Qual è l'ipotesi NULL per l'interazione in un ANOVA a due vie?


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Diciamo che abbiamo due fattori (A e B), ciascuno con due livelli (A1, A2 e B1, B2) e una variabile di risposta (y).

Quando si esegue un ANOVA a due vie del tipo:

y~A+B+A*B

Stiamo testando tre ipotesi nulle:

  1. Non vi è alcuna differenza nei mezzi del fattore A
  2. Non vi è alcuna differenza nelle medie del fattore B
  3. Non c'è interazione tra i fattori A e B

Se scritte, le prime due ipotesi sono facili da formulare (per 1 è H0:μA1=μA2 )

Ma come si dovrebbe formulare l'ipotesi 3?

modifica : e come verrebbe formulato per il caso di più di due livelli?

Grazie.


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Non ho la reputazione di permettermi di modificare, ma penso che tu voglia (o μ A 1 se vuoi un doppio pedice) [oops, ha automaticamente verificato che : oppure ]H0=μA1=μA2μA1H_0 = \mu_{A1}=\mu_{A2}\mu_{A_1}
— Ben Bolker,

1
Oups, non ho visto che stai usando lettere maiuscole per indicare il nome del fattore e i loro livelli - risolvilo (seguendo la notazione @Ben).
— chl

Risposte:


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Penso che sia importante separare chiaramente l'ipotesi e il test corrispondente. Per quanto segue, presumo un design CRF- equilibrato tra soggetti (dimensioni delle celle uguali, notazione di Kirk: disegno fattoriale completamente randomizzato).pq

è l'osservazione i nel trattamento j del fattore A e nel trattamento k del fattore B con 1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ p e 1 ≤ k ≤ q . Il modello è Y i j k = μ j k + ϵ i ( j k ) ,YijkijAkB1≤i≤n1≤j≤p1≤k≤qYijk=μjk+ϵi(jk),ϵi(jk)∼N(0,σϵ2)

Disegno: B 1 ... B k ... B q A 1 μ 11 ... μ 1 k ... μ 1 q μ 1. ... ... ... ... ... ... ... A j μ j 1 ... μ j k ... μ j q μ j . ... ... ... ... ... ... ... A p μ p 1 ... μ B1…Bk…Bq A1μ11…μ1k…μ1qμ1.…………………Ajμj1…μjk…μjqμj.…………………Apμp1…μpk…μpqμp. μ.1…μ.k…μ.qμ

è il valore atteso nella cella j k , ϵ i ( j k ) è l'errore associato alla misurazione della persona i in quella cella. Lanotazione ( ) indica che gli indici j k sono fissi per una data persona i perché quella persona è osservata in una sola condizione. Alcune definizioni per gli effetti:μjkjkϵi(jk)i()jki

(valore medio atteso per il trattamentojdel fattoreA)μj.=1q∑k=1qμjkjA

(valore medio atteso per il trattamentokdel fattoreB)μ.k=1p∑j=1pμjkkB

(effetto del trattamento j del fattore A , ∑ p j = 1 α j = 0 )αj=μj.−μjA∑j=1pαj=0

(effetto del trattamento k del fattore B , ∑ q k = 1 β k = 0 )βk=μ.k−μkB∑k=1qβk=0

(effetto di interazione per la combinazione del trattamento j del fattore A con il trattamento k del fattore B , ∑ p j = 1 ( α β ) j k =(αβ)jk=μjk−(μ+αj+βk)=μjk−μj.−μ.k+μ
jAkB∑j=1p(αβ)jk=0∧∑k=1q(αβ)jk=0)

(effetto principale condizionale per il trattamento j del fattore A nell'ambito del trattamento fisso k del fattore B , ∑ p j = 1 α ( k ) j = 0αj(k)=μjk−μ.k
jAkB∑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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