15704

ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗ. ОДНОФАКТОРНЫЙ ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ И ЕГО НЕПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ АНАЛОГИ

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа 6. ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗ. однофакторный Дисперсионный анализ и его непараметрические аналоги. Задание 7: однофакторный дисперсионный анализ Эрнст Кречмер немецкий психолог разделил людей на четыре категории по типу конституции: астеники...

Русский

2013-06-15

82 KB

23 чел.

Лабораторная  работа 6.

ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗ. однофакторный Дисперсионный анализ и его непараметрические аналоги.

Задание 7: однофакторный дисперсионный анализ 

Эрнст Кречмер, немецкий психолог, разделил людей на четыре категории по типу конституции:

  •  астеники – обладают цилиндрической формой туловища, имея хрупкое телосложение, высокий рост, плоскую грудную клетку, вытянутое лицо, узкие плечи, длинные нижние конечности, тонкие кости и мышцы:
  •  пикники – с богатой жировой тканью, чрезмерной тучностью, маленького или среднего роста, расплывшимся туловищем, большим животом, круглой головой на короткой шее; относительно большие параметры тела при узких плечах придают телу бочкообразную форму; люди этого типа склонны к сутулости:
  •  атлетики – имеют хорошую мускулатуру, крепкое телосложение, высокий или средний рост, широкий плечевой пояс и узкие бедра, отчего фронтальный вид тела образует трапецию; жировая прослойка не выражена; лицо имеет форму вытянутого яйца нижняя челюсть хорошо развита.
  •  диспластики – строение бесформенное, неправильное, характеризуется различными деформациями телосложения.

Некоторые психологи, вслед за Э. Кречмером, пытались выяснить, связан ли тип конституции с другими характеристиками людей, например, темпераментом, склонностью к определенным болезням, и даже интеллектом. Существовало мнение, что астеники – самый интеллектуальный тип конституции. Один исследователь решил проверить, связан ли тип конституции с интеллектом человека. Интеллект он определял по тестам Векслера и Равена. Таким образом, в нашем исследовании одна независимая переменная (тип конституции), которая имеет более двух уровней, и две зависимые переменные – результаты измерения интеллекта по тестам Равена и Векслера.

  1.  Скопируйте файл Intelligence.sta в свою рабочую папку.
    1.  Откройте файл Intelligence.sta, который находится в вашей рабочей папке. В первом столбце (переменная TYPE) указан тип конституции испытуемого (атлетик, астеник или пикник, диспластиков наш исследователь не нашел или по доброте душевной никого в них не зачислил), во втором столбце (переменная Veksler) приведены значения теста Векслера, в третьем (переменная RAVEN) – теста Равена.

Предположим, что мы хотим проверить гипотезу исследователя о связи типов конституции с интеллектом с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Подсчет этого критерия производится в модуле Basic Statistics/Tables  Breakdown & one-way ANOVA..

  1.  Загрузим: Statistics Basic Statistics/Tables  Breakdown & one-way ANOVAОткрывается окно, в котором требуется задать переменные (кнопка Variables).
    1.  Зададим переменные: переменная TYPE является независимой (группирующей) переменной, поэтому ее заносим в правое окно; зависимые переменные VEKSLER и RAVEN - поэтому их заносим в левое окно. Нажимаем кнопку ОК. И еще раз ОК.

Выпадает большое окно. Вверху, на белом фоне описана схема вашего эксперимента (две зависимые переменные и одна независимая, которая имеет три уровня, тут же перечисленные).

Закладка Quick

Кнопки Summary: Table of Statistics: 

Detailed two-way tables

Summary

показывают средние значения, стандартные отклонения зависимых переменных и число измерений по группам испытуемых и по всей выборке (по умолчанию), а также всю ту описательную статистику, которую вы зададите в закладке Descriptives (Statistics). Эту описательную статистику удобно копировать в другие программы, например, в Excel, чтобы строить красивые графики.

Кнопка Analysis of Variance дает нам результаты дисперсионного анализа:

SS Effects – SSм/г –вариативность признака, обусловленную действием исследуемого фактора. Она также называется межгрупповой компонентой и может быть объяснена различием между средними значениями в группах. Иными словами, принадлежность к некоторой группе объясняет межгрупповую изменчивость, т.к. нам известно, что эти группы обладают разными средними значениями.

SS Error – Ssв/г – вариативность, обусловленная неучтенными факторами, она же внутригрупповая изменчивость, она же дисперсия ошибки, она же остаточная компонента. Обычно при проведении эксперимента она не может быть предсказана или объяснена

MS – «средний квадрат», или математическое ожидание суммы квадратов, усредненная величина соответствующего SS

df – степени свободы соответствующего SS

F – значение критерия Фишера

р – уровень статистической значимости.

