Статистические методы и модели - Костин В.Н., Тишина Н.А
..pdfТаблица 4.6 – Двухфакторный ДА с одним наблюдением в ячейке
Компо- |
Число |
|
Средний квадрат |
Матема- |
|
|
тическое |
||||
ненты |
|
||||
степеней |
Сумма квадратов |
(оценка диспер- |
ожидание |
||
диспер- |
|||||
свободы |
|
сии) |
среднего |
||
сии |
|
|
|
квадрата |
|
|
|
|
|
ХА |
|
|
k-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SSX A |
= Q2 −Q4 |
|
|
S 2 X A = |
|
SSX A |
|
|
|
|
mσ X2 A |
+σε2 |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k −1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ХВ |
|
|
m-1 |
|
|
|
|
|
|
SSX B |
= Q3 −Q4 |
|
|
S 2 X B = |
|
SSX B |
|
|
|
|
kσX2 B |
+σε2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
m −1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Остаточ- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SSε = Q1 −Q2 −Q3 +Q4 |
S |
2 |
ε |
= |
|
|
|
|
|
|
SSε |
|
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||
ная |
(k-1)(m-1) |
|
|
(m |
−1)(k −1) |
σ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε |
||||||||||||||||||||||||||
(ошибки) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Общая |
|
km-1 |
|
|
|
SSобщ. = Q1 −Q4 ; |
|
|
S |
2 |
|
|
|
|
|
SSобщ |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(полная) |
|
|
|
|
|
|
y = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
mk −1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
k |
|
m |
n |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
SSобщ |
= ∑ ∑ ∑(yijl |
− |
y |
) |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
i=1 |
j=1 |
l=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
k |
m |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
= ∑ ∑ ∑(yijl |
− |
|
y |
|
|
ij* |
+ |
y |
ij* − |
y |
* j* + |
y |
* j* − |
y |
i** + |
y |
i** − |
y |
+ |
y |
− |
y |
) = |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
i=1 |
j=1 |
l=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.63) |
|
k |
m |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
k |
|
m |
n |
|
|
|
|
2 |
k |
|
|
m |
|
n |
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
= ∑ ∑ ∑(yijl |
− |
|
y |
|
ij* ) |
+ ∑ ∑ ∑(y |
* j* |
− |
y |
) + ∑ ∑ ∑ |
(y |
i** − |
y |
) |
+ |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
i=1 j=1 l=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 j=1 l=1 |
|
|
|
|
|
i=1 j=1 l=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
k |
m |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
+ ∑ ∑ ∑ |
(y |
ij* |
− |
y |
* j* |
− |
y |
i** + |
y |
) = SSε + SS X B |
+ SS X A |
|
+ SS X A X B . |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
i=1 |
j=1 |
l=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полученные суммы имеют следующий смысл: SSε - сумма квадратов
отклонений внутри ячейки (серии опытов), характеризующая рассеяние отдельных наблюдений yijl в сериях опытов только за счет влияния фактора слу-
чайности, так как на протяжении серии опытов внутри одной ячейки факторы ХА и ХВ остаются неизменными:
k |
m |
n |
2 |
|
|
SSε = ∑ ∑ ∑(yijl − |
y |
ij* ) , |
(4.64) |
||
i=1 |
j=1 |
l=1 |
|
|
|
SSX B – сумма квадратов отклонений между строками:
111
|
k m n |
|
|
2 |
m |
|
|
|
|
|
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
SS X B |
= ∑ ∑ ∑(y* j* |
− y) |
= kn∑ |
(y* j* |
− y) . |
(4.65) |
||||||||
|
i=1 j=1 l=1 |
|
|
|
j=1 |
|
|
|
|
|
|
|
Сумма SS X B / kn характеризует рассеяние средних y* j* по строке в результате действия фактора случайности (с дисперсией среднего для строки
σε2 / kn) и фактора ХВ (с дисперсией σ X2 B );
SSX A – сумма квадратов отклонений между строками:
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
||||
|
k m n |
|
|
|
|
) |
k |
|
|
|
). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
SS X А |
= ∑ ∑ ∑(y |
i** |
− |
y |
= mn∑(y |
i** |
− |
y |
(4.66) |
|||
|
i=1 j=1 l=1 |
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
Сумма SS X A / mn характеризует рассеяние средних по столбцам в результате действия фактора случайности (с дисперсией среднего для строки
σε2 / mn) и фактора ХА (с дисперсией σ X2 A );
SSX A X B – сумма квадратов отклонений между сериями:
|
k |
m |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
S X A X B |
= ∑ ∑ ∑(y |
ij* |
− |
y |
* j* |
− |
y |
i** |
+ |
y |
) |
= |
|||||||
|
i=1 |
j=1 |
l=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.67) |
|||
= n∑k |
∑m (y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
)2 . |
|
|
|
|||
ij* − |
|
* j* − |
|
i** + |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
y |
y |
y |
|
|
|
|
|||||||||||||
i=1 |
j=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сумма SS X A X B / n характеризует рассеяние средних yij* по ячейкам (сериям) в результате действия фактора случайности (с дисперсией среднего ячейки σε2 / n ) и фактора взаимодействия(с дисперсией σ X2 A X B ).
