍如何使用SPSS进行单因素方差分析和多重比较。
一、单因素方差分析1.数据准备首先,将数据导入SPSS软件。
确保每个观测值都位于独立的行中,并且将每个因素作为一个变量列。
确保每个变量的测量水平正确设置。
对于要进行单因素方差分析的变量,应该是连续型变量。
2.描述性统计在执行方差分析之前,我们需要进行描述性统计,以了解每个组的均值、标准差和样本数量。
在SPSS中,可以通过选择“统计”菜单,然后选择“描述统计”来执行描述性统计。
在弹出的对话框中,选择想要分析的变量,并选择“均值”和“标准差”。
3.单因素方差分析要进行单因素方差分析,在SPSS中选择“分析”菜单,然后选择“一元方差分析”。
在弹出的对话框中,将要分析的变量移入“因素”框中。
然后,点击“选项”按钮,选择想要输出的结果,如方差分析表和均值表。
最后,点击“确定”执行单因素方差分析。
4.结果解读方差分析表提供了重要的统计信息,包括组间和组内的平方和、自由度、均方、F值和p值。
其中,F值表示组间变异性和组内变异性的比值。
p值表示在原假设下观察到的差异是否显著。
如果p值小于设定的显著性水平(通常为0.05),则可以拒绝原假设,即存在显著差异。
二、多重比较当在单因素方差分析中发现存在显著组间差异时,下一步是进行多重比较,以确定哪些组之间存在显著差异。
1.多重比较检验在SPSS中,可以使用多种方法进行多重比较检验,如Tukey HSD、Bonferroni、LSD等。
这些方法可以通过选择“分析”菜单,然后选择“比较手段”来执行。
在弹出的对话框中,选择要进行比较的变量和方法。
点击“确定”执行多重比较检验。
2.结果解读多重比较结果表提供了各组之间的均值差异估计、标准误差、置信区间和p值。
根据p值,可以确定哪些组之间存在显著差异。
SPSS——单因素方差分析单因素方差分析单因素方差分析也称作一维方差分析。
它检验由单一因素影响的一个(或几个相互独立的)因变量由因素各水平分组的均值之间的差异是否具有统计意义。
还可以对该因素的若干水平分组中哪一组与其他各组均值间具有显著性差异进行分析,即进行均值的多重比较。
One-Way ANOVA过程要求因变量属于正态分布总体。
如果因变量的分布明显的是非正态,不能使用该过程,而应该使用非参数分析过程。
如果几个因变量之间彼此不独立,应该用Repeated Measure 过程。
[例子]调查不同水稻品种百丛中稻纵卷叶螟幼虫的数量,数据如表1-1所示。
表1-1 不同水稻品种百丛中稻纵卷叶螟幼虫数图1-2 单因素方差分析窗口3)设置分析变量因变量:选择一个或多个因子变量进入“Dependent List”框中。
本例选择“幼虫”。
因素变量:选择一个因素变量进入“Factor”框中。
本例选择“品种”。
4)设置多项式比较单击“Contrasts”按钮,将打开如图1-3所示的对话框。
该对话框用于设置均值的多项式比较。
图1-3 “Contrasts”对话框定义多项式的步骤为:均值的多项式比较是包括两个或更多个均值的比较。
例如图1-3中显示的是要求计算“1.1×mean1-1×mean2”的值,检验的假设H0:第一组均值的1. 1倍与第二组的均值相等。
单因素方差分析的“0ne-Way ANOVA”过程允许进行高达5次的均值多项式比较。
多项式的系数需要由读者自己根据研究的需要输入。
具体的操作步骤如下:①选中“Polynomial”复选项,该操作激活其右面的“Degree”参数框。
②单击Degree参数框右面的向下箭头展开阶次菜单,可以选择“Linear”线性、“Quadratic”二次、“Cubic”三次、“4th”四次、“5th”五次多项式。
③为多项式指定各组均值的系数。
方法是在“Coefficients”框中输入一个系数,单击Add按钮,“Coefficients”框中的系数进入下面的方框中。
单因素方差分析单因素方差分析也称作一维方差分析。
它检验由单一因素影响的一个(或几个相互独立的)因变量由因素各水平分组的均值之间的差异是否具有统计意义。
还可以对该因素的若干水平分组中哪一组与其他各组均值间具有显著性差异进行分析,即进行均值的多重比较。
One-Way ANOVA过程要求因变量属于正态分布总体。
如果因变量的分布明显的是非正态,不能使用该过程,而应该使用非参数分析过程。
如果几个因变量之间彼此不独立,应该用Repeated Measure过程。
[例子]调查不同水稻品种百丛中稻纵卷叶螟幼虫的数量,数据如表5-1所示。
表5-1 不同水稻品种百丛中稻纵卷叶螟幼虫数从复水稻品种1 2 3 4 51 41 33 38 37 312 39 37 35 39 343 40 35 35 38 34 数据保存在“DATA5-1.SAV”文件中,变量格式如图5-1。
图5-1分析水稻品种对稻纵卷叶螟幼虫抗虫性是否存在显著性差异。
1)准备分析数据在数据编辑窗口中输入数据。
建立因变量“幼虫”和因素水平变量“品种”,然后输入对应的数值,如图5-1所示。
或者打开已存在的数据文件“DATA5-1.SAV”。
2)启动分析过程点击主菜单“Analyze”项,在下拉菜单中点击“Compare Means”项,在右拉式菜单中点击“0ne-Way ANOVA”项,系统打开单因素方差分析设置窗口如图5-2。
