thiết kế và phân tích thí nghiệm

Danh mục vấn đề của học phần1.Thu thập và trình bày số liệu 2.Ước lượng và kiểm định giả thuyết 3.Phân tëch phương sai ANOVA 4.Phân tëch tương quan và hồi quy 5.Thiết kế thë nghiệm thăm

Trang 1

BÀI GIẢNG THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH

THÍ NGHIỆM

Số tën chỉ: 02 CBGD: Đặng Thị Thu Hương

Trang 2

Danh mục vấn đề của học phần

1.Thu thập và trình bày số liệu

2.Ước lượng và kiểm định giả thuyết

3.Phân tëch phương sai (ANOVA)

4.Phân tëch tương quan và hồi quy

5.Thiết kế thë nghiệm thăm dò độ biến động

6.Thiết kế thë nghiệm và thăm dò và khai thác mặt đáp (RSM)

Trang 3

Vấn đề 1

Thu thập và trình bày số liệu

 Kiến thức

1 Tổng thê va mẫu trong thë nghiệm

2 Thu thập số liệu, sai sô va cách xư ly

3 Trình bày số liệu

4 Đại lượng thống kê tóm lược

Trang 4

Vấn đề 1

Kỹ năng

1 Xác định được phương pháp lấy mẫu hợp lý

2 Xác định được các sô liệu bất thường va cách loại

bo

3 Biết trình bày sô liệu thô và số liệu đã xử lý

4 Tënh toán được các đại lượng thống kê tóm lược

5 Sử dụng được một phần mềm để hỗ trợ thực hiện

các phép tënh nói trên

Trang 6

2 Xác định được këch thước mẫu hợp ly

3.Thực hiện được thủ tục kiểm định giả thiết về giá trị

trung bình 4.Thực hiện được thủ tục so sánh 2 phương sai

5.Thực hiện được thủ tục so sánh 2 giá trị trung bình

6 Sử dụng được một phần mềm để hỗ trợ các phép

Trang 7

Vấn đề 3 Phân tëch phương sai (ANOVA)

Kiến thức

1 Phân tëch phương sai 1 yếu tố

2 Phân tëch phương sai 2 yếu tố

3 Phân tëch sâu ANOVA (So sánh nhiều giá trịtrung bình cùng lúc)

Trang 8

Vấn đề 3 Phân tëch phương sai (ANOVA)

 Kỹ năng

1 Thực hiện được thu tục phân tëch phương sai

2 Sử dụng được một phần mềm để hỗ trợ thựchiện các phép toán nói trên

Trang 9

Vấn đề 4 Phân tëch tương quan và hồi quy

1 Phân tëch tương quan

2 Phân tëch hồi quy tuyến tënh đơn

3 Phân tëch hồi qui tuyến tënh bội

Trang 10

Vấn đề 4

Phân tëch tương quan và hồi quy

Kỹ năng

1.Thực hiện được thủ tục phân tëch tương

quan va hồi quy2.Sử dụng được một phần mềm để hỗ trợ cho

việc tënh toán trong phân tëch tương quan

va hồi quy

Trang 11

Vấn đề 5:

Thiết kế thë nghiệm thăm dò độ biến

động

Kiến thức

1 Thiết kế ngẫu nhiên hoàn toàn (CRD)

2 Thiết kế khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCB)

3 Thiết kế ô vuông Latinh

4 Thiết kế lô phân cấp (Split – Plot – Design)

Trang 12

Vấn đề 5 Thiết kế thë nghiệm thăm dò độ biến

động

Kỹ năng

1 Lựa chọn được mô hình thiết kế phù hợp

theo mục đëch nghiên cứu

2 Phân tëch được số liệu và trình bày kết quả

theo mô hình đã thiết kế

3 Sử dụng được một phần mềm để hỗ trợ cho

việc phân tëch số liệu theo mô hình đã thiết kế

Trang 14

Vấn đề 6

Thiết kế thë nghiệm thăm dò và

khai thác mặt đáp (RSM)

