试验设计与方差分析的基本原理——以单因素试验为例

    技术2022-07-10  168

    试验设计与方差分析的基本原理——以单因素试验为例

    试验设计基本原则单因素试验介绍方差分析——线性可加模型固定与随机效应模型

    一、试验设计基本原则 农业、林业或者其他专业进行试验设计以及方差分析时,必须要满足三个基本原则:有重复、随机化、局部控制。 重复的作用有两个:一是估计误差,如果只有一个观测值,则处理效应和随机误差混合,无法进行随机误差的估计;二是减少随机误差,只有存在足够多的重复,整个试验测量得到的结果受到随机因素的影响才较小。 随机化:试验有重复,即可估计误差,但是误差必须是随机的,因此在试验设计的时候必须要满足随机化原则,否则估计得到的随机误差就不能正确的估计。 局部控制是因为农林试验中,往往受到地域的影响,而进行试验设计时,不能忽视这种地域的影响,这就要求我们在进行试验设计时需要考虑地域等其他因素的影响,进行局部控制。

    二、单因素试验介绍 定义:一个试验只研究某个因素的影响,例如在相同技术措施和栽培条件下的品种对比试验,就是单因素试验。 试验设计:某个单因素试验只考虑因素A的影响,因素A有a个水平,则对应a个处理,每个处理重复n次,一共需要安排a*n个试验。a=4,n=4试验设计如下图: 三、方差分析——线性可加模型 为什么试验设计可以估计某个因素对整个试验的影响,就比如某个药品对某个疾病是否有作用,主要是因为通过试验,我们可以估计出该药品对治疗该疾病有效程度。 在试验设计中,测得的试验观测值主要受到试验因素和随机误差的影响。第i处理的平均值为Ui,所有处理的平均值为U,则第i处理效应为: 第i次处理下第j次观察值对该处理平均值的离差为: 也就是随机误差。 则每个观察值可以表示为 这就是线性可加模型,这里需要随机误差服从均值为0的正态分布,除此之外,还需要满足独立(与处理效应独立)、等方差的条件。如果试验观测值是依据随机原则收集的,基本上能够满足上述要求。

    四、固定与随机效应模型 处理效应性质的不同,会影响到方差分析的计算步骤和最终结果。可以分成两类:固定效应模型和随机效应模型。 固定效应模型:举例就是一个试验需要研究温度(因素)20℃、25℃、30℃、35℃、40℃对某个种子发芽的影响,这时候温度(因素)是固定的20、25、30、35、40,这种试验设计进行方差分析时采用固定效应模型。 随机效应模型:采用同样的例子,试验需要研究温度(因素)对某个种子发芽的影响,随机选取温度(因素)A℃、B℃、C℃、D℃这时候温度(因素)是随机的,方差分析时则采用随机效应模型。

    附:单因素的方差分析,后面会采用spss和matlab进行计算,请查看后面的博客!最近更新。

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