Однофакторный дисперсионный анализ
Однофакторный дисперсионный анализ (ОДА) является достаточно информативным метрическим методом оценки влияния. Используется в тех случаях, когда требуется изучить однократное или повторное действие одного фактора. Говоря о повторном действии фактора, имеется в виду, что фактор представлен несколькими градациями, т. е. имеет 1, 2, 3, ..., J уровней (например, повторный курс лечения психотропным препаратом, повторные сеансы психокоррекции и т. д.).
Для проведения дисперсионного анализа не обязательно проводить измерения на одной и той же выборке, т. е. нет необходимости подвергать одних и тех же субъектов влиянию всех исследуемых градаций фактора. Напротив, для каждого из J уровней (градаций фактора) берется n независимых наблюдений. Естественно, что при таком подходе принимается целый ряд допущений, иногда достаточно произвольных. Предполагается, в частности, что n наблюдений на каждом уровне независимы друг от друга и взяты из нормальной совокупности с дисперсией s2. Предполагается также, что дисперсия s2 одинакова на всех J уровнях (гипотеза однородности, или гомоскедактичности).
Однофакторный дисперсионный анализ включает в себя ряд этапов.
1. Результаты эксперимента представляются в виде следующей таблицы (двумерного массива) (табл. 10.3):
Таблица 10.3
| Условия опыта (градации фактора)
|
|
|
|
| ...
| J
|
| X11
| x12
| x13
| ...
| x1J
| Повторные
| X21
| x22
| x23
| ...
| x2J
| наблюдения
| .
| .
| .
| ...
| .
|
| .
| .
| .
| ...
| .
|
| .
| .
| .
| ...
| .
|
| xn1
| xn2
| xn3
| ...
| xnJ
| 2. Для каждой выборки испытуемых определяется случайная (внутригрупповая) дисперсия SSW, связанная с вариабельностью переменной внутри каждой градации фактора:
. (10.2)
3. Вычисляется факториальная (межгрупповая) дисперсия SSb, связанная с влиянием градаций фактора:
. (10.3)
4. Вычисляется общая дисперсия SSc, которая соответствует сумме внутригрупповой и межгрупповой дисперсий: SSc = SSb + SSW. Общую дисперсию можно также вычислить по следующей формуле:
. (10.4)
5. Вычисляется показатель силы влияния как отношение межгрупповой дисперсии к общей:
(10.5)
6. Определяется число степеней свободы:
а) число степеней свободы, связанное с межгрупповой дисперсией: n1 = J - 1;
б) число степеней свободы, связанное с внутригрупповой дисперсией: n2 = J (n - 1).
7. Вычисляется показатель достоверности влияния:
(10.6)
Достоверность определяется по критерию Фишера для определенного уровня значимости по соответствующей таблице. Стандартное значение Fст. определяется на перекресте столбца, соответствующего значению n1 и строки, соответствующей значению n2. Вывод о том, что влияние фактора статистически значимо, принимается, если F ³ Fст.
Для удобства работы с переменными рекомендуется пользоваться рабочей таблицей представления данных (табл. 10.4):
Таблица 10.4
|
| ...
| J
|
|
| ...
| J
| x11
x21
.
.
.
xn1
| x12
x22
.
.
.
xn2
| ...
...
...
...
...
...
| x1J
x2J
.
.
.
xnJ
| x112
x212
.
.
.
xn12
| x122
x222
.
.
.
xn22
| ...
...
...
...
...
...
| x1J2
x2J2
.
.
.
xnJ2
|
Для вычисления промежуточных значений удобно пользоваться таблицей следующего вида (табл. 10.5):
Таблица 10.5
№№
| Вычисляемый параметр
| Последовательность вычислений
|
|
| xi (левая часть рабочей таблицы) суммируются по каждому столбцу и возводятся в квадрат:
(x11 + x21 + ... + xn1)2
(x12 + x22 + ... + xn2)2
. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
(x1J + x2J + ... + xnJ)2
Полученные квадраты суммируются и делятся на n.
|
|
| Суммируются по столбцам квадраты чисел в правой части таблицы; полученные суммы квадратов суммируются построчно:
+
+
. . . . . . . . . . . . .
+
|
|
SSW = (2) – (1)
| Из результата (2) вычитается результат (1), получается внутригрупповая дисперсия SSW.
|
|
| Суммируются все варианты по столбцам и по строкам, возводятся в квадрат и делятся на общее число значений Jn.
|
| SSb = (1) – (4)
| Из результата (1) вычитается результат (4), получается межгрупповая дисперсия SSb
|
|
SSC = (2) – (4) = (3) + (5)
| Общую дисперсию SSCможно получить двумя путями - либо вычитанием результата (4) из результата (2), либо суммированием результатов (3) и (5), т. е. межгрупповой и внутригрупповой дисперсией.
|
|
= (5)/(6)
| Показатель силы влияния вычисляется как отношение результатов (5) и (6), т.е. как отношение межгрупповой дисперсии к общей.
|
|
| Вычисляется отношение (5)/(3) и умножается на J(n-1)/(J-1), получается показатель достоверности влияния.
|
Рассмотрим алгоритм вычислений на примере конкретной задачи.
Условие задачи
Исследовалось влияние возраста как фактора на уровень нейротизма, определяемого по тесту Айзенка. Тестирование проводилось в 4-х группах испытуемых разного возраста (соответственно, 7-й, 8-й, 9-й и 10-й классы) по 10 человек в каждой группе.
Получены следующие результаты (табл. 10.6):
Таблица 10.6
| Градации фактора
|
| Значения переменных
| Квадраты значений переменных
| Классы
| 7-й
| 8-й
| 9-й
| 10-й
| 7-й
| 8-й
| 9-й
| 10-й
| Индивидуальные значения
|
|
|
|
|
|
|
|
| Σ
|
|
|
|
|
|
|
|
| (Σ)2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание
С помощью однофакторного дисперсионного анализа определить, является ли влияние возраста как фактора на уровень нейротизма статистически значимым.
Алгоритм решения
1.
2.
3. SSw = (2) – (1) = 9724 – 9041 = 683;
4.
5. SSb = (1) – (4) = 9041 – 9000 = 41;
6. SSc = (2) – (4) = (3) + (5) = 9724 – 9000 = 683 + 41 = 724;
7.
8.
Ответ
F = 0,720 < Fкр. = 2,86. Влияние возраста как фактора на уровень нейротизма не является статистически значимым.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|