多个直线回归方程的比较可用于: ①分析某因素对两变量的直线回归有无影响,如研究胆固醇随年龄增加的直线回归是否受地区的影响; ②检验多个直线回归方程的回归直线是否平行或重合;③为协方差分析作准备。进行比较的样本须具备以下条件: 各总体回归系数均不等于0;各总体回归直线的剩余均方相等。
多个直线重合检验 步骤如下:
(1)作检验假设,H0为各总体回归直线重合,包括各总体回归系数相等和各总体截距相等。
(2) 计算下列各项数值,Xi与Yi分别为第i条直线的自变量与应变量。
直线1 | ni | ∑Xi | ∑X2i | ∑Yi | ∑Y2i | ∑XiYi | I |
|
⋮ | ⋮ | ⋮ | ⋮ | ⋮ | ⋮ | ⋮ | ⋮ | ⋮ |
直线k | nk | ∑Xk | ∑X2k | ∑Yk | ∑Y2k | ∑XkYk | K |
|
(3)计算表1各项数值,其中
式中i为直线号,i=1,2,…,k。
表1 多个直线回归方程比较计算表
(4)计算统计量F值。
(5)查F界值表得P值,按所取检验水准作出推断结论。若不拒绝H0,可认为各直线重合,必要时,可将所有直线合并为一条直线;若拒绝H0,则可认为各直线均不重合或不全重合。至于是因为各总体回归系数不同,或因为各总体截距不同使各直线不重合,则须分别再作下述检验。
多个样本回归系数的比较 作检验假设,H0为各总体回归系数βi相等。用表1的下半部数值按式(2)计算F值。
查F界值表得P值,按所取检验水准作出推断结论。若拒绝H0,则认为各总体回归系数βi间有差别,需要时可进一步作两两比较,推断哪两个βi值间有差别;若不拒绝H0,则可认为各βi值相等,只有各βi相等时,才进一步检验各截距间有无差别。
多个样本截距的比较 作检验假设,H0为各总体截距相等。按式(3)计算F值。
查F界值表得P值,按所取检验水准作出推断结论。若不拒绝H0,可认为各总体截距亦相等,各直线重合;若拒绝H0,可认为各截距不等,需要时再进一步作截距间的两两比较。
例1 四个健康猴,胸腔压力X(cm水柱)和肺容量Y (ml)资料如下,试检验四条回归直线间有无差别。
1号猴 | 2号猴 | 3号猴 | 4号猴 | |||||
X1 | Y1 | X2 | Y2 | X3 | Y3 | X4 | Y4 |
| ni | ∑Xi | ∑X2i | ∑Yi | ΣY2i | ∑XiYi |
1号猴 | 4 | 10.2 | 28.70 | 213 | 11819 | 577.9 |
表2 四个直线回归方程比较的计算结果(按表1公式)
| (lXX)i | (lXY)i | (lYY)i | bi | 剩 余 | 平 方 和 | 自 由 度 | |
直线1 | 2.6900 | 34.750 | 476.75 | 12.9182 | 27.8420 | 2 | ||
直线内 |
|
|
|
| 112.3082 | 8(=16-2×4) | ||
公共回归 | 14.4750 | 215.525 | 3403.50 | 14.8895 | 194.4481 | 11(=16-4-1) | ||
总 计 | 21.3575 | 305.525 | 4815.75 | —— | 445.1296 | 14(=16-2) |
按式(1)得
查F界值表得0.05>P>0.01,按a=0.05水准拒绝H0,接受H1,可认为各组直线不重合,再分别进行回归系数间和截距间的假设检验。
(2)各样本回归系数的比较。
H0: 四个总体回归系数βi相等,
H1: 四个βi不等或不全相等。
a=0.05。按式(2)得
查F界值表得P>0.05,按a=0.05水准不拒绝H0,可认为各βi相等。
(3)各样本截距的比较。
H0: 四个总体截距相等,
H1: 四个总体截距不等或不全相等。
a=0.05。按式(3)得
查F界值表得0.05>P>0.01,按a=0.05水准拒绝H0,接受H1,可认为各截距不等或不全相等。即四条直线相互平行,但截距不等或不全相等。
