ANOVA fajták és táblák összefoglalása

Egyszeres osztályozás Modell: egyszeres ANOVA tábla, egyszeres
Kétszeres osztályozás Modell: kétszeres ANOVA tábla, kétszeres
Háromszoros osztályozás Modell háromszoros ANOVA tábla, háromszoros
Randomizált blokkok Modell: randomizált blokk ANOVA tábla, randomizált blokk
Nem teljes elrendezések    
Példa: 2x3 ANOVA (winer437) Példa: 3x4 randomizált blokk   

Egyszeres osztályozás

(egy szempontos variancia analízis, one-way ANOVA)
h darab kezelés, kezelésenként nem szükségképpen azonos esetszámmal

Az xi megfigyelés additív összetevõi (modell egyszempontos):

Xi = Nagyátlag + Ai +epsiloni
(ahol Ai fix értékek, és epsziloni nulla várható értékû normális eloszlású valószínûségi változó)

Példa a kezelések kiosztására 5 kezelés esetén
 
Kezelések
A1
A2
A3
A4
A5
Megfigyelés
X11
X21
X31
X41
X51
 Megfigyelés
 X12
 X22
 X32
 X42
 X52
 ...
... 
... 
... 
... 
... 
 elemszámok
n1
n2
n3
n4
n5


 

Egy szempontú ANOVA eredménye
Forrás
sz.fok(df)
Négyzetes összeg
variancia
F
P
Minták között
h-1 Qk(SSbetween) s2k(MSbetween) s2k/s2b 0,...
Mintákon belül
n-h-1 Qb(SSwithin) s2b(MSwithin)    
Összes
n-1 Qö(SStotal) s2ö    

Négyzetes összeg = Sum of Squares (SS)
Variancia = Mean Squares (MS), (SSwithin) másképpen (SS error)

Hierarchikus ANOVA (nested ANOVA)

Kevésbé használatos, kisebb fontosságú. Vegyes modell. A kísérleti egységekbõl, vagy alanyokból almintákat, részmintákat vesz. Igy a véletlenszerû komponenseket tovább analizálja, összetevõkre bontja. A hiba variancia pontosabban meghatározható, leválasztható belõle az a komponens, ami a különbözõ összetevõknek tulajdonítható.

Felhasználása módszertanban, minõségellenõrzésben, genetikában.

Lehet 2 vagy több szintû hierarchikus elrendezés

Lényeges, hogy az egyszempontos elrendezésbõl a továbblépés itt a véletlen "hiba" pontosabb vizsgálata, további particionálása irányába megyünk, új osztályozást oda vezetve be. A csoportosítás célja, hogy többet tudjunk meg a variancia összetevõirõl.

Kétszeres osztályozás

Célja: két kezelés, vagy két kezelés fajta és kombinációik összehasonlítása.

Feltételezések

Az xij megfigyelés additív összetevõi (modell kétszempontos):

Xij = Nagyátlag + Ai + Bj + (A*B)ij + (ahol A*B az Ai és Bj interakciója)

  1. A mérések populációi normális eloszlásúak
  2. a mérések populációinak eloszlásai homogének
  3. A megfigyelések egymástól függetlenek.
Hipotézis(ek)

A nullhipotézis 

Itt a két szempontú osztályozást egymástól függetlenül valósítjuk meg. Minden lehetsõges kombinációt alkalmazunk.(két szempontú variancia analízis, two-way ANOVA)

Példa: 3*4-es tábla, a kezelések kiosztása:
 

Példa a kezelések kiosztására
szempontok 
A (3), B (4) 
      B
 B
    B
    B
A1
A1B1
n11
A1B2
n12
A1B3
n13
A1B4
n14
A2
A2B1
n21
A2B2
n22
A2B3
n23
A2B4
n24
A3
A3B1
n31
A3B2
n32
A3B3
n33
A3B4
n34

A modell:
Egy cella értéke=M+Ai+Bi+

Két szempontos ANOVA tábla

i darab kezelés az A szempont szerint, (úgy mondjuk -edik szintje A-nak), j darab kezelés a B szempont szerint, kezelésenként (celllánként ugyanannyi eset) n megfigyelés esete.
 
Két szempontos ANOVA eredményének összefoglalása
Forrás
sz.fok(df)
Négyzetes összeg
variancia
F
P
A kezelés(ek)
i-1
QA    (SSA) s2A    (MSA) s2A/s2b  0,... 
B kezelés(ek)
j-1 QB    (SSB) s2B   (MSB) s2B/s2b  0,... 
AxB   interakció
(i-1)(j-1) QAB  (SSAB) s2AB  (MSAB) s2AB/s2b  0,... 
Mintákon belül
ij(n-1) Qb    (SSwithin) s2b   (MSwithin)    
Összes
ijn-1 Qö   (SStotal) s2ö    

Négyzetes összeg = Sum of Squares (SS)
Variancia=Mean Squares(MS) (SSwithin), másképpen (SSerror) =[négyzetes összeg ] / (szabadság fok)

Megjegyzés: az itt alkalmazott "within" kifejezés a cellákon belüli szórásra utal, és nem azonos a "repeated measures" megközelitésben a "within subjects" faktort jelölõ kifejezéssel.

