Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Лакин Г.Ф. Биометрия учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
150
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.09 Mб
Скачать

персионному анализу. Заметим, что фактор А имеет три града­ ции, т. е. а = 3, а число градаций по фактору В равно четырем, т. е. 6 = 4. В каждой клетке комбинационной таблицы содержится по три варианты т. е. пг- = 3 (комплекс равномерный). Всего вари­

ант в комплексе abtii = N = 36. Подсчитаем сумму всех

вариант

комплекса: 2х = 2,1+2,0 + 3,4 + 2,8 + ... + 3,0= 115. Сумма

квадра­

тов тех же вариант 2х2 = 2,12 + 2,02 + 3,42 + 2,82 + ... + 3,02 = 383,14.

Вычислив эти величины, находим

сумму квадратов отклонений

для всего комплеса:

 

Dy = Ex2 — (S*)2

1152

383,14

N

~3<Г

= 383,14-367,36 = 15,78.

Чтобы определить факториальные суммы квадратов отклоне­ ний, просуммируем варианты отдельно в каждой клетке таблицы, а затем результаты просуммируем по строкам и столбцам, т. е. по градациям факторов В я А, что позволит найти вспомогатель-

(2ха )2

(2+в)2

ные величины: 2 (2хА)2, 2 (2 х в)2, 2 - ----- — и 2 - ----- —.

пА

пв

Расчет показан в табл. 101.

 

А

 

 

И х в

 

At

А 2

Аз

В

 

 

 

 

 

7 ,5

8 ,4

7 ,3

2 3 ,2

в і

11 ,3

12,5

11,1

3 4 ,9

Вц

8 ,5

10,3

10,8

2 9 ,6

в 4

9 ,3

8 ,9

9 ,1

2 7 ,3

ЪХА

3 6 ,6

 

40,1

3 8 ,3

 

115,0

 

 

 

( 2 - Х д ) 2

1339,5

6

1608,01

1466,8

9 4 4 1 4 ,4 6

< S X A )2 : п А

111,63

134,00

122,24

367,87

 

Т а б л и ц а

101'

 

( и х в

) ’-

 

пв

 

5 3 8 ,2 4

59,81

1218,01

135,33

8 7 6,16

9 7 ,3 5

7 4 5 ,2 9

82,81

3377,70

3 7 5,30

і

1

 

 

 

И

II

= 3 X 4

=

12

пв =

ап.

= 3 X 3

=

9

л 2 Остается найти еще одну вспомогательную величину2 (2хг)

Для этого проделаем следующее: каждое числовое значение табл. 101, за исключением итоговых чисел, возведем в квадрат и разделим на щ 3; полученные результаты суммируем по стро-

287

кам, их общ ая сум м а и будет искомой величиной, т. е. 2 (2хг-)2

 

 

 

 

 

 

 

Пі

(табл.

102).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 102

N.

А

 

 

 

Деленные на п - = 3

 

 

 

 

 

 

 

В

л,

А а

 

л,

л 2

Аз

Сумма

 

 

 

В і

56.25

70,56

53,29

18,75

23,52

17,76

60,03

в 2

127,69

156,25

123,21

42,56

52,08

41,07

135,71

Вз

72.25

106,09

116,64

24,08

85,36

38,88

98,32

В і

86,49

79,21

82,81

28,83

26,40

27,60

82,83

Сумма

376,89

Переходим к расчету сумм квадратов отклонений:

 

 

Dx = 2 -

— 2----- ^

- 2=

376,89 -

367,36 =

9,53,

 

щN

Dz = DY - Dx = 15,78 - 9,53 = 6,23,

DA = 2

N

 

=

367,87 -

367,36 =

0,51,

пл

 

 

 

 

 

DB = Z

Л'

 

=

375,30 -

367,36 =

7,94,

« в

 

 

 

 

 

£)ЛВ = DX - D A - D B =

9,53 - 0,51 - 7,94 =

1,08.

