多因子方差分析课件.ppt
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- 因子 方差分析 课件
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1、多元统计分析方法多元统计分析方法The Methods of Multivariate Statistical Analysis第三章第三章 多因子方差分析多因子方差分析 无交互效应的二因子方差分析无交互效应的二因子方差分析 有交互效应的二因子方差分析有交互效应的二因子方差分析 三因子方差分析三因子方差分析 其他多因子方差分析其他多因子方差分析方差分析的分类方差分析的分类单反应变量单反应变量(y)多反应变量多反应变量(y1,y2yk)单效应因子单效应因子(A)双效应因子双效应因子(A,B)多效应因子多效应因子(A,B,C)无交互效应无交互效应有交互效应有交互效应2)根据效应因子的随机性:)根据
2、效应因子的随机性:固定模型固定模型(fixed model):效应因子是专门指定的。随机模型随机模型(random model):效应因子是从很多因子中随机抽取出来的。混合模型混合模型(mixed model):效应因子包含两种类型因子。1)根据变量的个数:)根据变量的个数:第一节第一节 无交互效应的二因子方差分析无交互效应的二因子方差分析数据:数据:每个交叉点上一个观测值SST=SSA+SSB+SSE总变异=因子A+因子B+随机误差方差分析原理方差分析原理-变异分解:变异分解:无交互效应的双因子方差分析表无交互效应的双因子方差分析表:统计假设:统计假设:【例【例3-1】用四种不同方法治疗】用
3、四种不同方法治疗8名患者,其血浆凝固时间的名患者,其血浆凝固时间的资料列在表资料列在表3-2中。试分析治疗方法对血浆凝固时间的影响。中。试分析治疗方法对血浆凝固时间的影响。表表3-2 治疗方法与浆凝固时间的资料治疗方法与浆凝固时间的资料【SAS 程序程序】data eg3_1;do b=1 to 8;do a=1 to 4;input x ;output;end;end;cards;8.4 9.4 9.8 12.2 7.9 8.1 8.2 10.0run;proc anova;class a b;model x=a b;means a/snk;run;模型包含b因子-校正个体差异的影响【SAS
4、 SAS 输出结果输出结果】Analysis of Variance ProcedureAnalysis of Variance ProcedureDependent Variable:XDependent Variable:X Sum of Mean Sum of MeanSource DF Squares Square F Value Pr FSource DF Squares Square F Value Pr FModel 10 92.00500000 9.20050000 14.03 0.0001Model 10 92.00500000 9.20050000 14.03 0.0001
5、Error 21 13.77375000 0.65589286Error 21 13.77375000 0.65589286Corrected Total 31 105.77875000Corrected Total 31 105.77875000 R-Square C.V.Root MSE X Mean R-Square C.V.Root MSE X Mean 0.869787 8.103786 0.8098721 9.9937500 0.869787 8.103786 0.8098721 9.9937500Source DF AnovaSource DF Anova SS Mean Squ
6、are F Value Pr F SS Mean Square F Value Pr FA 3 13.01625000 4.33875000 6.62 0.0025A 3 13.01625000 4.33875000 6.62 0.0025B 7 78.98875000 11.28410714 17.20 0.0001B 7 78.98875000 11.28410714 17.20 0.0001 Student-Newman-KeulsStudent-Newman-Keuls test for variable:X test for variable:XNOTE:This test cont
7、rols the type I experimentwiseNOTE:This test controls the type I experimentwise error rate under the error rate under the complete null hypothesis but not under partial null plete null hypothesis but not under partial null hypotheses.Alpha=0.05 dfAlpha=0.05 df=21 MSE=0.655893=21 MSE=0.655893Number o
8、f Means 2 3 4Number of Means 2 3 4Critical Range 0.8421113 1.0206699 1.1286903Critical Range 0.8421113 1.0206699 1.1286903Means with the same letter are not significantly different.Means with the same letter are not significantly different.SNK Grouping Mean N ASNK Grouping Mean N A A 11.0250 8 4 A 1
9、1.0250 8 4 B 9.9375 8 3 B 9.9375 8 3 B 9.7125 8 2 B 9.7125 8 2 B 9.3000 8 1 B 9.3000 8 1Source DF AnovaSource DF Anova SS Mean Square F Value Pr F SS Mean Square F Value Pr FA 3 13.01625000 4.33875000 6.62 0.0025A 3 13.01625000 4.33875000 6.62 0.0025B 7 78.98875000 11.28410714 17.20 0.0001B 7 78.988
