第六章随机区组试验设计与分析.ppt
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1、第三章第三章 随机区组试验设计随机区组试验设计及分析及分析本章学习目的与要求本章学习目的与要求u掌握完全随机试验设计方法,能熟练运用掌握完全随机试验设计方法,能熟练运用专业知识划分区组专业知识划分区组u掌握随机区组试验设计及统计分析方法掌握随机区组试验设计及统计分析方法u进一步理解掌握方差分析方法进一步理解掌握方差分析方法u随机区组缺值估计及其统计分析随机区组缺值估计及其统计分析最简单的完全随机设计:最简单的完全随机设计:最简单的完全随机设计:最简单的完全随机设计:单因素完全随机设计、两因素完单因素完全随机设计、两因素完全随机设计全随机设计。第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计完全随
2、机设计有两方面的含义:完全随机设计有两方面的含义:一是试验处理顺序的随机安排;一是试验处理顺序的随机安排;二是试验材料的随机分组。二是试验材料的随机分组。完全随机化试验设计:是将每个研究对象随机地分配到各个对照组或各处理组中的一种试验设计方法。完全随机试验设计的优缺点完全随机试验设计的优缺点主要优点:主要优点:(1 1)设计容易,处理数与重复数都不受限制,适用于实验条件、)设计容易,处理数与重复数都不受限制,适用于实验条件、环境、试验动物差异较小的试验。环境、试验动物差异较小的试验。(2 2)统计分析简单,无论所获得的试验资料各处理重复数相同)统计分析简单,无论所获得的试验资料各处理重复数相同
3、与否,都可采用与否,都可采用t t检验或方差分析法进行统计分析。(如果检验或方差分析法进行统计分析。(如果是两个水平之间的对比则采用是两个水平之间的对比则采用t t检验的方法,如果是多个处检验的方法,如果是多个处理间的水平对比则采用方差分析的方法。)理间的水平对比则采用方差分析的方法。)主要缺点:主要缺点:(1 1)由于未应用试验设计三原则中的局部控制原则,非试验因)由于未应用试验设计三原则中的局部控制原则,非试验因素的影响被归入试验误差,试验误差大,试验的精确性较低;素的影响被归入试验误差,试验误差大,试验的精确性较低;(2 2)在试验条件、环境、试验动物差异较大时,不宜采用此种)在试验条件
4、、环境、试验动物差异较大时,不宜采用此种设计方法。设计方法。1 1、单因素完全随机设计(对比试验)、单因素完全随机设计(对比试验)【例例例例2 2 2 21 1 1 1】在在在在无无无无酒酒酒酒精精精精啤啤啤啤酒酒酒酒的的的的研研研研究究究究中中中中,为为为为了了了了解解解解麦麦麦麦芽芽芽芽汁汁汁汁的的的的浓浓浓浓度度度度对对对对发发发发酵酵酵酵液液液液中中中中双双双双乙乙乙乙酸酸酸酸生生生生成成成成量量量量的的的的影影影影响响响响,在在在在发发发发酵酵酵酵温温温温度度度度7777,非非非非糖糖糖糖比比比比0.30.30.30.3,二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳压压压压力力力力0.60.60
5、.60.6kgkgkgkgcmcmcmcm2 2 2 2,发发发发酵酵酵酵时时时时间间间间6 6 6 6d d d d的的的的试试试试验验验验条条条条件件件件下下下下,选选选选定定定定麦麦麦麦芽芽芽芽汁汁汁汁浓浓浓浓度度度度()为为为为6 6 6 6(A A A A1 1 1 1),10(A10(A10(A10(A2 2 2 2),14(A14(A14(A14(A3 3 3 3)3)3)3)3个个个个水水水水平平平平,每每每每个个个个水水水水平平平平重重重重复复复复5 5 5 5次次次次,进进进进行行行行完完完完全全全全随随随随机机机机化试验,寻找适宜的麦芽汁浓度。化试验,寻找适宜的麦芽汁浓度
6、。化试验,寻找适宜的麦芽汁浓度。化试验,寻找适宜的麦芽汁浓度。第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计本试验中,水平数本试验中,水平数m m3 3,重复,重复r=5r=5,共进行,共进行3 3 5 51515次试验。次试验。此此1515次试验先做哪一个呢?次试验先做哪一个呢?第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计现在采用查随机数字表确定试验顺序现在采用查随机数字表确定试验顺序 (1 1)对所有试验编号)对所有试验编号 (2 2)确定读取随机数字的起始点,并读取相应数目的随机数字。)确定读取随机数字的起始点,并读取相应数目的随机数字。(3 3)根据随机数字的大小确定试验的先后顺序。
