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삼원배치법 (모수모형) (반복있음)

데이터 구조

요인 A모수인자

요인 B모수인자

요인 C모수인자

yijkp=μ+ai+bj+ck+(ab)ij+(ac)ik+(bc)jk+(abc)ijk+eijkp

  • yijkp : AiBj 그리고 Ck 에서 얻은 p 번째 측정값
  • μ : 실험전체의 모평균
  • ai : Ai가 주는 효과
  • bj : Bj가 주는 효과
  • ck : Ck가 주는 효과
  • (ab)ij : AiBj교호작용 효과
  • (ac)ik : AiCk교호작용 효과
  • (bc)jk : BjCk교호작용 효과
  • (abc)ijk : AiBJ 그리고 Ck교호작용 효과
  • eijkp : AiBj 그리고 Ck에서 얻은 p번째 측정값오차 (eijkpN(0,σ 2E)이고 서로 독립)
  • i : 인자 A수준(i=1,2,,l)
  • j : 인자 B수준(j=1,2,,m)
  • k : 인자 C수준(k=1,2,,n)
  • p : 실험의 반복(p=1,2,,r)

자료의 구조

||<|2> [인자] B ||<|2> [인자] C |||||||| [인자] A || || A1 || A2 || || Al || |||||||||||| || ||<|10> B1 ||<|3> C1 || y1111 || y2111 || || yl111 || || || || || || || y111r || y211r || || yl11r || ||<|3> C2 || y1121 || y2121 || || yl121 || || || || || || || y112r || y212r || || yl12r || || || || || || || ||<|3> Cn || y11n1 || y21n1 || || yl1n1 || || || || || || || y11nr || y21nr || || yl1nr || ||<|10> B2 ||<|3> C1 || y1211 || y2211 || || yl211 || || || || || || || y121r || y221r || || yl21r || ||<|3> C2 || y1221 || y2221 || || yl221 || || || || || || || y122r || y222r || || yl22r || || || || || || || ||<|3> Cn || y12n1 || y22n1 || || yl2n1 || || || || || || || y12nr || y22nr || || yl2nr || |||| |||||||| || ||<|10> Bm ||<|3> C1 || y1m11 || y2m11 || || ylm11 || || || || || || || y1m1r || y2m1r || || ylm1r || ||<|3> C2 || y1m21 || y2m21 || || ylm21 || || || || || || || y1m2r || y2m2r || || ylm2r || || || || || || || ||<|3> Cn || y1mn1 || y2mn1 || || ylmn1 || || || || || || || y1mnr || y2mnr || || ylmnr ||

