Qual é a hipótese NULL para interação em uma ANOVA de duas vias?

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Digamos que temos dois fatores (A e B), cada um com dois níveis (A1, A2 e B1, B2) e uma variável de resposta (y).

O ao executar uma ANOVA bidirecional do tipo:

y~A+B+A*B

Estamos testando três hipóteses nulas:

  1. Não há diferença nas médias do fator A
  2. Não há diferença nas médias do fator B
  3. Não há interação entre os fatores A e B

Quando escritas, as duas primeiras hipóteses são fáceis de formular (para 1 é H 0 :μ A 1 = μ A 2H0:μA1=μA2 )

Mas como a hipótese 3 deve ser formulada?

edit : e como seria formulado para o caso de mais de dois níveis?

Obrigado.

Tal Galili
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Não tenho reputação de permitir que eu edite, mas acho que você deseja H 0 = μ A 1 = μ A 2H0=μA1=μA2 (ou μ A 1μA1 se desejar um índice duplo) : H_0 = \mu_{A1}=\mu_{A2}ou \mu_{A_1}]
Ben Bolker 18/12/10
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Oups, você não viu que estava usando letras maiúsculas para indicar o nome do fator e seus níveis - corrija-o (seguindo a notação @Ben).
chl

Respostas:

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Eu acho importante separar claramente a hipótese e seu teste correspondente. Para o seguinte, assumo um design CRF- p q equilibrado entre sujeitos (tamanhos de células iguais, notação de Kirk: design fatorial completamente aleatório).p q

Y i j k é a observação i no tratamento j do fator A e tratamento k do fator B com 1 i n , 1 j p e 1 k q . O modelo é Y i j k = μ j k + ϵ i ( j k ) ,Yeu j kEujUMAkB1 i n1 j p1 k qϵ i ( j k )N ( 0 , σ 2 ϵ )Yeu j k= μj k+ ϵi ( j k ),ϵi ( j k )N(0,σ2ϵ)

Design: 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   p kμ p q μ p . μ .1μ . kμ . q μ  A1AjAp B1μ11μj1μp1μ.1Bkμ1kμjkμpkμ.kBqμ1qμjqμpqμ.q μ1.μj.μp.μ

μ j k é o valor esperado na célula j k , ϵ i ( j k ) é o erro associado à medição da pessoa i nessa célula. Anotação ( ) indica que os índices j k são fixos para qualquer pessoa i, porque essa pessoa é observada em apenas uma condição. Algumas definições para os efeitos:μjkjkϵi(jk)i()jki

μ j . = 1q q k = 1 μjk(valor médio esperado para o tratamentojdo fatorA)μj.=1qqk=1μjkjA

μ . k = 1p p j = 1 μjk(valor médio esperado para o tratamentokdo fatorB)μ.k=1ppj=1μjkkB

α j = µ j . - μ (efeito do tratamento j do fator A ,p j = 1 α j = 0αj=μj.μjApj=1αj=0 )

β k = μ . k - μ (efeito do tratamento k do fator B ,q k = 1 β k = 0 )βk=μ.kμkBqk=1βk=0

( α β ) j k = μ j k - ( μ + α j + β k ) = μ j k - μ j . - μ . k + μ (efeito de interação para a combinação do tratamento j do fator A com o tratamento k do fator B ,p j = 1 ( α β ) j k =(αβ)jk=μjk(μ+αj+βk)=μjkμj.μ.k+μ
jAkB0 0qk=1(αβ)jk=0)pj=1(αβ)jk=0qk=1(αβ)jk=0)

α(k)j=μjkμ.kα(k)j=μjkμ.k
(conditional main effect for treatment jj of factor AA within fixed treatment kk of factor BB, pj=1α(k)j=01qqk=1α(k)j=αjj,k)pj=1α(k)j=01qqk=1α(k)j=αjj,k)

β(j)k=μjkμj.β(j)k=μjkμj.
(conditional main effect for treatment kk of factor BB within fixed treatment jj of factor AA, qk=1β(j)k=01ppj=1β(j)k=βkj,k)qk=1β(j)k=01ppj=1β(j)k=βkj,k)

With these definitions, the model can also be written as: Yijk=μ+αj+βk+(αβ)jk+ϵi(jk)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:jk(αβ)2jk=0H0I:jk(αβ)2jk=0
    (all individual interaction terms are 00, such that μjk=μ+αj+βkj,kμjk=μ+αj+βkj,k. This means that treatment effects of both factors - as defined above - are additive everywhere.)

  2. H0I:α(k)jα(k)j=0jk,k(kk)H0I:α(k)jα(k)j=0jk,k(kk)
    (all conditional main effects for any treatment jj of factor AA are the same, and therefore equal αjαj. This is essentially Dason's answer.)

  3. H0I:β(j)kβ(j)k=0j,jk(jj)H0I:β(j)kβ(j)k=0j,jk(jj)
    (all conditional main effects for any treatment kk of factor BB are the same, and therefore equal βkβk.)

  4. H0IH0I: In a diagramm which shows the expected values μjkμjk with the levels of factor AA on the xx-axis and the levels of factor BB drawn as separate lines, the qq different lines are parallel.

caracal
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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:C0.H0:C=0vs.HA:C0.

Dason
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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