Поделив полученные суммы на соответствующее число степеней свободы, получим оценки дисперсий:
– оценку общей дисперсии по всем N = mkn наблюдением выходного параметра с числом степеней свободы fобщ= mkn-1 = N - 1:
Sобщ2 = Sy2 = |
SSобщ |
≈σε2 +σX2 A +σX2 B +σX2 A X B ; |
(4.68) |
|
N −1 |
||||
|
|
|
– оценку дисперсии рассеяния внутри ячеек, то есть оценку остаточной дисперсии, которая является средневзвешенной оценкой дисперсии по всем km сериям наблюдений с числом степеней свободы:
fε = km(n −1) ;
112
S |
2 |
|
SSε |
2 |
|
|
|
ε = |
|
≈σε |
; |
(4.69) |
|
|
km(n −1) |
– оценку дисперсии рассеяния между строками с числом степеней свободы f X B = (m −1) :
S 2 X B |
= |
SSX B |
≈σε2 +knσX2 B ; |
(4.70) |
|
m −1 |
|||||
|
|
|
|
– оценку дисперсии рассеяния между столбцами с числом степеней свободы f X A = k −1:
S 2 X A |
= |
SSX A |
≈σε2 +mnσX2 A ; |
(4.71) |
|
k −1 |
|||||
|
|
|
|
– оценку дисперсии рассеяния между сериями (ячейками) с числом степеней свободы f X A X B = (m −1)(k −1):
|
2 |
|
SSX A X B |
2 |
2 |
|
S |
|
X A X B = |
|
≈σε |
+nσX A X B. |
(4.72) |
|
(m −1)(k −1) |
Правильность подсчета чисел степеней свободы можно проверить с помощью соотношения
fобщ = fε + f X A + f X B + f X A X B . |
(4.73) |
При практических расчетах удобно использовать следующий алгоритм. По таблице 4.4. находят:
– суммы наблюдений в каждой ячейке:
n
yij = ∑yijl ;
l=1
–квадрат суммы в каждой ячейке:
y |
2 |
|
n |
|
2 |
ij |
= |
∑yijl |
; |
||
|
|
l=1 |
|
|
– итоги по столбцам:
113
|
m n |
X Ai |
= ∑∑yijl ; |
|
j=1 l=1 |
– итоги по строкам: |
k n |
|
|
X Bj |
= ∑∑ yijl ; |
|
i=1 l=1 |
– сумму всех наблюдений (общий итог):
k m n |
k |
m |
∑ ∑∑ yijl = ∑X Ai =∑X Bj ; |
||
i=1 j=1 l−1 |
i=1 |
j=1 |
– сумму квадратов всех наблюдений:
k |
m n |
|
Q1 = ∑ ∑∑ yijl |
2 ; |
|
i=1 |
j=1 l−1 |
|
–сумму квадратов итогов по столбцам, деленную на число наблюдений
встолбце:
|
1 |
k |
|
Q2 = |
∑X Ai2 ; |
||
|
|||
|
mn i=1 |
–сумму квадратов итогов по строкам, деленную на число наблюдений
встроке:
|
1 |
m |
|
Q3 = |
∑X Bj2 ; |
||
|
|||
|
kn j=1 |
– квадрат общего итога, деленный на число всех наблюдений (корректирующий член):
|
|
k m n |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑∑∑yijl |
|
1 |
k |
|
2 |
1 |
m |
|
2 |
|
|
|
i=1 j=1 l=1 |
|
|
|
|
||||||
Q4 |
= |
|
|
= |
|
∑X Ai |
= |
|
∑X Bj ; |
|||
N |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
m k n i=1 |
|
|
m k n j=1 |
|
|
–сумму квадратов для столбца:
SSX A = Q2 −Q4 ;
–сумму квадратов для строки:
114
SSX B = Q3 −Q4 ;
– сумму квадратов для дисперсии воспроизводимости:
k m
∑∑yij2
SS |
|
= Q |
− |
i=1 j=1 |
; |
ε |
|
||||
|
1 |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
–общую сумму квадратов:
SSобщ. = Q1 −Q4 ;
–остаточную сумму квадратов отклонений для эффекта взаимодействия XAXB:
SSX A X B = SSобщ −SSX B −SSX A −SSε ;
– оценку дисперсии S 2 X A |
: |
|
|
|
|
|
|
|
S 2 X A |
= |
SSX A |
|
; |
|
|
|
k −1 |
||||||
– оценку дисперсии S 2 X B |
: |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
S 2 X B |
= |
SSX B |
|
; |
|
|
|
m −1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
||
– оценку дисперсии S 2 X A X B : |
|
|
|
|
|
||
S |
2 |
|
|
SSX A X B |
|||
X A X B |
= |
|
; |
||||
(k −1)(m −1) |
– оценку дисперсии воспроизводимости S 2 ε :
S 2 SSε
ε = mk(n −1).
Полученные результаты целесообразно представить в виде таблицы 4.7.
115