统计学(55)-方差分析中的方差齐性判断

在方差分析中,所谓方差齐性检验,就是判断两组或多组的方差是否相等。
(1)既然是判断各组的方差是否相等,那一个很自然的想法就是计算出各组的方差,比较其大小就可以了。方差比(F ratio)和Hartley检验就是基于这种思想的。
(2)方差比主要用千两组方差齐性的检验,求出两组方差,用较大的方差除以较小的方差,得到F值。如果F值很大,则说明两组方差差别较大,可以认为方差不等。
(3)Hartley检验主要用于多组方差齐性的检验,求出各组的方差,用最大的方差除以最小的方差,得到F值。如果F值很大,则说明多组方差差别较大,可以认为方差不等。
但是,上述方法有一个局限性,即对正态性很敏感,如果数据偏离正态,则结果可能偏差较大。此时可以考虑使用Levene检验。

1、Levene检验等方法

(1)Levene检验的思想是基于每一组内的每一观测值与各自组均值的偏差程度。这里的“偏离程度”有两种方式:差值的平方或绝对值(因为如果直接用差值,则对其求和后结果为0) 。而“组均值"也有多种表示方式,如平均数、中位数、截取平均数(TrimmedMean) (去掉最大或最小的几个值后的平均数)。
(2)Brown 和Forsythe采用了中位数和截取平均数,称为BF法。
(3)O'Brien提出了一种对Levene检验的调整方法,即对Levene 检验中的偏差加了一个调节参数W。该参数的作用在于,根据实际数据的峰度大小,调整W参数的大小,使之适应实际数据的分布情况。多数软件默W=0.5。
(4)Bartlett 检验在数据服从正态分布时效率很高,但对正态性很敏感, 一旦数据偏离正态,该方法的效果不佳。

2、到底该用哪种方法呢?

不同方法给出的结果并不一致,原因在于该数据严重偏离正态?;谡植嫉腇检验和Bartlett检验的结果基本一致,P值最小,认为方差不相等;而BF法和O'Brien 法的P值最高(不能认为方差不等),因为它们最为稳健,对偏离正态并不是很敏感;而Levene法的P值介于中间,因为该法也可以用于偏离正态的情形,但不如BF法稳健。


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总之,在实际应用中,如果数据符合正态分布,则可以采用Barlett法(当然采用Levene法和BF法也没问题);但如果偏离正态,则建议采用Levene法(如果偏离不严重)或BF法(如果偏离很严重)。事实上,Levene 法和BF 法是一种方法,只是用到的统计量不同而已。

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