Giáo trình Phương pháp thí nghiệm (Nghề: Thú y - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Giáo trình Phương pháp thí nghiệm cung cấp cho người học những kiến thức như: Những vấn đề cơ bản của thống kê sinh học; nguyên tắc bố trí thí nghiệm; thí nghiệm một yếu tố. Mời các bạn cùng tham khảo!

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM NGÀNH, NGHỀ: THÚ Y TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số 257/QĐ-TCĐNĐT-ĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 CHƢƠNG NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA THỐNG KÊ SINH HỌC 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Tổng thể (n ≥ 30) - Tổng thể tập hợp tất đối tượng người, vật, vật có chung số tính chất định mà nhà nghiên cứu cần khảo sát - Tổng thể vô hạn hữu hạn Với tổng thể vô hạn, ta phải chọn số phần tử tổng thể để nghiên cứu từ giá trị đặc trưng quần thể ta suy đoán thơng số tổng thể - Một tổng thể có N phần tử: N = { } với N: số lượng phần tử tổng thể hay kích thước tổng thể x: giá trị phần tử mà ta khảo sát 1.1.2 Mẫu (n Zα : bác bỏ Ho; ngược lại Zc ≤ Zα : chấp nhận Ho 2/ Phép thử đuôi trái (one tailed left) = = Kết luận: Nếu Zc ≤ - Zα : bác bỏ Ho; ngược lại Zc > - Zα : chấp nhận Ho bác bỏ H0 không bác bỏ H0 3/ Phép thử đuôi = → | | > Zα/2 10 = Kết luận: Bác bỏ H0 Zc < - Zα/2 Zc > Zα/2, Chấp nhận H0 – Zα/2 ≤ Zc ≤ Zα/2 Lưu ý: α = 0,05 → 5% 0,01 → 1% 0,001 → 1‰ Z0.05 = 1.645, với α = 0,05→ Zα/2 = 1.96 Ví dụ: Một nhà máy sản xuất bánh kẹo, máy tự động sản xuất sản phẩm đạt trọng lượng quy định 300g Biết trọng lượng sản phẩm sản xuất theo phân phối chuẩn N (µ, 2) Bộ phận kiểm tra chọn ngẫu nhiên 16 sản phẩm tính trọng lượng trung bình chúng đạt 290g Có thể khẳng định máy sản xuất sản phẩm có trọng lượng nhỏ quy định không? Với mức ý nghĩa α = 0,05 = kiểm định giả thuyết thống kê này? Giải: Đặt giả thuyết : = 300g : Ta có α = 0,05 → Zα = Z0,05 = 1.645 Tính Zc : Zc = ̅ = √ = -6.67 √ Đây dạng phép thử đuôi bên trái Nếu Zc ≤ - Zα : bác bỏ H0, chấp nhận H1 ngược lại Zc > - Zα : chấp nhận H0 Zc = -6,67 < Zα = 1,645 → Zc > - Zα ( chuyển dấu, bất đẳng thức đổi dấu) Kết luận : chấp nhận H0 mức ý nghĩa 5% Nghĩa máy sản xuất sản phẩm có trọng lượng tương đương, khơng cần điều chỉnh máy Bài tập 1/ Thời gian mang thai trung bình bị có phân bố chuẩn 285 ngày độ lệch chuẩn 10 ngày Ghi nhận thời gian mang thai bò giống khác : 11 307, 293, 293, 283, 294, 297 Giả sử thời gian mang thai giống bò tượng tự so với tiêu chuẩn Với mức ý nghĩa α = 0,05, hỏi có khác biệt thời gian mang thai giống bò so với 285 ngày không ? 