多个样本回归系数的两两比较 经假设检验,几条直线的回归系数间若有差别,需要弄清是哪两条直线间有差别,哪两条间没有差别,可用回归系数间两两比较的q检验。方法与均数间两两比较相似,步骤如下:
(1)作检验假设,H0为各总体回归系数两两相等,即βA=βB,A、B是任两个对比的组。
(2)按式(4)计算回归系数两两相差的标准误SbA-b。
式中下标A、B为相互比较组的组号,下同。
(3)将回归系数由大至小排列,如依次为b4、b3、b2、b1,计算这些回归系数两两之差及其相应的所包含的组数。如比较b4与b3、b3与b2 、b2与b1时,组数为2;比较b4与b2、b3与b1时,组数为3;比较b4与b1时组数为4。
(4) 按式(5)计算q值。
(5)根据组数和SSp的自由度查q界值表 (见条目“多个样本均数间的两两比较”),按所取检验水准作出推断结论。
若几个实验组T的回归系数都要与一个对照组C的回归系数作比较,则可用Dunnett检验,其标准误的计算公式为
例2 三只实验猴的胸腔压力X (cm水柱)和肺容量Y(ml)资料如下,初步计算结果见表3,经假设检验已知其总体回归系数间有差别,试作两两比较。
实验猴1 | 实验猴2 | 实验猴3 | |||
X1 | Y1 | X2 | Y2 | X3 | Y3 |
H0: βA =βB,
H1: βA≠βB
α=0.05。
表3 初步计算结果(按表1公式)
| (lXX)i | (lXY)i | (lYY)i | bi | 剩 余 | 平方和 | v | |
直线1 | 0.8075 | 23.925 | 712.75 | 29.6285 | 3.8885 | 2 | ||
直线内 |
|
|
|
| 57.0151 | 7 | ||
公共回归 | 1.3630 | 43.635 | 1696.95 |
| 300.0217 | 9 |
各b值由大至小排列: b3=66.5672,b1=29.6285,b2=22.0619。
表4 各回归系数的两两比较
查q界值表(见条目“多个样本均数间的两两比较”,表1)得P值,见表4。按α=0.05水准拒绝H0,接受H1者在相应的q值右上角记“*”;不拒绝H0者无“*”,故可认为直线3的回归系数大于直线1与2的回归系数; 直线1与直线2的回归系数间无差别。
多个样本截距的两两比较 经假设检验,多个总体截距间有差别,若需进一步作两两比较,亦可用q检验,步骤与多个样本回归系数间的两两比较相同。统计量q值的计算公式为
式中SSc/(N-k-1)为公共回归的剩余方差(sY·X2)c。若几个实验组T的截距都要和一个对照组C的截距作比较,亦可用Dunnett检验,其标准误的计算公式为
例3 例1中测得四条直线的截距不等,试作两两比较。
H0: 任两总体A、B的截距相等,
H1: 任两总体A、B的截距不等或不全相等。
α=0.05。
由例1资料算得
n=4,bc=14.8895,SSc=194.4481。
I |
| (lXX)i | ai | |
直线1 | 2.550 | 53.25 | 2.6900 | 15.2818 |
ai按式(8)计算,如a1=53.25-14.8895(2.550)=15.2818。
各saA-aB按式(9)计算,如
同理可算得: sa2-a3=2.1200,sa3-a4 =2.6719,sa1-a3=2.4182,sa2-a4=2.5286,sa1-a4=2.2358。
将ai由大到小排列:
a3=19.3101,a1=15.2818,a4=11. 6202,a2=8.5822。
按式(7)作a3与a1比较,
理算得有关q值,见表5。
表5 各截距的两两比较
比较组 | q | 组数 | 自由度 | P |
a3与a2 | 5.06* | 4 | 11 | 0.05>P>0.01 |
查q界值表得P值,见表5。仅a3与a2比较,按a=0.05水准,拒绝H0,接受H1,说明直线3的截距大于直线2的截距。其余均不拒绝H0,不能认为有差别。
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