方差分析基本概念及单因素方差分析

方差分析用于两个及两个以上样本均数差别的显著性检验。比如不同的实验条件或者处理结果对实验结果的影响。医学界不同的药物对某种疾病的治疗疗效;体育科研中科研训练目标、方法和不同运动量等因素对于提高某项运动成绩的效果;农业研究中,土壤、肥料、日照时间等因素对某种农作物产量的影响;不同饲料对牲畜体重增长的效果等。

方差分析中常使用的术语:

因素与处理:因素是影响因变量变化的客观条件,处理是影响因变量变化的认为条件,也可统称为因素。

水平:因素的不同等级称为水平;

单元:cell指各因素之间的每个组合;

因素的主效应与因素间的交互效应:因素的主效应是指因变量在一个因素各水平间的平均差异;两个因素的交互效应指:当一个因素的单独效应随另一个因素变化的时候,就是交互效应。

均值比较:比较各因素对因变量的大小的相对比较;

单元均值:每种因素水平组合的因变量均值;

边际均值:一个因素水平的因变量均值成为边际均值。

协方差分析:控制因素很难认为控制,就要用协方差,如:研究身高与体重的冠希时,要求按性别分别进行分析,消除性别的因素影响。还有不同年龄对体重和身高也是有影响的,也需要按照不同年龄段进行展开。

重复测量:个体差异存在,所以为了减少这种差异,需要多次重复测量。

单因素方差实例

案例

一个班中3组同学在3中不同的教学方法下,进行语文测试,测验是否有差异?

数据

单因素方差分析数据实例

由题意和已有数据,我们可以这样做假设:

原假设H0:3种教学方法对三组学生的语文成绩没有影响;

对立假设H1:3种教学方法对三组学生的语文成绩是由影响的。

在这里首先得保证方差是齐性的,也就是三组学生的整体平均水平是没有差异的,需要检验其同质性,也就是test of homogeneity variances(在方差检验你的options中是有的)。

执行analyze/compare means/one-way ANOVA命令,其中需要注意的有:

1.首先dependent list里边应该是grades;factor中应该是group;

2.contracts对话框中选择“polynomial”(是一种回归),在后边的degree选择linear(线性回归)。

3.在post poc对话框中选择LSD和S-N-K检验(SNK为Student-Newman-Keuls三人姓氏的缩写,亦称q检验,适用于多个均数的两两比较,常用于探索性研究。 只告诉有无差异,不提供精确P值。LSD为最小显著差异t检验。适用于某一对或几对在专业上有非凡价值的均数间差别的比较。 提供P值)

数据分析结果


数据分析结果1
数据分析结果2

数据显示:test of homogeneity of variances显示结果为P=0.464>0.05,因此方差是齐性的,也就是整体对象是同质的,这样才可以做下一步的分析;另外这里的自由度一个是组的自由度(N-1)为2;一个是个体3*(n-1)为9.

在方差分析的结果中,两两比较的结果是组间的方差是齐性,其中,F=1.73, P=0.23. 

同时,看multiple comparisons的分析结果,可以看到:组间平均值的差值(M12=2.35; M23=3.03; M13=5.37),但是三组在齐质性的条件下,并未显示显著的差异,其中   P12=0.438; P13=0.096; P23=0.323. 因此,接受原假设,拒绝对立假设。

最后是S-N-K法多重比较的结果,可以看到:p=0.207,也是不显著的。


本编学习内容数据和案例均来自于清华大学出版社·倪雪梅·《精通spss统计分析》

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