图5-2 单因素方差分析窗口3)设置分析变量因变量:选择一个或多个因子变量进入“Dependent List”框中。
本例选择“幼虫”。
因素变量:选择一个因素变量进入“Factor”框中。
本例选择“品种”。
4)设置多项式比较单击“Contrasts”按钮,将打开如图5-3所示的对话框。
该对话框用于设置均值的多项式比较。
图5-3 “Contrasts”对话框定义多项式的步骤为:均值的多项式比较是包括两个或更多个均值的比较。
例如图5-3中显示的是要求计算“1.1×mean1-1×mean2”的值,检验的假设H0:第一组均值的1.1倍与第二组的均值相等。
方差分析方差分析(analysis of variance ), 简称ANOV A,由英国统计学家,后人为纪念Fisher ,以F命名方差分析的统计量,故方差分析又称F 检验。
样本均数的差异,可能有两种原因所致。
首先可能由随机误差所致随机误差包括两种成分:个体间的变异和测量误差两部分;其次可能是由于各组所接受的处理不同,不同的处理引起不同的作用和效果,导致各处理组之间均数不同。
一般来说,个体之间各不相同,是繁杂的生物界的特点;测量误差也是不可避免的,因此第一种原因肯定存在。
而第二种原因是否存在,这正是假设检验要回答的问题。
方差分析的基本思想是将所有观察值之间的变异(称总变异)按设计和需要分解成几部分。
如完全随机设计资料的方差分析,将总变异分解为处理间变异和组内变异两部分,后者常称为误差。
将各部分变异除以误差部分,得到统计量F值,并根据F值确定P值作推断。
由于方差分析是根据实验设计将总变异分成若干部分,因此设计时考虑的因素越多,变异划分的越精细,各部分变异的涵义越清晰明确,结论的解释也越容易,同时由于变异划分的精细,误差部分减小,提高了检验的灵敏度和结论的准确性。
方差分析可用于:(1)两个或多个样本均数间的比较(2)分析两个或多个因素的交互作用(3)回归方程的假设检验(4)方差齐性检验多个样本均数间比较的方差分析应用条件为:(1)各样本必须是相互独立的随机样本(独立性)(2)各样本均来自正态总体(正态性)(3)相互比较的各样本的总体方差相等(方差齐性)一、完全随机设计的方差分析医学实验中,根据某一实验因素,用随机的方法,将受试对象分配到各组,各组分别接受不同的处理后,观察各种处理的效果,比较各组均数之间有无差别。
临床研究中,还可能遇到:比较几种不同疗法治疗某种疾病后某指标的变化,以评价它们的疗效;或比较某种疾病不同类型之间某一指标有无差别等。
这些都是一个因素不同水平(或状态)间几个样本均数的比较,可用单因素的方差分析(one-way ANOV A)来处理此类资料。
1、划分变异原因总变异=处理间变异+区组间变异+误差变异2、列出试验结果并初步计算,求处理和T,区组和T ,和总和T。
3、分解并计算各项平方和、自由度(1)求平方和n (区组)=4k (处理)=6矫正数39609.37501257.631099.3855.46102.79(2)求各项自由度235使用说明:①使用前请详细阅读文档为娱乐学习之用,处理及区组均为10个,作中的蓝字为使用者填入,其他如工作表、格式及果给予重视,如为“不能反映处理间效应”或“一、单因素随机化完全区组设计的方差分析2=nkT C =k 2i i=11n A SS C T ∙==∑-==∑=C SS T B -n 1j 2j .k 1=--=SS SS SS SS B A T e ==1-nk T f =-=1f k A =-=1n f B --=)1)(1(n k f e n n 2ij i=1j=1x T SS C ==∑∑-3155、进行F检验64(2)求F值32.092.70(3)查F表(4)检验由表中F值和F临界值相比较得知:①否定H01,差异极显著2②接受H02,区组间差异不显著1结论:该项试验结果能极显著反映处理间的效应。
已知k=65种 , n=41.30893 3.16 4.351.3089 4.14 5.69②4 3.25 4.461.3089 4.25 5.84③5 3.31 4.551.3089 4.33 5.95④6 3.36 4.611.3089 4.40 6.03⑤0#VALUE!#VALUE! 1.3089#VALUE!#VALUE!⑥二、邓肯(Duncan)多重极差法(LSR法),a有2、3……等(1)求LSR(1)H 01:α1=α2=…=αH 02;β1=β2=…=β=1-nk T f =-=1f k A =-=1n f B =--=)1)(1(n k f e ==22/e A A S S F 22e /=B B F S S =X S =0#VALUE!#VALUE! 1.3089#VALUE!#VALUE!⑦0#VALUE!#VALUE! 1.3089#VALUE!#VALUE!⑧细阅读统计学有关资料,按照相关要求进行完善,同时建议按照统计学示例进行验算;②本之用,处理及区组均为10个,作者不承担由使用该文档而产生的法律责任,如不赞同,请删除;③文者填入,其他如工作表、格式及公式等内容请勿非专业改动或删除;④在输入数据后请对方差分析结为“不能反映处理间效应”或“不能接受”,多重比较已无意义,请核对原始数据。