2/ Tiến hành kiểm tra hàm lượng kháng sinh cá số mẫu sản phẩm trước thu mua sau: 6.2; 6.0; 5.4; 6.3; 5.3; 5.5; 5.8; 5.7; 5.9; 6.1 Hàm lượng kháng sinh cho phép 6.0ppm, độ lệch chuẩn 0.5 Với mức ý nghĩa α = 0,05 nhận định xem hàm lượng kháng sinh có vượt mức cho phép khơng? Cho biết Zα = Z0.05 = 1.645 3/ Lương trung bình cơng nhân cơng ty giám đốc báo cáo 380 ngàn đồng/tháng Chọn ngẫu nhiên 36 cơng nhân hỏi lương trung bình phát 350 ngàn đồng/tháng, với độ lệch chuẩn 40 ngàn đồng Với mức ý nghĩa α = 0,05 nhận định xem lời báo cáo giám đốc có tin cậy không? Cho biết Zα/2 = Z0.05/2 = 1.96 1.4.2 So sánh trung bình tổng thể A Cỡ mẫu lớn (n≥30) biết Bƣớc 1: = = Bƣớc 2: H0 ̅ → ̅ ~ N (0,1) √ H0 không đúng, trƣờng hợp 1: → → - Zc > Z : : H0 không đúng, trƣờng hợp : : → Zc < Z α 12 >0 B Cỡ mẫu nhỏ (n tα, n-1; bác bỏ H0) Một đuôi bên trái ( tc>-tα, n-1; chấp nhận H0, tc< -tα, n-1; bác bỏ H0) Hai đuôi: (l tc l ≤ tα/2, n-1; chấp nhận H0, ltc l ≥ tα/2, n-1; bác bỏ H0) Bài tập: Một nghiên cứu địa phương xác định người trưởng thành sau năm đọc trung bình sách Chọn ngẫu nhiên 25 người vấn thấy trung bình học đọc 12 sách năm với độ lệch chuẩn Có thể kết luận thực người địa phương đọc nhiều sách năm hay không? ( với mức α = 5%) Đáp án: Zc = 1,875; t đuôi bên phải, tα, n-1 = t0.05, 24 = 1.711, bác bỏ H0 1.4.3 So sánh tỉ lệ trung bình quan sát với tỉ lệ trung bình lý thuyết Khi ta khảo sát thay đổi tỷ lệ đặc tính mẫu tác động điều kiện cách so sánh tỷ lệ với tỷ lệ p0 tổng thể mà từ mẫu rút Giả sử p xác suất xuất biến cố A phép thử ngẫu nhiên (p chưa biết) Chúng ta muốn kiểm định giả thuyết p = p0, với p0 số tỷ lệ cho Nếu ta thực N lần phép thử cách độc lập quan sát thấy biến cố A xuất X lần Xác suất biến cố A ̅ giá trị ước lượng p ̅ Để thực kiểm định giả thuyết H0: pA = p0 H1: pA: tỷ lệ mẫu ̅ = 13 po : tỷ lệ tổng thể → q0 = 1- p0 n: cỡ mẫu Nếu Zc > Zα  bác bỏ giả thuyết H0, chấp nhận H1 Nếu Zc < Z α  chấp nhận H0 Bài tập 1/ Số người đăng ký dự thi tốt nghiệp PTTH tỉnh A năm 2003 68842, có 32682 học sinh nam Hỏi tỷ lệ học sinh nam có thật cao số nữ không? Zc = 68842 – 32682/ bậc hai (32682.36160)/68842 = A 2/ Ở địa phương, tỷ lệ nhiễm ký sinh trùng A bò xác định 34% Sau thời gian dùng thuốc điều trị, lấy 100 mẫu để kiểm tra thấy có 20 bị bị bệnh Với mức ý nghĩa α = 5%, hỏi thuốc có hiệu khơng? Po = 0.34 (34%); Qo = – 0.34; Pa = 20/100; Zc = -3,68 3/ Một nhà máy sản xuất có tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng 98% Sau thời gian hoạt động, người ta nghi ngờ tỷ lệ bị giảm Kiểm tra ngẫu nhiên 500 sản phẩm thấy có 28 phế phẩm Như vậy, kết luận chất