10、75000 11.28410714 17.20 0.0001Model 10 92.00500000 9.20050000 14.03 0.0001Model 10 92.00500000 9.20050000 14.03 0.0001Error 21 13.77375000 0.65589286Error 21 13.77375000 0.65589286Corrected Total 31 105.77875000Corrected Total 31 105.77875000无交互效应的双因子方差分析表无交互效应的双因子方差分析表:【SAS 程序程序】data eg3_1;do b=1 t
11、o 8;do a=1 to 4;input x ;output;end;end;cards;8.4 9.4 9.8 12.2 7.9 8.1 8.2 10.0run;proc anova;class a ;model x=a;means a/snk;run;模型不包含模型不包含b因子因子-不校正个体差异的影响不校正个体差异的影响Analysis of Variance ProcedureAnalysis of Variance ProcedureDependent Variable:XDependent Variable:XSource DF Sum of Squares F Value Pr
12、 FSource DF Sum of Squares F Value Pr FModel 3 13.01625000 1.31 0.2909Model 3 13.01625000 1.31 0.2909Error 28 92.76250000Error 28 92.76250000Corrected Total 31 105.77875000Corrected Total 31 105.77875000 R-Square C.V.X Mean R-Square C.V.X Mean 0.123052 18.21288 9.99375000 0.123052 18.21288 9.9937500
13、0Source DF AnovaSource DF Anova SS F Value Pr F SS F Value Pr FA 3 13.01625000 1.31 A 3 13.01625000 1.31 0.29090.2909Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr F FA 3 13.01625000 4.33875000 1.31 A 3 13.01625000 4.33875000 1.31 0.29090.2909Error 28
14、 92.76250000 3.31294643Error 28 92.76250000 3.31294643Corrected Total 31 105.77875000Corrected Total 31 105.77875000完全随机设计的单因素方差分析结果完全随机设计的单因素方差分析结果:Source DF AnovaSource DF Anova SS Mean Square F Value Pr F SS Mean Square F Value Pr FA 3 13.01625000 4.33875000 6.62 A 3 13.01625000 4.33875000 6.62 0
15、.00250.0025B 7 78.98875000 11.28410714 17.20 0.0001B 7 78.98875000 11.28410714 17.20 0.0001Error 21 13.77375000 0.65589286Error 21 13.77375000 0.65589286Corrected Total 31 105.77875000Corrected Total 31 105.77875000随机区组设计的双因素方差分析结果随机区组设计的双因素方差分析结果:第二节第二节 有交互效应的二因子方差分析有交互效应的二因子方差分析数据数据:每个交叉点上有:每个交叉点上
16、有r(1)个重复观测值个重复观测值SST=SSA+SSB+SSAB+SSE总变异=因子A+因子B+交互效应AB+随机误差方差分析原理方差分析原理-变异分解:变异分解:(1)H0:1=a H1:i j (A效应)(2)H0:1=b H1:i j (B效应)(3)H0:所有ij 都相同 H1:所有ij 不完全相同 (交互效应)统计假设:统计假设:有交互效应的双因子方差分析表有交互效应的双因子方差分析表:什么是交互效应?什么是交互效应?Y Y例如:Y=舒张压 A=药物:A=1(对照药),A=2(试验药)B=性别:B=1(男性),B=2(女性)无交互效应模型:Y=A+B有交互效应模型:Y=A+B+AB
17、交互效应的阶数交互效应的阶数二因子:二因子:A,B,A*B 主效应:主效应:A,B 一阶交互效应:一阶交互效应:A*B 三因子:三因子:A,B,C,A*B,A*C,B*C,A*B*C 主效应:主效应:A,B,C 一阶交互效应:一阶交互效应:A*B,A*C,B*C 二阶交互效应:二阶交互效应:A*B*C:【例【例3-2】某药物研究所作抗哮喘病药物实验,目的是比较两】某药物研究所作抗哮喘病药物实验,目的是比较两种剂量的抗哮喘病药物和一个对照药物在三个临床研究地点种剂量的抗哮喘病药物和一个对照药物在三个临床研究地点的效能差异。研究设计是在每一个地点用每一种处理方法处的效能差异。研究设计是在每一个地点
18、用每一种处理方法处理理8个病人,因变量采用的是哮喘病人体能测试得分的增加量。个病人,因变量采用的是哮喘病人体能测试得分的增加量。测试结果列在表测试结果列在表3-4中。中。表表3-4 哮喘病人体能测试得分增加量数据哮喘病人体能测试得分增加量数据【SAS程序程序】data eg3_2;do place=1 to 3;do treat=1 to 3;do id=1 to 8;input x;output;end;end;end;cards;4.0 2.3 6.3 10.22.4 5.4 6.4 9.01.0 1.3 6.8 5.2run;proc glm;class place treat;mode
19、l x=place|treat;lsmeans place|treat/pdiff adjust=bon;run;【SAS输出结果输出结果】General Linear Models ProcedureClass Level InformationClass Levels ValuesPLACE 3 1 2 3TREAT 3 1 2 3Number of observations in data set=72 Dependent Variable:X Sum of MeanSource DF Squares Square F Value Pr FModel 8 297.97000000 37.
