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SPSSAI帮助中心丨差异性分析-单因素方差分析

SPSSAI帮助中心丨差异性分析-单因素方差分析 SPSSAI
2025-04-02
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导读:「单因素方差分析」(One-Way ANOVA)是一种统计方法,用于比较一个定类分组变量(因子)在两个或多个水平(组别)下,对一个或多个定量因变量的平均值是否存在显著差异。

  1. 概念与定义

「单因素方差分析」是一种统计方法,用于比较一个定类分组变量(因子)在两个或多个水平(组别)下,对一个或多个定量因变量的平均值是否存在显著差异。其零假设为:H012=⋯=μk 即各组的总体均值相等。若检验结果 p 值小于显著性水平(通常为 0.05),则拒绝零假设,认为至少有一组的均值与其他组存在显著差异。

2.核心思路

分组:根据分组变量将数据分为若干组;

计算组间和组内变异:通过离差平方和(SS)分解总变异为组间变异(SSB)和组内变异(SSW);

F 值计算:

其中 k 为组数,N 为总样本量;

显著性检验:若 p<0.05,则组间差异显著;

效应量:通过部分 η²(Partial Eta Squared)或 Cohen’s f 量化组间差异强度;

事后检验:若组数 k≥3,需进一步进行多重比较(如 Tukey、Bonferroni)以定位具体差异组。

适用场景

一个分类因子:如性别、年级、地区等;

一个或多个定量因变量:如成绩、体重、销售额等;

样本量要求:每组至少 2 个有效观测,总样本量建议 ≥30。

——使用SPSSAI完成单因素方差分析

1.选择分析方法

step1.登录 SPSSAI数据分析,进入主页面或侧边栏,在“差异性分析”模块下选择「单因素方差分析」

2.上传分析数据

step1.支持:.xlsx、.csv、.sav、.dta、.sas7bdat不支持老式.xls。数据表第一行为列名(变量名),以便系统读取。文件大小不超过10MB。

step2.点击后,预览数据数据无误点击上传。

变量类型

分组变量:定类(如“年级”“性别”);

因变量:定量(如“成绩”“销售额”);

3.数据拖拽开始分析

step1.在中间面板选择列后,拖到右侧区域。

step2.当拖拽完成后,点击右侧的“开始分析”按钮,系统自动检测数据格式并生成结果报告。

变量类要求:

将分组变量拖拽到「分组变量(定类)」区域;

将因变量拖拽到「因变量(定量)」区域;

——使用SPSSAI完成单因素方差分析

输出结果一:缺失数据统计

列出因变量的缺失值数量及比例,若缺失率过高(如 >20%),需重新检查数据质量。

输出结果二:正态性检验

Shapiro-Wilk 检验:若 p < 0.05,数据显著偏离正态分布;

Kolmogorov-Smirnov 检验:适用于大样本量(N≥50)。

输出结果三:方差齐性检验(Levene 检验)

若 p < 0.05,说明组间方差不齐,需考虑 Welch ANOVA 或数据变换。

输出结果四:箱线图与均值对比

箱线图:展示各组分布形态及离群点;

均值对比柱状图:直观显示组间均值差异。

输出结果五:ANOVA 检验结果

F 值:组间与组内变异的比值;

p 值:若 p < 0.05,拒绝零假设;

效应量:

部分 η²:0.01(小效应)、0.06(中效应)、0.14(大效应);

Cohen’s f:0.10(小效应)、0.25(中效应)、0.40(大效应)。

——使用SPSSAI完成单因素方差分析

  • 数据质量:

    缺失值和异常值会显著影响结果,建议提前清洗;

    若某组样本量过少(<2),无法进行方差估计。

  • 假设检验:

    正态性:可通过数据转换(如对数变换)改善;

    方差齐性:若不满足,可选择 Welch ANOVA 或非参数方法(Kruskal-Wallis 检验)。

  • 效应量解释:

    结合业务场景判断效应量的实际意义,而非仅依赖统计显著性。

  • 多重比较:

    当组数 k≥3,需进行事后检验以定位具体差异组。

  • 后续分析:

    若涉及多个因子,可考虑双因素或多因素 ANOVA;

    若需控制协变量,可使用协方差分析(ANCOVA)。


——使用SPSSAI完成单因素方差分析

一、概念

因素:研究对象,如实验条件。

水平:因素的不同取值,如实验处理。

观测值:每个水平下的实验数据。

假设:

H0: 各水平均值相等(因素影响不显著)。

H1: 至少两水平均值不相等(因素影响显著)。

二、基本假设

线性模型:假设模型为线性。

正态分布:各水平观测值服从正态分布。

方差齐性:各水平方差相等。

独立性:观测值独立。

二、分析步骤

1.提出假设:

H0: μ12=⋯=μk

H1: 至少两均值不相等。

2.计算统计量:

组间误差平方和(SSA):衡量组间差异。

组内误差平方和(SSE):衡量组内随机误差。

总误差平方和(SST):SST = SSA + SSE。

均方:

F统计量

3.确定临界值:

根据显著性水平 α 和自由度 k−1,n−k,查F分布表得临界值 Fα(k−1,n−k)。

4.决策:

若 F>Fα拒绝 H0,因素影响显著。

若 F≤Fα不拒绝 H0,无充分证据证明因素影响显著。

——使用SPSSAI完成单因素方差分析

# 参考文献

[1] 戴金辉, 袁靖. 单因素方差分析与多元线性回归分析检验方法的比较[J]. 统计与决策, 2016, No.453(09):23-26.

[2] 陈家鼎, 孙山泽, 李东风, 刘力. 应用回归分析与多元统计[M]. 北京: 高等教育出版社, 2015.

[3] 王学民. 应用多元统计分析[M]. 上海: 上海财经大学出版社, 2018.

[4] 张文彤, 任娟娟. SPSS统计分析高级教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2016.

[5] 陈希孺. 统计学引论[M]. 北京: 科学出版社, 2019.

[6] 李卫东, 张文博. 单因素方差分析在医学数据分析中的应用[J]. 中国卫生统计, 2017, 34(3): 412-415.

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