$$AB$$ 2원표
||<|2> [인자] $$B$$ |||||||| [인자] $$A$$ ||<|2> 합계 ||
|| $$A_{1}$$ || $$A_{2}$$ || $$\cdots$$ || $$A_{l}$$ ||
|||||||||||| ||
|| $$B_{1}$$ || $$T_{11..}$$ || $$T_{21..}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{l1..}$$ || $$T_{.1..}$$ ||
|| $$B_{2}$$ || $$T_{12..}$$ || $$T_{22..}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{l2..}$$ || $$T_{.2..}$$ ||
|| $$\vdots$$ || $$\vdots$$ || $$\vdots$$ || || $$\vdots$$ || $$\vdots$$ ||
|| $$B_{m}$$ || $$T_{1m..}$$ || $$T_{2m..}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{lm..}$$ || $$T_{.m..}$$ ||
|||||||||||| ||
|| 합계 || $$T_{1...}$$ || $$T_{2...}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{l...}$$ || $$T$$ ||
$$AC$$ 2원표
||<|2> [인자] $$C$$ |||||||| [인자] $$A$$ ||<|2> 합계 ||
|| $$A_{1}$$ || $$A_{2}$$ || $$\cdots$$ || $$A_{l}$$ ||
|||||||||||| ||
|| $$C_{1}$$ || $$T_{1.1.}$$ || $$T_{2.1.}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{l.1.}$$ || $$T_{..1.}$$ ||
|| $$C_{2}$$ || $$T_{1.2.}$$ || $$T_{2.2.}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{l.2.}$$ || $$T_{..2.}$$ ||
|| $$\vdots$$ || $$\vdots$$ || $$\vdots$$ || || $$\vdots$$ || $$\vdots$$ ||
|| $$C_{n}$$ || $$T_{1.n.}$$ || $$T_{2.n.}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{l.n.}$$ || $$T_{..n.}$$ ||
|||||||||||| ||
|| 합계 || $$T_{1...}$$ || $$T_{2...}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{l...}$$ || $$T$$ ||
$$BC$$ 2원표
||<|2> [인자] $$C$$ |||||||| [인자] $$B$$ ||<|2> 합계 ||
|| $$B_{1}$$ || $$B_{2}$$ || $$\cdots$$ || $$B_{m}$$ ||
|||||||||||| ||
|| $$C_{1}$$ || $$T_{.11.}$$ || $$T_{.21.}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{.m1.}$$ || $$T_{..1.}$$ ||
|| $$C_{2}$$ || $$T_{.12.}$$ || $$T_{.22.}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{.m2.}$$ || $$T_{..2.}$$ ||
|| $$\vdots$$ || $$\vdots$$ || $$\vdots$$ || || $$\vdots$$ || $$\vdots$$ ||
|| $$C_{n}$$ || $$T_{.1n.}$$ || $$T_{.2n.}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{.mn.}$$ || $$T_{..n.}$$ ||
|||||||||||| ||
|| 합계 || $$T_{.1..}$$ || $$T_{.2..}$$ || $$\cdots$$ || $$T_{.m..}$$ || $$T$$ ||
 || $$T_{i...} = \sum_{j=1}^{m} \sum_{k=1}^{n} \sum_{p=1}^{r} y_{ijkp}$$ || $$\overline{y}_{i...} = \frac{T_{i...}}{mnr}$$ ||
 || $$T_{.j..} = \sum_{i=1}^{l} \sum_{k=1}^{n} \sum_{p=1}^{r} y_{ijkp}$$ || $$\overline{y}_{.j..} = \frac{T_{.j..}}{lnr}$$ ||
 || $$T_{..k.} = \sum_{i=1}^{l} \sum_{j=1}^{m} \sum_{p=1}^{r} y_{ijkp}$$ || $$\overline{y}_{..k.} = \frac{T_{..k.}}{lmr}$$ ||
 || $$T_{ij..} = \sum_{k=1}^{n} \sum_{p=1}^{r} y_{ijkp}$$ || $$\overline{y}_{ij..} = \frac{T_{ij..}}{nr}$$ ||
 || $$T_{i.k.} = \sum_{j=1}^{m} \sum_{p=1}^{r} y_{ijkp}$$ || $$\overline{y}_{i.k.} = \frac{T_{i.k.}}{mr}$$ ||
 || $$T_{.jk.} = \sum_{i=1}^{l} \sum_{p=1}^{r} y_{ijkp}$$ || $$\overline{y}_{.jk.} = \frac{T_{.jk.}}{lr}$$ ||
 || $$T_{ijk.} = \sum_{p=1}^{r} y_{ijkp}$$ || $$\overline{y}_{ijk.} = \frac{T_{ijk.}}{r}$$ ||
 || $$T = \sum_{i=1}^{l} \sum_{j=1}^{m} \sum_{k=1}^{n} \sum_{p=1}^{r} y_{ijkp}$$ || $$\overline{\overline{y}} = \frac{T}{lmnr} = \frac{T}{N}$$ ||
 || $$N = lmnr$$ || $$CT = \frac{T^{2}}{lmnr} = \frac{T^{2}}{N}$$ ||

—-

[제곱합]