Устанавливаем числа степеней свободы:

 

факториаль­

для общей дисперсии — /Су = 1Ѵ—1=36—1=35,

ной А — /<А = а — 1 = 3 — 1=2,

 

факториальной В — Кв = Ь — 1=

= 4—1=3, по взаимодействию AB Клв = К лХ К в = 2ХЗ = 5, ос­

таточной или случайной — Kz = N— ab = 36—12 = 24.

 

Отнесением сумм квадратов

отклонений к числам степеней

свободы находим величины

дисперсий и сводим результаты в

итоговую таблицу дисперсионного анализа

(табл. 103).

Из табл. 103 следует, что нулевая гипотеза отвергается с вы­

сокой вероятностью

(Р = 0,99)

только по фактору В. Это значит,

что жирномолочность коров связана с их породными свойствами; что касается микроэлементов, то они, по-видимому, существенно­ го влияния на результативный признак не оказывают. Поэтому и взаимодействие контролируемых факторов А и В заметного вли­ яния на результативный признак не оказало.

288

Т а б л и ц а 103

 

 

Степени

Сумма

Средний

 

 

 

Fst

Источники вариации

РФ

 

 

 

свободы

квадратов

квадрат

Р

= 0,05

Р ~ 0,01

 

 

 

отклонений

' О 2)

 

По фактору А . . .

2

0,51

0,26

1,0

 

3,4

5,6

По фактору

В . . .

3

7,94

2,65

10,0

 

3,0

4,7

Совместная

AB . . .

6

1,08

0,18

0,1

 

3,8

7,3

О статочная.................

24

6,23

0,26

1

 

О б щ ая ..........................

35

15,78

““

'

 

Определим силу влияния фактора В на результативный при­

знак:

 

7 94

 

 

 

о

D R

 

 

 

Пв =

L)y

i t ) , /о

=

0,50,

или 50%.

Ошибка репрезентативности этого показателя

о

(1 -

о КГ>

 

(1 -

3

=

Лв)—- =

0,5) — = 0,063

 

 

Az

 

 

24

0 5

 

 

 

=

4,7 для Кі = Кв = 3, /(2=

и ^95= — тд = 7>9>что больше

0 , 0 6 3

 

 

 

 

 

= Kz — 24 и р = 0,01.

Можно заключить, что сила влияния породных свойств жи­ вотных на их жирномолочность, равная 50% всех влияний, ока­ зывается в высшей степени достоверной.

Суммы квадратов отклонений можно рассчитать и по следую­ щим рабочим формулам:

Dy = Ex2

(2%)2

D ,

ПіЪхав '

N

 

 

 

Dz= Dy

Dx', D^

 

1

 

S ( S X A ) 2

a X b

Яв = — -—

X 2 (SXB)2

(Ex)2

N

atii

 

DA B = Dx DA DB.

IV ’

( S * ) , a

IV

Значение Еіг2ав есть не что иное, как сумма квадратов част­ ных средних арифметических, рассчитанных для каждой клетки комбинативной таблицы в отдельности. Эти средние и их квадра­ ты приводятся в табл. 104. Сумма квадратов частных средних и дает величину Еж2ав-

289

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 104

Хѵ А

Средние по градациям А

Квадраты средних

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумма

В

Л1

А 2

Лз

А г

а 2

Л з

 

Ві

2,5

2,8

2,4

6,25

7,84

5,76

19,85

В 2

3,8

4,2

3,7

14,44

17,64

13,70

45,78

В3

2,8

3,4

3,6

7,84

11,56

12,98

32,38

в4

3,1

3,0

3,0

9,62

9,00

9,00

27,62

Сумма

-

125,63

Определяем сумму квадратов отклонений по градациям фак­

торов:

 

Dx = 3 X

125,63 - 367,36 = 9,53.

