統(tǒng)計(jì)學(xué)(63)-鐵打的方差分析,流水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

總綱:
很多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都是基于方差分析的思想,通過嚴(yán)格的設(shè)計(jì),找出其中哪個(gè)因素會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響,或者哪個(gè)因素對(duì)結(jié)果的影響更大。你可能聽說過很多方差分析類型,如單因素方差分析、析因設(shè)計(jì)的方差分析、交叉設(shè)計(jì)的方差分析等。其實(shí)它們的思想都是相同的,唯一不同的是設(shè)計(jì)的因素多少,當(dāng)然有的可能還需要考慮層級(jí)關(guān)系等。

1、單因素方差分析

單因素方差分析是最簡(jiǎn)單的,只有一個(gè)因素,根據(jù)這個(gè)因素的水平數(shù)將其分為多個(gè)組。
因素對(duì)結(jié)果影響。

2、析因設(shè)計(jì)的方差分析

(1)析因設(shè)計(jì)是多因素設(shè)計(jì),可在設(shè)計(jì)中加入多個(gè)因素,不僅可以考查各因素的單獨(dú)效應(yīng),還可以考查因素之間的交互效應(yīng)。
(2)是否采用析因設(shè)計(jì)往往跟你的研究目的有關(guān)系。例如,想了解A 、B兩種藥物治療高血壓的療效,如果你的目的是比較這兩種藥物的療效差異,那么此時(shí)“藥物”是一個(gè)因素,而藥物的A、B類是因素的兩個(gè)水平。但如果你的目的不是單純地比較這兩種藥物的療效差異,而是還想關(guān)注這兩種藥物聯(lián)合服用會(huì)不會(huì)效果更好,那就可以采用析因設(shè)計(jì)。此時(shí)是把兩種藥物各自作為一個(gè)因素,藥物A有兩個(gè)水平(服用和不服用),藥物B也有兩個(gè)水平(服用和不服用),這時(shí)析因設(shè)計(jì)就是下圖的4種組合。

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(3)在單因素設(shè)計(jì)中,只能分析不同水平之間的差異;而在析因設(shè)計(jì)中,不僅可以分析每個(gè)因素各水平之間的差異,還可以分析多個(gè)因素之間的交互效應(yīng)(Interaction) 。所謂交互效應(yīng),是指產(chǎn)生了1+1不等于2這樣的結(jié)果。
(4)看懂一幅圖
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總的來說,仍將總變異分為模型和誤差兩部分,但此處的“模型”不是一個(gè)因素,而是一個(gè)包含了A、B、AB三個(gè)因素的模型。因此,從圖中可以發(fā)現(xiàn),模型的離均差平方和為886.2, 它又繼續(xù)分為三個(gè)部分:A=661.5,B=170.7, C=54.0。
從圖中還可以看出, A因素解釋的變異最大,說明A因素對(duì)結(jié)果的影響最大;A
B 有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.0171),說明A和B之間可能存在交互效應(yīng)。當(dāng)然具體的交互效應(yīng)(是正向還是負(fù)向)需要結(jié)合實(shí)際情況來看。

3、交叉設(shè)計(jì)的方差分析

(1)基于“最好的配對(duì)就是自身”這一理念,交叉設(shè)計(jì)采用自身配對(duì)的思想。


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(2)交叉設(shè)計(jì)同時(shí)包含了自身對(duì)照和組間對(duì)照的設(shè)計(jì)思路,能用較小的樣本獲得較高的研究效率,尤其適用于醫(yī)學(xué)研究中某些難以獲得病例的情況。而且該設(shè)計(jì)中每一受試對(duì)象均按隨機(jī)原則和一定的實(shí)驗(yàn)順序接受實(shí)驗(yàn)處理和對(duì)照處理,遵循了倫理原則,并保證了公平性。
(3)總變異分解為組別因素(兩組差異)、時(shí)間因素(前后差異)、處理順序因素(是先接受A還是先接受B) 、個(gè)體間差異4個(gè)因素,這4個(gè)因素的變異(離均差平方和)之和構(gòu)成了“模型"的變異(2754.2) 。而隨機(jī)誤差變異(441.7) 和模型變異合起來就是總變異(3195.8) 。


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4、總結(jié)

(1)總之,不管何種設(shè)計(jì)類型的方差分析,其思路都是對(duì)變異進(jìn)行分解。設(shè)計(jì)中考慮到的每個(gè)因素都會(huì)解釋一部分變異。但不同設(shè)計(jì)考慮的因素各不相同,單因素設(shè)計(jì)只考慮一個(gè)因素;多因素設(shè)計(jì)考慮多個(gè)因素,有時(shí)還需要考慮因素之間的交互效應(yīng);交叉設(shè)計(jì)不僅需要考慮處理因素,還有順序、時(shí)間、個(gè)體間等多個(gè)因素。
(2)這些在軟件中體現(xiàn)為指定不同變量,有時(shí)甚至需要指定不同的誤差(這個(gè)不理解,難道是指不同變量的誤差?),尤其對(duì)于某些具有層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)來說。

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