개개의 데이터&nbsp&nbsp yijkp 와 총편균&nbsp&nbsp ¯¯y 의 차이는 다음과 같이 8부분으로 나뉘어진다.

$$\begin{displaymath}\begin{split} (y_{ijkp}-\overline{\overline{y}}) &= (\overline{y}_{i...} - \overline{\overline{y}}) + (\overline{y}_{.j..} - \overline{\overline{y}}) + (\overline{y}_{..k.} - \overline{\overline{y}}) \\ &+ (\overline{y}_{ij..} - \overline{y}_{i...} - \overline{y}_{.j..} + \overline{\overline{y}}) + (\overline{y}_{i.k.} - \overline{y}_{i...} - \overline{y}_{..k.} + \overline{\overline{y}}) + (\overline{y}_{.jk.} - \overline{y}_{.j..} - \overline{y}_{..k.} + \overline{\overline{y}}) \\ &+ (y_{ijk.} - \overline{y}_{ij..} - \overline{y}_{i.k.} - \overline{y}_{.jk.} + \overline{y}_{i...} + \overline{y}_{.j..} + \overline{y}_{..k.} - \overline{\overline{y}}) \\ &+ (y_{ijkp}-\overline{y}_{ijk.}) \end{split}\end{displaymath}$$

양변을 제곱한 후에 모든&nbsp&nbsp i, j, k, p 에 대하여 합하면 아래의 등식을 얻을 수 있다.