7、)根据随机数字的大小确定试验的先后顺序。试试验验的的先先后后顺顺序序必必须须随随机机确确定定。随随机机化化方方法法可可采采用用抽抽签签的的方方法,也可用随机数字表确定试验顺序。法,也可用随机数字表确定试验顺序。查查查查随随随随机机机机数数数数据据据据表表表表,第第第第11111111行行行行13131313列列列列,有有有有86868686,往往往往下下下下读读读读数数数数有有有有:46464646,32323232,76767676,07070707,51515151,91919191。如表。如表。如表。如表2 2 2 21 1 1 1可见可见可见可见 第一节第一节 完全随机实验设计完全随机
8、实验设计【例例例例2 2 2 22 2 2 2】在在在在食食食食品品品品安安安安全全全全性性性性评评评评价价价价的的的的预预预预备备备备试试试试验验验验中中中中,希希希希望望望望了了了了解解解解试试试试验验验验动动动动物物物物(断断断断乳乳乳乳大大大大鼠鼠鼠鼠)每每每每天天天天经经经经口口口口摄摄摄摄入入入入不不不不同同同同量量量量的的的的某某某某种种种种有有有有害害害害物物物物质质质质后后后后的的的的体体体体症症症症反反反反应应应应情情情情况况况况。现现现现将将将将某某某某有有有有害害害害物物物物质质质质A A A A按按按按大大大大鼠鼠鼠鼠每每每每天天天天经经经经口口口口摄摄摄摄入入入入量
9、量量量不不不不同同同同分分分分成成成成A A A A1 1 1 1,A A A A2 2 2 2,A A A A3 3 3 3,A A A A4 4 4 4 4 4 4 4个个个个水水水水平,每个水平需用平,每个水平需用平,每个水平需用平,每个水平需用20202020只大鼠只大鼠只大鼠只大鼠(雌雄各半雌雄各半雌雄各半雌雄各半)进行试验。进行试验。进行试验。进行试验。第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计本本试试验验有有四四个个水水平平,分分为为四四组组。由由于于每每个个组组要要求求有有2020只只(雌雌鼠鼠1010只只,雄雄鼠鼠1010只只),总总计计需需要要有有4040只只雌雌鼠鼠和
10、和4040只只雄雄鼠鼠。现现在在要要将将其其分配到四个组中。分配到四个组中。(1 1)先将)先将4040只雌鼠按体重编号为只雌鼠按体重编号为l l4040;(2 2)再再从从随随机机表表中中随随机机指指定定某某行行某某列列,比比如如从从随随机机数数字字表表中中的的第第1010行第行第6 6列列0909开始向右读取开始向右读取4040个个2 2位数。位数。第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计如何分配这如何分配这4040只雌鼠和只雌鼠和4040只雄鼠呢?只雄鼠呢?分配可按照完全随机化的方法进行。分配可按照完全随机化的方法进行。(3 3)查查表表得得随随机机数数据据,0909,4747,2
11、727,9696,5454,4949,1717。依依次次录入动物编号下。录入动物编号下。(4 4)然然后后用用4 4去去除除每每个个随随机机数数字字,将将余余数数1 1,2 2,3 3,4(4(除除尽尽时时,余余数数为为4)4)置置于于相相应应随随机机数数字字下下,相相同同余余数数对对应应的的动动物物编编号号入入同同一一组组;若各组正好若各组正好1010只,分组完毕,否则再随机调整,直至各组均为只,分组完毕,否则再随机调整,直至各组均为1010只。只。第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计(5 5)假假定定初初次次分分组组的的结结果果是是:A1A11111,A2A21010,A3A31
12、212,A4=7A4=7。这这就需要从就需要从A1A1,A3 A3 组中分别随机取出组中分别随机取出1 1只和只和2 2只大鼠调整到只大鼠调整到A4A4组去。组去。方方法法是是:再再顺顺次次读读取取3 3个个随随机机数数字字,如如5555,2323,6464;再再将将5555除除以以1111,2323除除以以1212,6464除除以以1212,余余数数分分别别是是1111,1111和和4 4,这这就就意意味味着着把把A1A1组组中中的的第第1111个个对对应应的的大大鼠鼠和和A3A3组组中中第第1111和和第第4 4个个对对应应的的大大鼠鼠取取出出调调整整到到A4A4组中去,最终每组组中去,最