lượng làm việc máy trước hay không? Với mức ý nghĩa α = 0,05 4/ Tỷ lệ đẻ cá rơ phi đực bình thường 50% Xử lý thuốc chuyển giới tính cá rơ phi để mong có nhiều cá đực bình thường Sau hoàn thành lấy 150 mẫu cá để khảo sát thấy có 84 cá đực Anh chị phân tích số liệu cho biết hiệu việc xử lý, với mức ý nghĩa α = 0,05 So sánh hai tỷ lệ quan sát (trƣờng hợp mẫu lớn) Zc= Với p = √ , xA = nA.pA xB = nB.pB Kết luận: Bác bỏ Ho Zc > Zα/2 Bài tập: 14 1/ Để so sánh phương pháp điều trị A B, ta dùng phương pháp A để điều trị cho 102 người, có 82 người khỏi bệnh Dùng phương pháp B để điều trị cho 98 người, có 69 người khỏi bệnh Hỏi hai phương pháp có kết điều trị khác không với mức ý nghĩa α = 0,05? 2/ Gieo loại hạt giống theo phương pháp khác nhau: Phương pháp 1: gieo 100 hạt thấy có 82 hạt nẩy mầm Phương pháp 2: gieo 120 hạt thấy có 92 hạt nẩy mầm Với mức ý nghĩa α = 5% hỏi tỷ lệ nẩy mầm hai phương pháp không? 15 CHƢƠNG NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 2.1 Các khái niệm 2.1.1 Bố trí thí nghiệm Lập kế hoạch bước tiến hành để thu thập số liệu cho vấn đề nghiên cứu Mục đích để có nhiều kết luận xác với chi phí thấp 2.1.2 Nhân tố thí nghiệm Nhân tố biến độc lập cần nghiên cứu, biến định lượng định tính, liên tục gián đoạn Thí dụ: nghiên cứu ảnh hưởng loại thức ăn (nhân tố A) giới tính (nhân tố B) đến tăng trọng heo 2.1.3 Mức độ Là lượng hay điều kiện nghiệm thức khác nhân tố 2.1.4 Nghiệm thức Có thể bao gồm mức độ khác nhân tố phối hợp mức độ nhân tố khác mà ta muốn khảo sát ảnh hưởng vật liệu thí nghiệm Có thể chia theo định lượng định tính 2.1.5 Đơn vị thí nghiệm hay lơ thí nghiệm Một đơn vị thí nghiệm đơn vị nghiên cứu thí nghiệm, cụ thể đơn vị nhỏ mà nghiệm thức ứng dụng Thí dụ: đơn vị thí nghiệm gà, đàn heo, ô chuồng… 2.1.6 Sự lặp lại Một nghiệm thức phải lặp lại nhiều đơn vị thí nghiệm Điều cho phép so sánh ảnh hưởng nghiệm thức với mức biến thiên sinh học đơn vị thí nghiệm Số nghiệm thức tăng sai số chuẩn nhỏ độ xác thí nghiệm cao Số lần lặp lại khơng có giới hạn cần phải cân độ xác chi phí thí nghiệm 2.1.7 Ngẫu nhiên hóa Mẫu phải chọn cho tất đơn vị thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên vào nghiệm thức Điều giúp tránh thành kiến người làm thí nghiệm biến động sinh học, môi trường… 2.1.8 Chia khối Mục đích việc chia khối làm giảm sai số thí nghiệm cách loại bỏ nguồn biến động biết đơn vị thí nghiệm Việc gom nhóm đơn vị thí nghiệm lại thành khối cho biến động bên khối nhỏ biến động khối lớn nhất, có biến động bên khối trở thành phần sai số thí nghiệm 2.2 Nguyên tắc bố trí thí nghiệm 2.2.1 Xác định