  1.  Нажмите кнопку Analysis of Variance. Посмотрите результаты. Показатели какого теста зависят от типа конституции? Найдите степени свободы, значение критерия, уровень статистической значимости и правильно запишите результаты анализа.

Кнопка Interaction Plots  - очень полезная кнопка! Нажав на нее, вы увидите наглядное представление ваших данных.

  1.  Нажмите ее и рассмотрите графики. По оси X отложен тип конституции, по оси Y – значения теста Векслера (синяя линия) и теста Равена (красная линия). Вертикальные линии обозначают 95% доверительный интервал. Подтверждается ли гипотеза о том, что астеники – интеллектуальный тип конституции? Что можно сказать про атлетиков? Стоит ли у них списывать? Какие выводы можно сделать о соотношении значений двух тестов на интеллект – Векслера и Равена? Попробуйте избавиться от изображения доверительного интервала. Какой график вам нравится больше?

Закладка ANOVA & tests

Кнопки Levene tests и Brown-Forsythe tests дают значения и уровни статистической значимости уже знакомых нам критериев для сравнения дисперсий в разных группах испытуемых. Если критерии не значимы, то дисперсии можно считать одинаковыми.

  1.  Проверьте выполнение условия равенства дисперсий в ячейках дисперсионного комплекса. Значимый ли получился критерий Левена? А критерий Brown-Forsythe? Можно ли смело применять дисперсионный анализ?

Закладка Post-hocs

показывает результаты применения апостериорных критериев. Сначала требуется выбрать переменные для анализа. Затем следует выбрать подходящий апостериорный критерий:

LSD test or planned comparisonleast significant difference test – не принимает во внимание множественность сделанных сравнений, а возрастающий риск допустить ошибку I рода просто игнорируется. Этим критерием пользоваться не рекомендуется.

Newman-Keuls & critical ranges  и Duncan's multiple range test & critical ranges – эти два критерия принимают во внимание количество сделанных сравнений и вычисляют уровни статистической значимости соответственно.

Sheffe test и Turkey honest significance difference (HSD) test – еще более консервативные критерии, которые корректируют вероятность сделать ошибку I рода, уменьшая пороговый уровень статистической значимости каждого сравнения. Критерий Тьюки более чувствителен к интра-индивидуальной схеме, а критерий Шефе – к сложным смешанным сравнениям.

  1.  Так как зависимость интеллекта по тесту Равена от типа конституции оказалась значимой, то посчитаем для этого случая апостериорные критерии. Нажмите кнопку Post-hoc comparisons of means и выберите сначала LSD test or planned comparison. Между какими группами разница в интеллекте получилась значимой? Какие группы не отличаются по интеллекту?
    1.  Пересчитайте все апостериорные критерии по очереди. Сравните результаты. Каким критерием лучше всего пользоваться?

Задание 8: критерий Краскалла-Уоллиса 

Непараметрическим аналогом однофакторного дисперсионного анализа для несвязных выборок служит критерий Краскала-Уоллиса. Его можно посчитать в модуле Nonparametrics. Проведем вычисления для тех же данных: Statistics  Nonparametrics  Comparing multiple indep. samples (groups)  