 

 

 

 

 

 

Выше найдена общая сумма

квадратов

отклонений DY = 15,78,

откуда Dz = 15,78—9,53 = 6,25. Определяем

суммы квадратов по

факторам

А и

В. В табл. 101 находим

значения:

2 (2 *A )2 =

= 4414,46

и 2 (2*в)2 = 3377,70. Остается подставить

найденные

значения в формулы:

 

 

 

 

Dа =

^

(4414,46)-367,36 =

367,87 - 367,36 =

0,51,

 

о X 4

 

 

 

 

 

Dв =

3 ^ 3

(3377,70)— 367,36 =

375,30—-367,36 =

7,94,

DAB = Dx — DA — DB = 9,53

— 0,51 - 7,94 =

1,08.

Получился тот же результат, что и выше,

поэтому

продолжать

уже проведенный выше анализ не имеет смысла.

Из приведенных примеров видно, что вспомогательные вели­ чины можно рассчитать по-разному. Удобной формой организа­ ции выборочного материала служит такая, в которой градации факторов располагаются по столбцам комбинативной таблицы.

Этот

способ расчета вспомогательных значений показан в

табл.

105. В этой таблице каждая варианта увеличена в /(=10

раз, что избавило от дробей. Поэтому при вычислении сумм ква- ' дратов отклонений суммарные величины, приведенные в послед­ нем столбце табл. 105, должны уменьшаться в /С2 == 100 раз.

Воспользуемся данными табл. 105 и определим сумму квадра­ тов отклонений, общую для всего комплекса:

DY = 2х2 —

1152

383,14

 

N

36

= 383,14-367,36 = 15,73,

290

Ч

ѴО

оЗ

Н

 

CO

Сумма

CO

I

 

05CO000

COCNCO CO

cq

CO—<03

CO

COCN

03

О 03CN

CO

COCOTh

05

^-HCO

CO

CNCNCN

05

0 0 o>

CO

COCOCN

05

ЮООО

' CO

CO^ CN

cq

03 <iO

CO

CO^ Tf

cq

СО0 0

CO

CNCNCO

05

COCOCN

CO

cq

OCON-

CO

COCNCN

Q5

О CN '

CO

"sfCO

05

1О ^

CO

CNCNCO

CQ

£

1150

03

CO

0

t—1 1—1

CO b-

03

00

CO 0

Ю

CN

■'ф

00

CO

03

,

10

00

CO г—1

Ю

b-

H

PN

1

00

CN OO

co T—1

CO CN

03

CN CO

Ю

t

CN

03 b-

CO

О

Ю

CO

1-0

О

ь-

03

CO

00

ю

CN CN b-

b- CN

Ю

CN CO

гО

W

37689

C

CO

CN

00

CO

00

CO

b>

c:

0 b- l>

c

0 CN

CO CO

Ю

CO

00 c3 CN

Ю

CN to CO CN

CO CO

00

CN

00

0 Tf CN

CO гО CN Tt»

гО b- OO r-H

CN

w «

TF

CO

CO

CO

CO b- b-* CN

со

0

г-н

го CO

1—<

О

OO r-H

CO

CN

03

О

CO

CO

CN CN

Ю

О

CO CO CN

03

00

CN

CO

rf CN

Ю

0 CO

03

Оз

CN■->

* *

И

291

факториальную (по градациям комплекса):

 

(2л:г)2 (Ех)2

376,89 -

367,36 = 9,53

Dx = 2 - —

-------і=

гц

N

 

 

и остаточную, или

случайную:

DZ= DV—

= 15,78—9,53 = 6,25.

Осталось найти суммы квадратов отклонений по факторам А и В и их взаимодействию AB. Для этого необходимо рассчитать вспо-

 

(SxA)2

хв)2

 

,

могательные величины 2 - ----- и ѵ :-------- 1_,

где «А = аХЬ = ЗХ

 

пА

Пв

 

 

 

Х4=12 и пв = аХПі — З Х 3 = 9. Расчет приводится в

табл.