mục tiêu nghiên cứu 2.2.2 Xác định yếu tố thí nghiệm 2.2.3 Xác định lơ thí nghiệm 2.2.4 Xác định đơn vị thí nghiệm 2.2.5 Xác định quan sát 2.2.6 Xác định mẫu thí nghiệm 2.2.7 Việc thực thí nghiệm 2.2.8 Phân tích số liệu giải thích kết 2.2.9 Viết báo cáo 2.3 Thực hành 16 17 CHƢƠNG THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ 3.1 Mẫu hồn tồn ngẫu nhiên Trong bố trí hồn toàn ngẫu nhiên, nghiệm thức xếp hoàn tồn ngẫu nhiên để đơn vị thí nghiệm có hội nhận nghiệm thức Đối với kiểu bố trí này, khác đơn vị thí nghiệm nghiệm thức xem sai số thí nghiệm Vì vậy, kiểu bố trí hồn tồn ngẫu nhiên thích hợp cho thí nghiệm có đơn vị thí nghiệm đồng nhất, thí nghiệm thực phịng, chuồng kín, ảnh hưởng mơi trường tương đối dễ kiểm sốt 3.1.1 Đặc điểm điều kiện áp dụng Ưu điểm: Đơn giản, dễ phân tích số liệu Nhược điểm: khơng tách khác biệt vật liệu khỏi sai số nên áp dụng cho vật liệu đồng 3.1.2 Cách bố trí thí nghiệm Có t nghiệm thức r số khối = số lần lặp lại Nếu r nhau: số đơn vị thí nghiệm = r x t Nếu r khơng Số đơn vị thí nghiệm = ∑ Ví dụ: Bố trí thí nghiệm để đo lường thức ăn cho heo sau: A 5.5 E 4.5 B 5.6 A 5.8 B 5.5 trọng lượng heo phần C 5.6 A 5.5 D 5.8 C 5.5 C 5.4 D 5.4 B 5.7 E 4.7 E 4.3 D 5.6 3.1.1 Mục đích thí nghiệm 3.1.2 Yếu tố thí nghiệm 3.1.3 Đơn vị thí nghiệm 3.1.4 Chỉ tiêu quan sát 3.1.5 Mẫu thí nghiệm 3.1.6 Phân tích số liệu Nghiệm thức A B C D E Tổng cộng I 5.5 5.7 5.6 5.4 4.5 5.34 II 5.5 5.6 5.5 5.5 4.7 5.36 II 5.8 5.5 5.4 5.6 4.3 5.32 Bƣớc 1: gọi r = khối = số lần lặp lại = t: nghiệm thức = df: độ tự df tổng cộng = dfTC = r*t – = 14 df lặp lại = dfLL = r – 1= 3-1 = 18 Ti 16.8 16.8 16.5 16.5 13.5 G = 80.1 ̅ 5.6 5.6 5.5 5.5 4.5 5.34 df nghiệm thức = dfNT = t– 1= 5-1 = df sai số = dfSS = (r-1)* (t– 1) = Bƣớc 2: CF = = = 427.73 Tổng bình phương tổng cộng: TBPTC = ∑ ∑ - CF = (5.5)2 + (5.5)2 + (5.8)2 + (5.7)2 + (4.3)2 - CF = 430.61-427.73= 2.91 Tổng bình phương nghiệm thức: ∑∑ TBPNT = - CF = Tổng bình phương lặp lại: - CF =2.68 ∑∑ TBPLL = - CF = - CF = - 410.62 Tổng bình phương sai số: TBPSS = TBPTC – TBPLL - TBPNT = 2.91- (- 410.62)-2.68 = 410.85 Bƣớc 3: Trung bình bình phương lặp lại: TBBPLL = = - 410.62 / = - 205.31 Trung bình bình phương nghiệm thức: TBBPNT = Trung bình bình phương sai số: TBBPSS = Fc : FNT = = 2.68/4 = 0.67 = 410.85/8 = 51.36 = 0.01 FLL = = -3.99 F bảng: F 5% Nghiệm thức: df1 = dfNT , df2 = dfSS Khối: df1 = dfkhối , df2 = dfSS F 1% Nghiệm thức: df1 = dfNT , df2 = dfSS Khối: df1 = dfkhối , df2 = dfSS Kết luận: FcNT > F1%: bác bỏ H0, chấp nhận H1 α = 1% ( khác biệt nghiệm thức có ý nghĩa α = 1%) FcNT< F1%: chấp nhận H0, khơng có sai khác nghiệm thức α = 1%) FcNT > F5%: bác bỏ H0, chấp nhận H1 α = 1% ( khác biệt nghiệm thức có ý nghĩa α = 5%) FcNT< F5%: chấp nhận H0, khơng có sai khác nghiệm thức α = 5%) Bảng Anova Nguồn biến Độ tự TBP TBBP Fc F 5% F 1% động Lặp lại (khối) r-1 = - 410.62 - 205.31 -3.99 Nghiệm thức t-1 = 2.68 0.67 0.01 Sai số (t-1)*(r-1) 410.85 51.36 =8 Tổng cộng r*t-1 = 14 2.91 14 19 Bài tập: 1/ Bảng Anova chưa đầy đủ: Nguồn biến Độ tự TBP TBBP Fc F 5% F 1% động Nghiệm thức = t-1 ? 215.75 ? ? ? Sai số 8= ? ? ? ? ? Tổng cộng 15 1786.33 a/ Hãy bổ sung đầy đủ bảng Anova b/ Hãy xác định thí nghiệm có nghiệm thức lặp lại lần? Bài tập 2: Nhà khoa học phân tích hàm lượng Calci loại hải sản số liệu sau: Giống Hàm lƣợng Tổng Trung hải sản bình A 0.35 0.40 0.58 0.50 0.47 2.30 0.46 B 0.65 0.70 0.90 0.84 0.79 3.88 0.78 C 0.60 0.80 0.75 0.73 0.66 3.54 0.71 Tông 9.72 0.65 Anh/chị dùng phương pháp phân tích phương sai (Anova) để so sánh hàm lượng Calci loại hải sản Dựa vào bảng Anova thiếu Nguồn biến Độ tự TBP TBBP Fc động Giống 215.75 Sai số Tổng cộng 15 1786.33 Cho biết F (2,12.5%) = 3.88 F(2,12.1%) = 6.93 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Đức Lực, 2004, giảng Phương pháp thí nghiệm chăn nuôi thú y, ĐH Nông nghiệp I Hà nội Phan Thị Thanh Thủy, 2007, Giáo trình Thống kê – Phép thí nghiệm, Đại học Cần Thơ Nguyễn Minh Thông, Đỗ Võ Anh Khoa, giảng Thống kê – phép thí nghiệm, Đại học Cần Thơ 21 Cho biết: Bảng t: - Độ tin cậy 99%: – α = 0,99 → α = 0,01 → = 0,005 → tα/2 ; n-1= t0,005; = 3,250 , với n – =10 – = độ tự - Độ tin 95% , độ tự n = 25 → tα/2; n-1= t0,005;24 = 2,064 - Bảng z - Độ tin cậy 95%: 1-α = 0,95 → α = 0,05 → = 0,025 → zα/2 = z0,025 = 1,96 - Độ tin 98%: – α = 0,98 → α = 0,02 → = 0,01 → zα/2 = z0,01 = 0,3267 - Nếu so sánh α = 0,05, so sánh với Z0,05 = 1,645 ( bảng đuôi) Hoặc Z0,025 = 1,96 ( bảng đuôi ) - Nếu so sánh α = 0,01, so sánh với Z0,01 = 2,33 ( bảng đuôi) Hoặc Z0,005 = 2,58 ( bảng đuôi 22 ) ... giống theo phương pháp khác nhau: Phương pháp 1: gieo 100 hạt th? ?y có 82 hạt n? ?y mầm Phương pháp 2: gieo 120 hạt th? ?y có 92 hạt n? ?y mầm Với mức ý nghĩa α = 5% hỏi tỷ lệ n? ?y mầm hai phương pháp khơng?... lượng định tính 2.1.5 Đơn vị thí nghiệm hay lơ thí nghiệm Một đơn vị thí nghiệm đơn vị nghiên cứu thí nghiệm, cụ thể đơn vị nhỏ mà nghiệm thức ứng dụng Thí dụ: đơn vị thí nghiệm gà, đàn heo, ô chuồng…... phần sai số thí nghiệm 2.2 Nguyên tắc bố trí thí nghiệm 2.2.1 Xác định mục tiêu nghiên cứu 2.2.2 Xác định y? ??u tố thí nghiệm 2.2.3 Xác định lơ thí nghiệm 2.2.4 Xác định đơn vị thí nghiệm 2.2.5