方差分析(analysis of variance,簡稱anova),是用於兩個及兩個以上樣本均數差別的顯著性檢驗。方差分析中,由於各種因素的影響,研究所得的資料呈現波動狀,這種波動可以分為組間波動和組內波動兩種情況。
單因素方差分析:
食物1食物2食物335
5236
147均值:2
均值:4
均值:6
引入三個概念及演算法:
(1)sst(sum of squares for total)總離差平方和:
所有資料點離均值的距離的平方之和,假設有m組資料,每組n條資料,則自由度為mn-1。
sst=(3-4)²+(2-4)²+(1-4)²+(5-4)²+(3-4)²+(4-4)²+(5-4)²+(6-4)²+(7-4)²=30。
自由度:3x3-1=8。
(2)ssw(sum of squares within)組內平方和:
各組內資料與組均值距離的平方之和,自由度為m(n-1),因為在一組內知道n-1個點的資訊就可以知道第n個點的資訊,每組n個資料的自由度就是n-1,共m組,所以自由度為m*(n-1)。
ssw=(3-2)²+(2-2)²+(1-2)²+(5-4)²+(3-4)²+(4-4)²+(5-6)²+(6-6)²+(7-6)²=6。
自由度:3*(3-1)=6。
(3)ssb(sum of squares between)組間平方和:
其所在組的均值減去總均值的平方和,把每乙個組內的點當作這個組的組內均值來計算。自由度為m-1,因為知道m-1個組的均值就可以得到第m個組的均值。
ssb=(2-4)²+(2-4)²+(2-4)²+(4-4)²+(4-4)²+(4-4)²+(6-4)²+(6-4)²+(6-4)²=24。
自由度:3-1=2。
由此可見:sst=ssw+ssb
f統計量假設檢驗:f統計量是組間平方和同除以其自由度m-1,然後除以組內平方和除以其自由度m(n-1),如果分子比分母大很多,則說明大部分波動來自於各組之間,總體均值之間存在差異。如果這個數字很小,分母更大,則意味著組內波動比組間波動在總波動中佔比更多,意味著差異可能是隨機產生的。
零假設:吃三種食物對人體沒有影響
備選假設:吃三種食物對人體有影響
帶入公式:分子:24/2 分母:6/6 結果:12
查f分布表得:3.46(m為ssb自由度,n為ssw自由度)
12遠大於3.46,故拒絕原假設,食物對人體是有影響的
雙因素方差分析:因素
地區1地區2
地區3地區4
地區5行均值j
品牌1365
350343
340323
344.2
品牌2345
368363
330333
347.8
品牌3358
323353
343308
337品牌4288
280298
260298
284.8
列均值i339
其中:ssr=5*(344.2-328.45)²+5*(347.8-328.45)²5*(337.2-328.45)²5*(284.8-328.45)²=13004.55
ssc=4*(339-328.45)²+4*(330.25-328.45)²+4*(339.25-328.45)²+4*(318.25-328.45)²+4*(315.5-328.45)²=2011.7
sse計算公式如下:
統計學 方差分析
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