106.

 

 

 

Т а б л и ц а

106

Расчет значений ЕдГд

(^д)*

Расчет значений Е.г^

(Ъхв у

пв

 

пА

 

 

75 + 113+ 85 +93=366

11 163

75+ 84+

73=232

5 981

84+125+103 +89=401

13 400

113+125 + 111=349

13 533

73+111+108+91=383

12 224

85+ 103+108=296

9 735

 

 

93 + 89+

91=273

8 281

Сумма . . .

36 787

 

 

37 530

Определяем факториальные суммы квадратов отклонений:

(2хА)2

( 2 х ) 2

367,87 — 367,36 =

0,51,

DA = Е -— —------2— — =

пА

N

 

 

DB = S (2*в)2-

=

375,30 - 367,36 =

7,94,

пв

N

 

 

DAB Dx — ÜA — ÜB = 9,53 — 0,51 — 7,94 = 1,08.

Получился тот же результат, что и выше.

Равномерные комплексы при наличии больших групп

При обработке более сложных дисперсионных комплексов, в которых повторяются отдельные значения признака, суммы квад­ ратов отклонений можно рассчитать по следующим рабочим фор­ мулам:

(Ера)2

(Ержа)2

(Sp a y

Dу = 2ра2

Dx = Е

N

N

Пі

292

Dz =

2pa2- 2

(2 pxa)2

(2pxa)2 (2 pa)z

ni

DA = 2

N

 

 

nA

DB

2

(2 p a y

DAB — Dx DA

Db.

N

nB

Здесь px—частоты в классах варьирующего признака, р = 2рж—

сумма частот в классах вариационного

ряда; а = х—А — откло­

нения классов

(или классовых вариант)

от условной средней А,

где X—А = 0; Пі— сумма частот

по градациям факторов

А и В ;

Па — сумма частот по фактору А; пв — сумма частот по

факто­

ру В; N — общая сумма частот или полный объем комплекса.

В целях упрощения в написании указанных формул

введем

следующие символы:

 

 

 

 

2йж= 2 (2ржа)2 _

2ЙЛ = 2 (2ржа )2

 

 

Пі

 

пА

 

и

2 hB = 2

(2ржа)2

 

Пв

 

 

 

 

 

 

Техника расчетов в дисперсионном

анализе двухфакторного

комплекса больших групп в принципе остается той же, что опи­ сана выше применительно к однофакторным комплексам для больших групп. Покажем это на следующем примере. На шести разновозрастных группах детей изучалось протекание глазо-сер­ дечного рефлекса. По длительности латентного периода реакции

группа мальчиков (Лі)

и группа девочек

(Лг)— каждая в от­

дельности— делились

на две категории

(градации)— В і и В2.

В первую (Ві) включались случаи, когда латентный период реак­ ции оказывался меньше 0,5 сек, а во вторую 2) относились случаи, когда латентный период реакции длился от 0,5 до 1,5 сек. Полученные в опыте результаты распределились по возрастным группам и градациям учитываемых факторов (т. е. в зависимос­ ти от пола и длительности протекания латентного периода глазо­ сердечного рефлекса) следующим образом (табл. 107), Необхо­ димо выяснить, в какой зависимости находится протекание скрытого периода глазо-сердечного рефлекса от іпола и возрас­ та детей.

Чтобы решить эту задачу подвергнем собранные данные дис­ персионному анализу. В табл. 107 рассчитаны 2Ра и 2Р а2. Что­ бы рассчитать величину 2 А*, нужно перемножить частоты (Рх) на отклонения классов (а), полученные результаты сложить, сум­ мы возвести в квадрат и разделить на суммы частот по столбцам комбинационной таблицы. Расчет величины 2 hx показан в табл. 108.

