双方向ANOVAの相互作用のNULL仮説とは何ですか?


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2つの因子(AおよびB)があり、それぞれに2つのレベル(A1、A2およびB1、B2)と応答変数(y)があるとします。

タイプの二元配置分散分析を実行する場合:

y~A+B+A*B

3つの帰無仮説をテストしています。

  1. 因子Aの平均に違いはありません
  2. 因子Bの平均に違いはありません
  3. 因子Aと因子Bの間に相互作用はありません

と、最初の2つの仮説は簡単に定式化できます(1の場合、)H0:μA1=μA2

しかし、仮説3はどのように定式化すべきでしょうか?

編集:そしてそれは2つ以上のレベルの場合にどのように定式化されますか?

ありがとう。


3
私が編集に私を許可するの評判を持っていないが、私はあなたがしたいと思う(またはμ A 1あなたは二重の添字をしたい場合)[おっと、それは自動的にTEX-ifiedがあります: または]H0=μA1=μA2μA1H_0 = \mu_{A1}=\mu_{A2}\mu_{A_1}
— ベンボルカー

1
おっと、ファクター名とそのレベルを示すために大文字を使用していることがわかりませんでした(@Ben 表記法に従って)。
— chl

回答:


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仮説とそれに対応する検定を明確に分けることが重要だと思います。以下では、バランスの取れた被験者間CRF- 設計(セルサイズが等しい、カークの表記法:完全にランダム化された要因計画)を想定しています。pq

観察され、I治療における J因子の A及び治療 K因子の Bと 1 ≤ iが≤ nは、 1 ≤ J ≤ Pと 1つの≤ K ≤ Q。モデルは、 Y 、I 、J 、K = μ jはK + ε I (jはK )、YijkijAkB1≤i≤n1≤j≤p1≤k≤qYijk=μjk+ϵi(jk),ϵi(jk)∼N(0,σϵ2)

デザイン: B 1 ... BのK ... B Q A 1 μ 11 ... μ 1つのK ... μ 1 のq μ 1 ... ... ... ... ... ... ... A jのμ jの1 ... μ jはK ... μ jのQ μ J 。... ... ... ... ... ... ... A のp μ P 1 ... μ B1…Bk…Bq A1μ11…μ1k…μ1qμ1.…………………Ajμj1…μjk…μjqμj.…………………Apμp1…μpk…μpqμp. μ.1…μ.k…μ.qμ

、セル内の期待値であり、 jはK、 ε I (jはK )人の測定に関連する誤差である Iそのセルです。()表記は、インデックスのことを示している j個のkは任意の人のために固定されている私その人が唯一の条件で観察されるからです。効果のいくつかの定義:μjkjkϵi(jk)i()jki

(処置の平均期待値J因子のA)μj.=1q∑k=1qμjkjA

(処置の平均期待値K因子のB)μ.k=1p∑j=1pμjkkB

(治療の効果 J因子の A、 Σ P J = 1 α J = 0)αj=μj.−μjA∑j=1pαj=0

(治療の効果 K因子の B、 ΣのQ K = 1、β K = 0)βk=μ.k−μkB∑k=1qβk=0

(αβ)jk=μjk−(μ+αj+βk)=μjk−μj.−μ.k+μ
(interaction effect for the combination of treatment j of factor A with treatment k of factor B, ∑j=1p(αβ)jk=0∧∑k=1q(αβ)jk=0)

αj(k)=μjk−μ.k
(conditional main effect for treatment j of factor A within fixed treatment k of factor B, ∑j=1pαj(k)=0∧1q∑k=1qαj(k)=αj∀j,k)

βk(j)=μjk−μj.
(conditional main effect for treatment k of factor B within fixed treatment j of factor A, ∑k=1qβk(j)=0∧1p∑j=1pβk(j)=βk∀j,k)

With these definitions, the model can also be written as: Yijk=μ+αj+βk+(αβ)jk+ϵi(jk)

This allows us to express the null hypothesis of no interaction in several equivalent ways:

  1. H0I:∑j∑k(αβ)jk2=0
    (all individual interaction terms are 0, such that μjk=μ+αj+βk∀j,k. This means that treatment effects of both factors - as defined above - are additive everywhere.)

  2. H0I:αj(k)−αj(k′)=0∀j∧∀k,k′(k≠k′)
    (all conditional main effects for any treatment j of factor A are the same, and therefore equal αj. This is essentially Dason's answer.)

  3. H0I:βk(j)−βk(j′)=0∀j,j′∧∀k(j≠j′)
    (all conditional main effects for any treatment k of factor B are the same, and therefore equal βk.)

  4. H0I: In a diagramm which shows the expected values μjk with the levels of factor A on the x-axis and the levels of factor B drawn as separate lines, the q different lines are parallel.


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A really impressive answer Caracal - thank you.
— Tal Galili

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An interaction tells us that the levels of factor A have different effects based on what level of factor B you're applying. So we can test this through a linear contrast. Let C = (A1B1 - A1B2) - (A2B1 - A2B2) where A1B1 stands for the mean of the group that received A1 and B1 and so on. So here we're looking at A1B1 - A1B2 which is the effect that factor B is having when we're applying A1. If there is no interaction this should be the same as the effect B is having when we apply A2: A2B1 - A2B2. If those are the same then their difference should be 0 so we could use the tests:

H0:C=0vs.HA:C≠0.


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Thanks Dason, that helped. Also, after reading your reply, it suddenly became clear to me that I am not fully sure how this generalizes in case we are having more factors. Could you advise? Thanks again. Tal
— Tal Galili

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You can test multiple contrasts simultaneously. So for example if A had three levels and B had 2 we could use the two contrasts: C1 = (A1B1 - A2B1) - (A2B1 - A2B2) and C2 = (A2B1 - A2B2) - (A3B1 - A3B2) and use a 2 degree of freedom test to simultaneously test if C1 = C2 = 0. It's also interesting to note that C2 could equally have been (A1B1 - A1B2) - (A3B1 - A3B2) and we would come up with the same thing.
— Dason

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— whuber
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