\begin{displaymath}\begin{split} \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{ijkp}-\overline{\overline{y}})^{2} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{i...} - \overline{\overline{y}})^{2} + \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{.j..} - \overline{\overline{y}})^{2} \\ &+ \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{..k.} - \overline{\overline{y}})^{2} \\ &+ \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{ij..} - \overline{y}_{i...} - \overline{y}_{.j..} + \overline{\overline{y}})^{2} \\ &+ \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{i.k.} - \overline{y}_{i...} - \overline{y}_{..k.} + \overline{\overline{y}})^{2} \\ &+ \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{.jk.} - \overline{y}_{.j..} - \overline{y}_{..k.} + \overline{\overline{y}})^{2} \\ &+ \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{ijk.} - \overline{y}_{ij..} - \overline{y}_{i.k.} - \overline{y}_{.jk.} + \overline{y}_{i...} + \overline{y}_{.j..} + \overline{y}_{..k.} - \overline{\overline{y}})^{2} \\ &+ \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{ijkp}-\overline{y}_{ijk.})^{2} \end{split}\end{displaymath} 위 식에서 왼쪽 항은 총변동 ST 이고, 오른쪽 항은 차례대로&nbsp&nbsp A 의 [변동],&nbsp&nbsp B 의 [변동],&nbsp&nbsp C 의 [변동],&nbsp&nbsp A, B 의 [교호작용]의 변동,&nbsp&nbsp A, C 의 [교호작용]의 변동,&nbsp&nbsp B, C 의 [교호작용]의 변동,&nbsp&nbsp A, B, C 의 [교호작용]의 변동, [오차변동]인&nbsp&nbsp SA , SB , SC , SA×B , SA×C , SB×C , SA×B×C , SE 가 된다. \begin{displaymath}\begin{split} S_{T} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{ijkp}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}y_{ijkp}^{ \ 2} - CT \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{A} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{i...}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= \sum_{i=1}^{l}\frac{T_{i...}^{ \ 2}}{mnr}-CT \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{B} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{.j..}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= \sum_{j=1}^{m}\frac{T_{.j..}^{ \ 2}}{lnr}-CT \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{C} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{..k.}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= \sum_{k=1}^{n}\frac{T_{..k.}^{ \ 2}}{lmr}-CT \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{A \times B} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{ij..}-\overline{y}_{i...}-\overline{y}_{.j..}+\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= S_{AB} - S_{A} - S_{B} \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{AB} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{ij..}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m} \frac{T_{ij..}^{ \ 2}}{nr} -CT \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{A \times C} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{i.k.}-\overline{y}_{i...}-\overline{y}_{..k.}+\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= S_{AC} - S_{A} - S_{C} \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{AC} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{i.k.}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{k=1}^{n} \frac{T_{i.k.}^{ \ 2}}{mr} -CT \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{B \times C} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{.jk.}-\overline{y}_{.j..}-\overline{y}_{..k.}+\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= S_{BC} - S_{B} - S_{C} \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{BC} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(\overline{y}_{.jk.}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= \sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n} \frac{T_{.jk.}^{ \ 2}}{lr} -CT \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{A \times B \times C} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{ijk.}-\overline{y}_{ij..}-\overline{y}_{i.k.}-\overline{y}_{.jk.}+\overline{y}_{i...}+\overline{y}_{.j..}+\overline{y}_{..k.}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= S_{ABC}-(S_{A}+S_{B}+S_{C}+S_{A \times B}+S_{A \times C}+S_{B \times C}) \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{ABC} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{ijk.}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\frac{T_{ijk.}^{ \ 2}}{r} -CT \end{split}\end{displaymath} \begin{displaymath}\begin{split} S_{E} &= \sum_{i=1}^{l}\sum_{j=1}^{m}\sum_{k=1}^{n}\sum_{p=1}^{r}(y_{ijkp}-\overline{\overline{y}})^{2} \\ &= S_{T} - S_{ABC} \end{split}\end{displaymath} ===== 자유도 ===== νA=l1 νB=m1 νC=n1 νA×B=νA×νB=(l1)(m1) νA×C=νA×νC=(l1)(n1) νB×C=νB×νC=(m1)(n1) νA×B×C=νA×νB×νC=(l1)(m1)(n1) νE=νT(νA+νB+νC+νA×B+νA×C+νB×C+νA×B×C)=lmn(r1) νT=lmnr1=N1 ===== 평균제곱 ===== VA=SAνA VB=SBνB VC=SCνC VA×B=SA×BνA×B VA×C=SA×CνA×C VB×C=SB×CνB×C VA×B×C=SA×B×CνA×B×C VE=SEνE ===== 평균제곱의 기대값 ===== E(VA)=σ 2E+mnrσ 2A E(VB)=σ 2E+lnrσ 2B E(VC)=σ 2E+lmrσ 2C E(VA×B)=σ 2E+nrσ 2A×B E(VA×C)=σ 2E+mrσ 2A×C E(VB×C)=σ 2E+lrσ 2A×B E(VA×B×C)=σ 2E+rσ 2A×B×C E(VE)=σ 2E ===== 분산분석표 ===== ^ [[요인]] ^ [[제곱합]]\\ SS ^ [[자유도]]\\ DF ^ [[평균제곱]]\\ MS ^ E(MS) ^ F0 ^ [[기각치]] ^ [[순변동]]\\ S´ ^ [[기여율]]\\ ρ |

A SA νA=l1 VA=SA/νA σ 2E+mnr σ2A VA/VE F1α(νA , νE) SA´ SA´/ST
B SB νB=m1 VB=SB/νB σ 2E+lnr σ2B VB/VE F1α(νB , νE) SB´ SB´/ST
C SC νC=n1 VC=SC/νC σ 2E+lmr σ2C VC/VE F1α(νC , νE) SC´ SC´/ST
A×B SA×B νA×B=(l1)(m1) VA×B=SA×B/νA×B σ 2E+nr σ2A×B VA×B/VE F1α(νA×B , νE) SA×B´ SA×B´/ST
A×C SA×C νA×C=(l1)(n1) VA×C=SA×C/νA×C σ 2E+mr σ2A×C VA×C/VE F1α(νA×C , νE) SA×C´ SA×C´/ST
B×C SB×C νB×C=(m1)(n1) VB×C=SB×C/νB×C σ 2E+lr σ2B×C VB×C/VE F1α(νB×C , νE) SB×C´ SB×C´/ST
A×B×C SA×B×C νA×B×C=(l1)(m1)(n1) VA×B×C=SA×B×C/νA×B×C σ 2E+r σ 2A×B×C VA×B×C/VE F1α(νA×B×C , νE) SA×B×C´ SA×B×C´/ST
E SE νE=lmn(r1) VE=SE/νE σ 2E SE´ SE´/ST
T ST νT=lmnr1 ST 1