293

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 107

Возраст

 

А ,

 

 

А,

 

 

 

 

Градации

 

 

 

 

 

 

а

ра

р а г

годах от—до

 

В ,

в 2

В ,

в 2

 

ввключительно

 

Р

 

 

 

1—2

 

9

5

7

6

27

- 2

—54

108

а = 2

2 -

 

 

3 19

4

21

5

49

1

- 4 9

49

 

 

6 = 2

3 -

 

 

4 27

9

29

7

72

0

0

0

 

 

 

4 -

 

 

5

11

11

10

12

44

+ 1

+44

44

 

5 -

 

 

6

8

5

12

4

29

+ 2

+58

116

 

6 -

 

 

7

8

4

3

4

19

+ 3

+57

171

 

Сумма (пі)

 

82

38

82

38

240

+56

488

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Т а б л и ц а 108

Показатели

 

В г

А !

в 2

 

А

В 2

 

Сумма

 

 

 

 

 

 

B t

 

 

 

 

 

 

9 Х - 2

 

5 Х - 2

 

7 Х - 2

 

— 2

 

 

 

 

 

 

19 X — 1

 

4 Х - 1

2 1 X — 1

5 Х — 1

 

 

Р х

Х

а

 

2 7 X ± 0

 

9 Х ± 0

2 9 Х ± 0

7 Х + 0

 

 

1 1 Х + 1

 

1 1 Х + 1

Ю х + 1

1 2 Х + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Х + 2

 

5 х + 2

1 2 Х + 2

4 Х + 2

 

 

 

 

 

j

8 Х + 3

 

4 Х + 3

 

зх+з

4 Х + 3

 

 

1 р х

а

 

+ 1 4

 

+ 19

 

+ 8

 

+ 15

 

 

 

 

 

 

 

 

Ъ р х

а

 

 

0 ,1 7

 

0 ,5 0

 

0 ,1 0

 

0 ,4 0

2 —

= 1 ,1 7

П і

 

 

 

 

 

 

( ? р х а

) 2

 

196

 

361

 

64

 

225

 

( Ъ р х а ) 2

 

2 ,3 9

 

9 ,5 0

 

0 ,7 8

 

5 ,9 2

2ЛЖ — 1 8 ,5 9

П і

 

 

 

 

 

Остается рассчитать вспомогательные величины S h A и ShB,

входящие в состав формул факториальных

сумм

квадратов от­

клонений. Расчет этих величин

показан в табл. 109. В

этой же

таблице рассчитаны средние арифметические по отдельным гра­ дациям учитываемых факторов.

Переходим к определению сумм квадратов отклонений:

D у — Spa2

(Zpa)

2 .

N

- = 488 ---- = 488 — 13,07 = 474,93.

 

240

294

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 109

Градации

Суммы

яг

Ърха

(Ъ рх а У

(*РхаГ

Ърх а

х а

п і

п і

гРпі

градаций

 

 

 

 

 

 

Л

• ß l+ ^ 2

120

14+19=33

1089

9,07

0,27

3 ,5+ 0,27= 3,8

120

8+15=23

529

4,41

0,19

3 ,5+ 0,19= 3,7

^2

B l + 7*2

240

 

 

2Лл =13,48

 

 

 

2 по J4

 

 

ß i

^ 1 + ^ 2

ß2

 

•^1+ ^2

164

14+ 8=22

484

2,94

0,13

3,54-0,13=3,6

76

194-15=34

1156

15,21

0,45

3,54-0,45=4,0

X по ß 240 — ІЛ В=18,15 — —

Dx = SÄ* ----- 18,59 -

13,07 =

5,52,

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

Dz =

2pa2 — 2/ix =

488 — 18,59 = 469,41,

 

DA = 2 hA -

( 2 p a ) 2

=

13,48 -

13,07 =

0,41,

 

V- ^ - ~

 

DB = 2

hB — (S^

2=

18,15 - 13,07 — 5,08,

 

ÖAB = D X — DA — DB = 5,52 - 0,41 - 5,08 = 0,03.