20、24625000 11.62 0.0001Error 63 201.98500000 3.20611111Corrected Total 71 499.95500000 R-Square C.V.Root MSE X Mean 0.595994 34.71202 1.7905617 5.1583333 模型总体检验结果:p=0.0001,R2=0.596。说明模型有统计意义。Source DF Type I SS Mean Square F Value Pr FPLACE 2 21.31750000 10.65875000 3.32 0.0424TREAT 2 185.85583333 92.
21、92791667 28.98 0.0001PLACE*TREAT 4 90.79666667 22.69916667 7.08 0.0001Source DF Type III SS Mean Square F Value Pr FPLACE 2 21.31750000 10.65875000 3.32 0.0424TREAT 2 185.85583333 92.92791667 28.98 0.0001PLACE*TREAT 4 90.79666667 22.69916667 7.08 0.0001 因子的主效应和交互效应检验结果:地点p=0.0424,处理方法p=0.0001,交互效应p=
22、0.0001。说明所有因子效应以及交互效应都具有显著性意义。Least Squares MeansAdjustment for multiple comparisons:BonferroniPLACE X Pr|T|H0:LSMEAN(i)=LSMEAN(j)LSMEAN i/j 1 2 31 4.53750000 1 .0.0383 0.90712 5.86250000 2 0.0383 .0.39793 5.07500000 3 0.9071 0.3979 .TREAT X Pr|T|H0:LSMEAN(i)=LSMEAN(j)LSMEAN i/j 1 2 31 2.90000000 1
23、.0.0001 0.00012 6.50416667 2 0.0001 .1.00003 6.07083333 3 0.0001 1.0000 .三个地点上因变量均值差异的检验结果:仅地点I和II有显著性差异(p=0.0383),均值分别为4.54和5.86。三种处理方法的因变量均值差异的检验结果:低剂量药物与其它两种药物均有显著性差异(p=0.0001),高剂量药物与对照药物没有显著性差异(p=1.0000),三种药物的均值分别为2.90、6.50和6.07。PLACE TREAT X LSMEAN LSMEAN Number1 1 3.47500000 11 2 3.67500000 21
24、 3 6.46250000 32 1 3.12500000 42 2 7.97500000 52 3 6.48750000 63 1 2.10000000 73 2 7.86250000 83 3 5.26250000 9 交叉处理组上均值的成对比较结果。读这部分结果,首先搞清楚排列序号1-9的意义,它表示33=9个不同的处理方式。例如,序号1表示place=1,treat=1;序号2表示place=1,treat=2;序号4表示place=2,treat=1;序号5表示place=2,treat=2。Pr|T|H0:LSMEAN(i)=LSMEAN(j)i/j 1 2 3 4 5 6 7 8
25、 9 1 .1.0000 0.0513 1.0000 0.0002 0.0471 1.0000 0.0003 1.0000 2 1.0000 .0.1001 1.0000 0.0004 0.0922 1.0000 0.0006 1.0000 3 0.0513 0.1001 .0.0150 1.0000 1.0000 0.0003 1.0000 1.0000 4 1.0000 1.0000 0.0150 .0.0001 0.0137 1.0000 0.0001 0.7191 5 0.0002 0.0004 1.0000 0.0001 .1.0000 0.0001 1.0000 0.1277 6
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