  1.  Выберите переменные (кнопка Variables). Группирующей переменной (grouping variable) будет, как и раньше, переменная TYPE, а зависимыми – переменные RAVEN и VEKSLER. Нажмите ОК.
    1.  Теперь надо задать коды для группирующей переменной. Нажмите кнопку Codes. В открывшемся окне кнопка Zoom показывает, какие значения имеет независимая переменная, а кнопка All служит для выбора всех ее значений. Если же по каким-то причинам вы хотите использовать только некоторые значения, то придется набирать их вручную. В нашем случае значений у группирующей переменной только три и выбирать не из чего (критерий Краскала-Уоллиса становится аналогом критерия Манна-Уитни, если независимая переменная имеет всего два значения). Поэтому смело нажимаем кнопку All, потом ОК.
    2.  Нажмите Kruskal-Wallis ANOVA, median test или кнопку Summary. При нажатии на эти кнопки одновременно считаются два критерия – критерий Краскала-Уоллиса и критерий медианы. Интерпретация результатов критерия Краскала-Уоллиса аналогична интерпретации результатов однофакторного дисперсионного анализа. Отличие заключается лишь в том, что этот критерий основан на рангах, а не на средних значениях. Критерий медианы – грубая версия критерия Краскалла-Уоллиса, так как данные преобразуются в таблицу сопряженности. Программа просто считает число измерений, которые лежат выше и ниже медианы и вычисляет уже знакомый нам хи-квадрат Пирсона для получившейся таблицы размером 2xk. Критерий медианы бывает полезен, когда шкала содержит искусственные ограничения (например, наблюдается потолочный эффект и многие измерения оказываются «за шкалой»).
    3.  На экране появляются четыре таблички. Это и есть результаты. Два окошка показывают результаты критерия Краскала-Уолииса для тестов Равена и Векслера, а два – результаты критерия медианы для тех же тестов Равена и Векслера. Окно, которое находится сверху, представляет значения критерия медианы. Рассмотрите результаты критерия Краскала-Уоллиса. Для каждого уровня независимой переменной приведены ее код, число значений и ранговая сумма. Значение самого критерия и его уровень статистической значимости приведены вверху таблицы. Найдите их. Можно ли утверждать, что интеллект зависит от типа конституции?
    4.  Если вы являетесь энтузиастом мат. статистики, можете рассмотреть и результаты критерия медианы. Его значение (это хи-квадрат) и уровень статистической значимости приведены вверху таблички. Сама же табличка содержит количества испытуемых, чьи значения по тесту Равена оказались меньше или равными медиане (строчка "<= median observed") по группам (это получаются эмпирические частоты), потом теоретические частоты и разницу между ними. В строчке "> median observed" даны количества испытуемых, чьи значения по тесту Равена оказались больше медианы по группам, потом теоретические частоты и разницу между ними. Сравните результаты двух критериев.
    5.  Аналог графического представления данных дисперсионного анализа вы можете получить, нажав на кнопку Box & whisker. Выберите переменные RAVEN и VEKSLER, нажмите ОК, и еще раз ОК. Рассмотрите «ящики с усами». Проинтерпретируйте результаты.

  1.  Вспомните, что можно сделать в этом случае. Попробуйте проверить, между какими группами есть разница в интеллекте по тесту Равена.

Задание 9: критерий Фридмана 

Критерий Фридмана является непараметрическим аналогом однофакторного дисперсионного анализа для связных выборок. Предположим, мы интересуемся, как развивается социальный интеллект в подростковом возрасте. Тест для измерения социального интеллекта давался ученикам некоторой школы каждый год в шестом, седьмом, восьмом и девятом классах (12, 13, 14 и 15 лет). Требуется определить, как изменились показатели социального интеллекта с возрастом.

  1.  Скопируйте файл Social Intelligence.sta в свою рабочую папку и откройте этот файл в программе STATISTICA. Обратите внимание, как набраны данные в файле: каждый столбец содержит значения теста социального интеллекта в определенном классе. В ДАННОМ СЛУЧАЕ НЕТ ГРУППИРУЮЩЕЙ ПЕРЕМЕННОЙ! В левом столбце приведены не порядковые номера испытуемых, а их имена.
    1.  Посчитаем критерий Фридмана: Statistics  Nonparametrics  Comparing multiple dep. samples (Variables)  Выбираем переменные (кнопка Variables). Их у нас четыре: FORM_6, FORM_7, FORM_8 и FORM_9. Нажимаем ОК, потом Summary или Summary: Friedman ANOVA & Kendalls concordance и получаем результаты! Вверху таблички приведены значение критерия Фридмана и его уровень статистической значимости, а также коэффициент согласованности Кендалла. Коэффициент согласованности Кендалла выражает одновременную зависимость между k зависимыми выборками. Например, он часто используется для определения надежности экспертных оценок. Можно сказать, что коэффициент согласованности – это среднее всех коэффициентов корреляции Спирмена между переменными:

average Spearman R = (k * concordance -1)/(k-1)

Можете просто не обращать на него внимания. Ниже для каждого года обучения приведены средние ранги, ранговые суммы, средние значения и стандартные отклонения.

Значимый ли получился критерий? Что можно сказать о зависимости социального интеллекта от возраста подростка? Рассмотрим подробнее эту зависимость.

  1.  Вернитесь к анализу и нажмите кнопку Box & whisker, потом ОК. Проанализируйте, как менялся социальный интеллект с годами. Росли ли средние значения? Стали ли дети более однородными по социальному интеллекту к 9 классу? Что происходило с минимальными и максимальными значениями?  

  1.  Придумайте, что делать теперь, если мы хотим проверить, значимо ли изменился социальный интеллект подростков с 6-го до 7-го класса, с 7-го до 8-го и с 8-го до 9-го.