 

Определяем степени свободы: KY = N—1=240—1=239,

Kx —

= {ab) — 1=2X 2—1=3,

K z

= N —ab = 240—4 = 236, К л ^ а — 1 = 1,

Кв — Ь— І = 2 —1 — 1, /Сав = Яа Х/Св=1Х1 = 1.

 

дисперсионного

Сводим полученные

результаты в таблицу

анализа (табл. 110).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а ПО

 

Степени

Сумма

 

Средний

 

^ St

 

Источники вариации

 

РФ

 

 

свободы

квадратов

квадрат

Р = 0,05

Р = 0,01

 

 

 

отклонений

ю

 

 

По градации факто-

 

 

5,52

 

 

 

 

 

 

р о в .................................

3

 

 

1,84

< 1

 

 

По фактору А . .

1

 

0,41

 

0,41

< 1

3,9

6,8

По фактору В . .

1

 

5,08

 

5,08

2 ,6

Совместная A B . .

1

 

0,03

 

0,03

< 1

 

.-

Остаточная . . . .

236

 

469,41

 

1,99

1

О б щ а я ......................

239

 

474,93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

295

Так как во всех случаях F0 <Fst, нулевую гипотезу отвергнуть нельзя. Приходится заключить, что наблюдаемые в выборке рас­ хождения между средними имеют случайный характер: возмож­ но, что генеральные параметры не отличаются друг от друга. Вопрос о различии между возрастными группами мальчиков и де­ вочек по скорости протекания латентного периода глазо-сердеч­ ного рефлекса остается открытым.

ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ ДВУХФАКТОРНЫХ НЕОРТОГОНАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Дисперсионные комплексы, в градациях которых содержатся неодинаковые или непропорциональные числа вариант, называ­ ются неравномерными или непропорциональными; они, как уже сообщалось, объединяются под общим названием неортогональ­ ных комплексов.

Дисперсионный анализ таких комплексов имеет свою особен­ ность. Дело в том, что нарушение пропорциональности в распре­ делении вариант по градациям факторов нарушает и равенство между факториальными суммами квадратов отклонений:

F>x Ф- F)A + DB - j Dab,-

которое сохраняется в пропорциональных дисперсионных комп­ лексах. Остается в силе только равенство DY= Dx + DZ- Поэтому эти величины рассчитываются по тем же формулам, которые ис­ пользуются и при обработке равномерных дисперсионных комп­ лексов. Что же касается факториальных сумм квадратов откло­ нений Da, DB и Dab, их значения оказываются смещенными, т. е. они не будут равны соответствующим показателям, вычисленным на материале ортогональных комплексов. В силу этого обстоя­ тельства при обработке неравномерных двухфакторных диспер­ сионных комплексов вычисляются неисправленные (т. е. смещен­ ные) суммы квадратов отклонений, которые затем исправляются. Неисправленные суммы квадратов отклонений отмечаются зна­ ком штрих — D'x, D'A , D'B и D'ABПоправку находят из отноше­ ния Dx/D'x = e. Умножая неисправленные суммы квадратов на величину поправки, получают исправленные значения этих пока­ зателей, т. е. Dx = D'xXe, DA = D'AXe и т. д.

Дисперсионный анализ двухфакторных неравномерных комп­ лексов, состоящих из небольших групп, проводится по следую­ щей примерной схеме.

1. Сгруппировав выборочные данные в таблицу и просумми­ ровав их по градациям факторов и по всему комплексу, находят средние арифметические: общую для всего комплекса (х), груп­ повые или частные средние (х*) — по градациям факторов А и В

идля каждой клетки дисперсионной таблицы.

2.Суммы квадратов отклонений—■общую (Dу), факториаль­

ную (несмещенную — Dx) и остаточную, или случайную, (Dz)

296