13、终每组1010只雌性大鼠。只雌性大鼠。对对于于另另4040只只雄雄性性大大鼠鼠也也如如此此分分组组,而而后后将将4 4组组雌雌鼠鼠和和4 4组组雄雄鼠鼠随随机机组组合合成成4 4组组,每每组组2020只只大大鼠鼠,雌雌雄雄各各1010只只。这这4 4组组动动物物分分别别随随机机接接受受A1A1,A2A2,A3A3,A4A4处理即可。处理即可。第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计 2 2、两因素完全随机设计、两因素完全随机设计 因因素素A A与与B B的的a a b b个个水水平平组组合合各各重重复复n n次次,进进行行试试验验时时,这这a a b b n nN N次次试试验验的的先先
14、后后顺顺序序完完全全按按随随机机方方式式确确定定,这这就就是是两两因因素素等等重重复复完完全全随机设计方法。随机设计方法。【例例例例2 2 2 23 3 3 3】为为为为提提提提高高高高粒粒粒粒粒粒粒粒橙橙橙橙饮饮饮饮料料料料中中中中汁汁汁汁胞胞胞胞的的的的悬悬悬悬浮浮浮浮稳稳稳稳定定定定性性性性,研研研研究究究究了了了了果果果果汁汁汁汁pHpHpHpH值值值值(A)A)A)A)、魔魔魔魔芋芋芋芋精精精精粉粉粉粉浓浓浓浓度度度度(B)B)B)B)两两两两个个个个因因因因素素素素的的的的不不不不同同同同水水水水平平平平组组组组合合合合对对对对果果果果汁汁汁汁黏黏黏黏度度度度的的的的影影影影响响响
15、响。果果果果汁汁汁汁pHpHpHpH值值值值取取取取3.53.53.53.5,4.04.04.04.0,4.54.54.54.5三三三三个个个个水水水水平平平平,魔魔魔魔芋芋芋芋精精精精粉粉粉粉浓浓浓浓度度度度()取取取取0.10.10.10.1,0.150.150.150.15,0.20.20.20.2三三三三个个个个水水水水平平平平,每每每每个个个个水水水水平平平平组组组组合合合合重重重重复复复复2 2 2 2次次次次,进进进进行行行行完完完完全全全全随随随随机机机机化化化化试试试试验。试验指标为果汁黏度验。试验指标为果汁黏度验。试验指标为果汁黏度验。试验指标为果汁黏度(CP)CP)CP)
16、CP),越高越好。越高越好。越高越好。越高越好。第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计u本项研究共计有本项研究共计有9 9个组合。重复个组合。重复2 2次,共需次,共需1818次试验。这次试验。这1818次试验次试验的先后顺序完全按随机方式确定。的先后顺序完全按随机方式确定。n n顺序确定的步骤:顺序确定的步骤:顺序确定的步骤:顺序确定的步骤:(1 1)将各因素水平组合全部列出;()将各因素水平组合全部列出;(2 2)将各)将各因素水平组合编上号;(因素水平组合编上号;(3 3)查出随机号,如第)查出随机号,如第3 3列第列第1111行,依次行,依次读取随机数据;(读取随机数据;(4
17、4)根据随机数据大小确定实验的先后次序。)根据随机数据大小确定实验的先后次序。第一节第一节 完全随机实验设计完全随机实验设计随机区组试验设计是一种随机排列的完全区组的试验设计。其方法是:随机区组试验设计是一种随机排列的完全区组的试验设计。其方法是:根据局部控制的原理,将试验的所有供试单元先按重复划分成非处根据局部控制的原理,将试验的所有供试单元先按重复划分成非处根据局部控制的原理,将试验的所有供试单元先按重复划分成非处根据局部控制的原理,将试验的所有供试单元先按重复划分成非处理条件相对一致的若干单元组,每一组的供试单元数与试验的处理数理条件相对一致的若干单元组,每一组的供试单元数与试验的处理数
18、理条件相对一致的若干单元组,每一组的供试单元数与试验的处理数理条件相对一致的若干单元组,每一组的供试单元数与试验的处理数相等。相等。相等。相等。然后分别在各区组内,用随机的方法将各个处理逐个安排于各供试然后分别在各区组内,用随机的方法将各个处理逐个安排于各供试然后分别在各区组内,用随机的方法将各个处理逐个安排于各供试然后分别在各区组内,用随机的方法将各个处理逐个安排于各供试单元中。单元中。单元中。单元中。1 1 1 1、设计方法、设计方法、设计方法、设计方法第二节第二节 随机区组试验设计方法随机区组试验设计方法 随机区组设计是一种适用性较广泛的设计方法。既可用于单因素试随机区组设计是一种适用性
19、较广泛的设计方法。既可用于单因素试随机区组设计是一种适用性较广泛的设计方法。既可用于单因素试随机区组设计是一种适用性较广泛的设计方法。既可用于单因素试验,也适用于多因素试验。验,也适用于多因素试验。验,也适用于多因素试验。验,也适用于多因素试验。由于同一区组内的各处理单元的排列顺序是随机而定的,故这样由于同一区组内的各处理单元的排列顺序是随机而定的,故这样由于同一区组内的各处理单元的排列顺序是随机而定的,故这样由于同一区组内的各处理单元的排列顺序是随机而定的,故这样的区组叫做随机区组。的区组叫做随机区组。的区组叫做随机区组。的区组叫做随机区组。第二节第二节 随机区组试验设计方法随机区组试验设计
