数学建模常用模型19 :方差分析

方差分析:看几类数据之间有无差异,差异性影响,例如:元素对麦子的产量有无影响,差异量的多少;(1992年,作物生长的施肥效果问题)

 

一般概率P值(单尾)的界定值是0.05,(双尾)是0.10

小于这个值的就为差异显著,就可以判定结果有效。

 

单因素方差分析(多重比较):

例 用4种工艺生产灯泡,从各种工艺制成的灯泡中各抽出了若干个测量其寿命,结果如下表,试推断这几种工艺制成的灯泡寿命是否有显著差异。

工艺

序号

 

 

 

 

1

1620

1580

1460

1500

2

1670

1600

1540

1550

3

1700

1640

1620

1610

4

1750

1720

 

1680

5

1800

 

 

 

MATLAB源代码如下:

clc,clear
x=[1620 1580 1460 1500
1670 1600 1540 1550
1700 1640 1620 1610
1750 1720 1680 1800];
x=[x(1:4),x(16),x(5:8),x(9:11),x(12:15)];
g=[ones(1,5),2*ones(1,4),3*ones(1,3),4*ones(1,4)];
p=anova1(x,g)

 

求得 0.01<p=0.0331<0.05,所以几种工艺制成的灯泡寿命有显著差异。

 

双因素方差分析:

一种火箭使用了四种燃料、三种推进器,进行射程试验,对于每种燃料与每种推进器的组合作一次试验,得到试验数据如表 2。问各种燃料之间及各种推进器之间有无显著差异?

表 2  火箭实验数据

 

 

 

 

 

58.2

56.2

65.3

 

49.1

54.1

51.6

 

60.1

70.9

39.2

 

75.8

58.2

48.7

MATLAB源代码:

clc,clear
x=[58.2 56.2 65.3
49.1 54.1 51.6
60.1 70.9 39.2
75.8 58.2 48.7];
[p,t,st]=anova2(x)

求得p=0.4491 0.7387,表明各种燃料和各种推进器之间的差异对于火箭射程无显著影响。

 

协方差分析:

有几个因素,我们只考虑一个因素对问题的影响,忽略其他因素,但注意初始数据的量纲及初始情况。

有重复实验双因素方差分析

《数学建模常用模型19 :方差分析》

MATLAB源代码:

clear
clc
x=[52 43 39  41 47 53   49 38 42
   48 37 29  50 41 30   36 48 47
   34 42 38  36 39 44   37 40 32
   45 58 42  44 46 60   43 56 41]'
[P,TABLE,STATS] = anova2(x,3)
COMPARISON = multcompare(STATS,'alpha',0.05)

 

《数学建模常用模型19 :方差分析》

 

                     《数学建模常用模型19 :方差分析》

第一个p值代表施肥方案,第二个p值代表深翻方案,第三个p值代表两因素之间的交叉作用

《数学建模常用模型19 :方差分析》

1第1,2种饲料对比   看第三个值,越小代表差异越显著

2第1,3种饲料对比   看第三个值,越小代表差异越显著

3第1,3种饲料对比  看第三个值,越小代表差异越显著

4第2,3种饲料对比  看第三个值,越小代表差异越显著

5第2,4种饲料对比  看第三个值,越小代表差异越显著

6第3,4种饲料对比  看第三个值,越小代表差异越显著

 

无重复实验的双因素方差分析

《数学建模常用模型19 :方差分析》

《数学建模常用模型19 :方差分析》

MATLAB源代码:

clc,clear
x=[51 53 52;
    56 57 58;
    45 49 47;
    42 44 43]
[p,t,st]=anova2(x)
COMPARISON = multcompare(STATS,'alpha',0.05, 'estimate','column')

输出结果如下:

《数学建模常用模型19 :方差分析》

可以看出,诸列( Columns)间差导显,说明饲料作用显著;诸行(Rows)间差异极显著,说明在这4个的品种间,增重差导极著,对于无重复实验可以可常地进行多重比较,计算COMPARISON =multcompare(STATS, ‘alpha’, ‘0.05’, ‘estimate’, ‘column’).

《数学建模常用模型19 :方差分析》

《数学建模常用模型19 :方差分析》

 

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