분산분석

인자 A에 대한 분산분석

  • F0=VAVE

기각역 : F0>F1α(νA,νE)


인자 B에 대한 분산분석

  • F0=VBVE

기각역 : F0>F1α(νB,νE)


인자 C에 대한 분산분석

  • F0=VCVE

기각역 : F0>F1α(νC,νE)


인자 A, B교호작용에 대한 분산분석

  • F0=VA×BVE

기각역 : F0>F1α(νA×B,νE)


인자 A, C교호작용에 대한 분산분석

  • F0=VA×CVE

기각역 : F0>F1α(νA×C,νE)


인자 B, C교호작용에 대한 분산분석

  • F0=VB×CVE

기각역 : F0>F1α(νB×C,νE)


인자 A, B, C교호작용에 대한 분산분석

  • F_{0}=\frac{V_{A \times B \times C}}{V_{E}}}

기각역 : F0>F1α(νA×B×C,νE)

각 수준의 모평균의 추정 (주효과만이 유의한 경우)

주효과인 인자 A,B,C만이 유의한 경우 교호작용들이 모두 오차항에 풀링되어 버린다.

(단, SE´=SE+SA×B+SA×C+SB×C+SA×B×C, νE´=νE+νA×B+νA×C+νB×C+νA×B×C, VE´=SE´/νE´이다.)

인자 A모평균에 관한 추정

i 수준에서의 모평균 μ(Ai)점추정

  • ˆμ(Ai)=^μ+ai=¯yi...

i 수준에서의 모평균 μ(Ai)100(1α)% 신뢰구간은 아래와 같다.

  • ˆμ(Ai)=(¯yi...tα/2(νE´ )VE´mnr , ¯yi...+tα/2(νE´ )VE´mnr)

인자 B모평균에 관한 추정

j 수준에서의 모평균 μ(Bj)점추정

  • ˆμ(Bj)=^μ+bj=¯y.j..

j 수준에서의 모평균 μ(Bj)100(1α)% 신뢰구간은 아래와 같다.

  • ˆμ(Bj)=(¯y.j..tα/2(νE´ )VE´lnr , ¯y.j..+tα/2(νE´ )VE´lnr)

인자 C모평균에 관한 추정

k 수준에서의 모평균 μ(Ck)점추정

  • ˆμ(Ck)=^μ+ck=¯y..k.

k 수준에서의 모평균 μ(Ck)100(1α)% 신뢰구간은 아래와 같다.

  • ˆμ(Ck)=(¯y..k.tα/2(νE´ )VE´lmr , ¯y..k.+tα/2(νE´ )VE´lmr)

인자 AB 그리고 C모평균에 관한 추정

A 인자i 수준B 인자j 수준, C 인자k 수준에서의 모평균 μ(AiBjCk)점추정

  • ˆμ(AiBjCk)=^μ+ai+bj+ck=¯yi...+¯y.j..+¯y..k.2¯¯y

A 인자i 수준B 인자j 수준, C 인자k 수준에서의 모평균 μ(AiBjCk)100(1α)% 신뢰구간은 아래와 같다.

  • ˆμ(AiBjCk)=((¯yi...+¯y.j..+¯y..k.2¯¯y)tα/2(νE´ )VE´ne , (¯yi...+¯y.j..+¯y..k.2¯¯y)tα/2(νE´ )VE´ne)

단, ne유효반복수이고 ne=lmnrl+m+n2이다.