Elõadási példa (winer437.sta)

Adattáblázat, a cellákban 3-3 megfigyeléssel. D=Drog fajta, B=betegség
 
A példa adattáblázata
 
B1
B2
D1
8; 
4; 
0
14; 
10; 
6
D2
10; 
8; 
6
4; 
2; 
0
D3
8; 
6; 
4
15; 
12; 
9

Átlag táblázat

A példa átlag táblázata
 
       B
          B
Sorátlag
D1
4
10
7
D2
8
2
5
D3
6
12
9
Oszlopátlag
6
8
7

Reziduális táblázat

Sorátlagok helyén a kezelések hatása, a cellákban az interakciós komponens.
 

A példa reziduálisainak táblázata
 
Kezelés=B
Kezelés=B2
Kezelés (D)
D1
-2
+2
0
D2
+4
-4
-2
D3
-2
+2
+2
Kezelés(B)
-1
+1
7

Randomizált blokk elrendezés

Célja: Ismert, vagy ismeretlen szisztémás faktorok kiszûrése, a variancia egy részének a véletlenszerü, csoportokon belüli varianciától való elkülönítése.

i darab kezelés az A szempont szerint (azaz egy szempontos a kezelésekre), j darab blokk a B szempont szerint, kezelésenként (cellánként) n megfigyelés esete.
Példa:

3*4-es tábla
Blokk1
A1
A2
A3
A4
Blokk2
A1
A3
A4
A2
Blokk3
A3
A2
A4
A1

A modell:

Egy cella értéke = M + Ai + Blokkj + Ai*Blokkj +

Randomizált blokk ANOVA tábla

i darab kezelés, j darab randomizált blokkban vizsgálva, kezelésenként és blokkonként (cellánként) n darab megfigyeléssel.
 
 

Randomizált blokk ANOVA eredmények táblája
Forrás
sz.fok(df)
Négyzetes összeg
variancia
F
P
A kezelés
i-1
QA     (SSA) s2A     (MSA) s2A/s2b  0,...
Blokk
j-1
QB     (SSBlokk) s2B     (MSBlokk) s2B/s2b  0,...
AxBlokk interakció
(i-1)(j-1)
QAB   (SSAblokk) s2AB   (MSABlokk) s2AB/s2b  0,...
Mintákon belül
ij(n-1)
Qb     (SSwithin)(SSerror) s2b     (MSwithin)    
Összes
ijn-1
Qö     (SStotal) s2ö    

Négyzetes összeg= Sum of Squares (SS)
Variancia=Mean Squares(MS) (SSwithin) másképpen (SSerror) =SS / d.f.

Három szempontos ANOVA tábla

A,B és C jelzi a 3 szempontot, i,j, és k darab kezeléssel, kezelésenként n megfigyeléssel (cellánkénti elemszám).
 
Három szempontos ANOVA eredményeinek táblája
Forrás
sz.fok(df)
Négyzetes összeg
variancia
F
P
A kezelés(ek)
i-1 QA (SSA) s2A (MSA) s2A/s2b  0,...
B kezelés(ek)
j-1 QB (SSB) s2B (MSB) s2B/s2b  0,...
C kezelés(ek)
k-1 QC (SSC) s2C (MSC) s2C/s2b  0,...
AxB interakció
(i-1)(j-1) QAB(SSAB) s2AB(MSAB) s2AB/s2b  0,...
AxC interakció
(i-1)(k-1) QAC(SSAC) s2AC(MSAC) s2AC/s2b  0,...
BxC interakció
(j-1)(k-1) QBC(SSBC) s2BC(MSBC) s2BC/s2b  0,...
AxBxC interakció
(i-1)(j-1)(k-1) QABC(SSABC) s2ABC(MSABC) s2ABC/s2b  0,...
Mintákon belül
ijk(n-1) Qb(SSwithin) s2b (MSwithin)    
Összes
ijkn-1 Qö(SStotal) s2ö    

Négyzetes összeg = Sum of Squares (SS)
Variancia=Mean Squares(MS), (SSwithin) másképpen (SSerror)
 
 

Nem teljes elrendezésû faktoriális ANOVA-k felsorolása

Megjegyzések:
Ezek használatához professzionális tanácsra van szükség. Ha valamilyan okból nem lehet a teljes értékû kísérletet elvégezni, és mégis maximalizálni kívánjuk a kapható információt. Feltételezzük, hogy az interakciókkal nem kell számolnunk, és az interakciók varianciáját bevonjuk a "belsõ" varianciába.