20、方法【例【例【例【例2 2 2 24 4 4 4】某茶叶加工厂正在进行红碎茶加工。现在想考察不同的发酵】某茶叶加工厂正在进行红碎茶加工。现在想考察不同的发酵】某茶叶加工厂正在进行红碎茶加工。现在想考察不同的发酵】某茶叶加工厂正在进行红碎茶加工。现在想考察不同的发酵时间对茶叶品质的影响,因此进行了通气发酵试验。发酵时间时间对茶叶品质的影响,因此进行了通气发酵试验。发酵时间时间对茶叶品质的影响,因此进行了通气发酵试验。发酵时间时间对茶叶品质的影响,因此进行了通气发酵试验。发酵时间A A A A有有有有5 5 5 5个水平个水平个水平个水平(k k k k5)5)5)5):A1(30min)A1(3
21、0min)A1(30min)A1(30min),A2(50min)A2(50min)A2(50min)A2(50min),A3(70min)A3(70min)A3(70min)A3(70min),A4(90min)A4(90min)A4(90min)A4(90min),A5(120min)A5(120min)A5(120min)A5(120min)。试验目的是从各处理中找出最适的发酵时间。试验目的是从各处理中找出最适的发酵时间。试验目的是从各处理中找出最适的发酵时间。试验目的是从各处理中找出最适的发酵时间。第二节第二节 随机区组试验设计方法随机区组试验设计方法 工厂有工厂有4 4台不同型号转子
22、机用台不同型号转子机用来揉切茶叶来揉切茶叶(分为甲、乙、丙、分为甲、乙、丙、丁丁)。试验中多数非处理条件都。试验中多数非处理条件都能被控制为相对一致。试验设能被控制为相对一致。试验设4 4次重复次重复(r r4)4)。因此采用随机区因此采用随机区组法来安排本试验。组法来安排本试验。茶叶揉捻机茶叶揉捻机茶叶揉捻机茶叶揉捻机第二节第二节 随机区组试验设计方法随机区组试验设计方法 试验分别以各台转子机安排试验分别以各台转子机安排1 1个区组个区组(重复重复)。先给各台。先给各台转子机转子机(甲、乙、丙、丁甲、乙、丙、丁)编号为区组编号为区组I I,。试试验的每个供试单元以从转子机出来的每验的每个供试
23、单元以从转子机出来的每2525kgkg揉碎叶为准。揉碎叶为准。各台转子机先后出来的各台转子机先后出来的5 5个个2525kgkg揉碎叶即为该区组的揉碎叶即为该区组的5 5个供试单个供试单元,分别编号为元,分别编号为,。各处理顺序由随机方法各处理顺序由随机方法(如抽笺法如抽笺法)确定确定.第二节第二节 随机区组试验设计方法随机区组试验设计方法按方案,在甲机上最先出按方案,在甲机上最先出1 1个个2525kgkg揉碎叶安排第二水平揉碎叶安排第二水平A A2 2,即发酵时间为即发酵时间为5050minmin;接着出来的第二接着出来的第二个个2525kgkg揉碎叶安排第五个水平揉碎叶安排第五个水平A
24、A5 5,即发时间即发时间120120minmin;余类推。照此方案操作就可完成本试验余类推。照此方案操作就可完成本试验全部实施工作。全部实施工作。随机区组试验设计在安排多因素试验时随机区组试验设计在安排多因素试验时 【例【例【例【例2 2 2 25 5 5 5】在蛋糕加工工艺研究中,欲考察不同食品添加剂对各种配】在蛋糕加工工艺研究中,欲考察不同食品添加剂对各种配】在蛋糕加工工艺研究中,欲考察不同食品添加剂对各种配】在蛋糕加工工艺研究中,欲考察不同食品添加剂对各种配方蛋糕质量的影响而进行试验。本试验有方蛋糕质量的影响而进行试验。本试验有方蛋糕质量的影响而进行试验。本试验有方蛋糕质量的影响而进行
25、试验。本试验有2 2 2 2个因素,配方因素个因素,配方因素个因素,配方因素个因素,配方因素A A A A有有有有4 4 4 4个水个水个水个水平平平平A1A1A1A1,A2A2A2A2,A3A3A3A3,A4(aA4(aA4(aA4(a4)4)4)4);食品添加剂因素食品添加剂因素食品添加剂因素食品添加剂因素B B B B有有有有3 3 3 3个水平个水平个水平个水平B1B1B1B1,B2B2B2B2,B3(bB3(bB3(bB3(b3)3)3)3)。设设设设3 3 3 3次重复次重复次重复次重复(r r r r3)3)3)3)。因试验用烤箱容量不很大,不能一次性将全因试验用烤箱容量不很大,
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