4. Напишите отчет в MS Word. Этот отчет должен представлять собой серьезный анализ и интерпретацию данных только для одного какого-либо задания данной лабораторной работы - 7-го, 8-го или 9-го. Опишите гипотезу исследования, получившиеся результаты, обязательно включите апостериорный анализ. Не забудьте указать значения критериев и уровни статистической значимости. Проиллюстрируйте ваш отчет графиками и таблицами. Графики попробуйте построить в программе Excel или MS Graph.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74824. Философская и политическая лирика Ф.И. Тютчева 16.07 KB
  С одной стороны поэт утверждает что человек ничтожен в сравнении с природой что все в его жизни предсказуемо и трагично. Как видим поэт мыслит глобально. Великий поэт Ф. И второе: поэт особенное внимание уделял проблемам международной роли России ее месту в мировой историю будущему русского народа и славянофильства в целом.
74825. Древнерусская литература (XI – XVII вв.) – начальный этап развития русской литературы. Проблемы периодизации 16.92 KB
  Древнерусская литература XI – XVII вв. Проблемы периодизации Литература Древней Руси охватывает период с XI по XVII век. Древнерусская литература была литературой формирующейся великорусской народности постепенно складывающейся в нацию. Литература Древней Руси это средневековая литература которая отличается от литературы нового времени своими специфическими особенностями.
74826. Своеобразие древнерусской литературы 15.96 KB
  Своеобразие древнерусской литературы. Своеобразие древнерусской литературы: Произведения древнерусской литературы бытовали и распространялись в рукописях. Другая особенность литературы средневековья – отсутствие авторского право. Таким образом исследователь древнерусской литературы должен изучить все имеющиеся списки того или иного произведения установить время и место их написания путем сопоставления различных редакций вариантов списков а также определить в какой редакции список более всего соответствует первоначальному авторскому тексту.
74827. Оригинальные памятники древнерусской литературы – летописи, торжественные проповеди, поучения, жития, паломническая литература как свидетельство высокого уровня государственной и культурной жизни Руси XI – XII веков 17.17 KB
  Большинство дошедших до нас книг относящихся к этому периоду времени религиозного содержания.К этому же периоду времени относятся такие выдающиеся памятники церковной литературы как Слово о законе и благодати митрополита Илариона проповеди Кирилла Туровского. К этому периоду времени относится древнейший сохранившийся до наших дней летописный свод Повесть временных лет . Этот документ позволяет нам судить не только о политической ситуации того времени но и о быте нравах древних русичей.
74828. Повесть временных лет как литературный памятник: содержание, художественные особенности, связь с фольклором 21.34 KB
  Основные идеи начальной летописи. Уже в самом названии Се повести времянъных лет откуду есть пошла Руская земля кто в Киеве нача первее княжити и откуду Руская земля стала есть содержится указание на идейнотематическое содержание летописи. стоят в центре внимания летописи. Тема родины является определяющей ведущей в летописи.
74829. Слово о законе и благодати митрополита Илариона. Поэтическая образность Слова о законе и благодати 17.53 KB
  Слово о законе и благодати проникнуто патриотическим пафосом прославления Руси как равноправной среди всех государств мира. Византийской теории вселенской империи и церкви Иларион противопоставляет идею равноправия всех христианских народов. Сопостав-ляя иудаизм (Закон) с христианством (Благодатью)
74830. Житийная литература. «Житие Феодосия Печерского», написанное Нестором 15.95 KB
  Житие Феодосия Печерского написанное Нестором. Житие Феодосия Печерского памятник древнерусской литературы написанный преподобным Нестором Летописцем.: Житие Феодосия Печерского типичное монашеское житие рассказ о благочестивом кротком трудолюбивом праведнике вся жизнь которого непрерывный подвиг. Написанное им Житие имеет динамичный сюжет и лишено традиционных для данного жанра риторических рассуждений.
74831. Хождение как литературный жанр. Хождение игумена Даниила в святую землю 15.45 KB
  Хождение игумена Даниила в святую землю Хождение – это жанр средневековой русской литературы форма путевых записок в которых русские путешественники описывали свои впечатления от посещения иностранных земель...
74832. Поэтическая образность «Слова о полку Игореве». Композиция «Слова о полку Игореве», лирические и публицистические отступления 19.8 KB
  В нем автор размышляет о художественных принципах наложения материала и как бы ведет диалог с читателем. Далее автор переходит к повествованию о событиях похода. Автор дает краткий эмоционально приподнятый рассказ о первом столкновении русских с половцами и о богатых трофеях взятых русскими. В описании битвы автор сосредоточивает внимание на героической фигуре буйтура Всеволода и ограничивается упоминанием об Игоре который пытается вернуть на поле боя бегущих ковуев.