Kỹ năng

1 Lựa chọn được mô hình thiết kế phù hợp

theo mục đëch nghiên cứu

2 Phân tëch số liệu và trình bày kết quả theo

mô hình đã thiết kế

3 Sử dụng được một phần mềm để hỗ trợ cho

việc thiết kế và phân tëch thë nghiệm

Trang 16

HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ

- Đi học chuyên cần: 5%

- Tham gia phát biểu, làm bài tập về nhà: 10%

- Kiểm tra: Thi viết, đề mở: 10%

- Thực hành trên phần mềm theo nhóm: 25%

- Hình thức thi: Thi viết, đề mở 50%

Trang 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I TIẾNG VIỆT

1 Nguyễn Cảnh Quy hoạch thực nghiệm.Trường đại học bách khoa Tp HCM 2004.

2 Nguyễn Cảnh- Nguyễn Đình Soa Tối ưu hoá thực nghiệm trong hoá

học và kỹ thuật hoá học.Tài liệu dịch- Trường đại học kỹ thuật Tp Hồ

Chë minh 1994.

3 Phạm Hiếu Hiền Phương pháp bố trë thë nghiệm và xử lý số liệu NXB nông nghiệp - Tp Hồ Chë Minh 2001.

4 Phạm Văn Lang- Bạch Quốc Khang Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực

nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp NXB nông

Trang 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO

II TIẾNG ANH

1 W Michael Kelly and Robert A Donnelly Jr.2009

The humongous book of statistic problems

2 D Brynn Hibbert and J Justin Gooding 2006 Data Analysis for Chemistry

3 John A Bower 2009 Statistical Methods for Food

Trang 20

Vấn đề 1

1 Tổng thê va mẫu trong thë nghiệm

2 Thu thập số liệu, sai sô va cách xư ly

3 Trình bày số liệu

4 Đại lượng thống kê tóm lược

Trang 21

Vấn đề 1

Kỹ năng

1 Xác định được phương pháp lấy mẫu hợp lý

2 Xác định được các sô liệu bất thường va cách loại

bo

3 Biết trình bày sô liệu thô và số liệu đã xử lý

4 Tënh toán được các đại lượng thống kê tóm lược

Trang 22

 Mẫu:

Từ tổng thể N phần tử chọn ra một tập hợp con n phần tử và chỉ tập trung nghiên cứu n phần tử đó để rút ra những kết luận về tổng thể thì tập hợp con đó được gọi là mẫu Số phần tử của mẫu được gọi

là këch thước mẫu, ký hiệu n

Các thë nghiệm được tiến hành trên mẫu, kết quả thu được qua xử lý

Trang 23

Vấn đề 1

T ng thê va mẫu trong thë nghiệm

 Tại sao nghiên cứu trên mẫu

- Quy mô của tập hợp quá lớn, việc nghiên cứu toàn bộ sẽ đòi hỏi nhiều chi phë vật chất và thời gian

- Quy mô của tập hợp quá lớn vì vậy có thể xảy ra trường hợp tënh trùng hoặc bỏ sót các phần tử của nó.

- Quy mô nghiên cứu lớn nhưng trình độ tổ chức nghiên cứu lại hạn chế dẫn đến sai sót trong quá trình thu thập thông tin ban đầu, do đó hạn

Trang 24

Vấn đề 1

T ng thê va mẫu trong thë nghiệm

 Các phương pháp chọn mẫu:

- Ch ọn mẫu ngẫu nhiên đơn giản

- Chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng

- Chọn mẫu ngẫu nhiên hệ thống

- Chọn mẫu cụm (không gian)

Trang 25

Vấn đề 1 Thu thập số liệu, sai sô va cách xư ly

 Các phương pháp thu thập số liệu:

- Thu thập số liệu bằng cách tham khảo tài liệu.

- Thu thập số liệu từ những thực nghiệm (các thë nghiệm trong phòng, ngoài thực địa)

- Thu thập số liệu phi thực nghiệm (lập bảng

Trang 26

Vấn đề 1 Thu thập số liệu, sai sô va cách xư ly

 Các loại sai số khi thu thập số liệu?

- Sai số thô: Loại sai số này không được chấp

nhận trong thống kê, vì vậy phải đựơc loạibỏ

- Sai số hệ thống: Trong thống kê có thể chấp

nhận loại sai số này nhưng phải được hiệuchỉnh trước khi tënh toán thống kê

- Sai số ngẫu nhiên

Trang 27

Vấn đề 1 Trình bày số liệu

 Cách trình bày số liệu

* Bảng

- Bảng phân phối thu gọn (a)

- Bảng phân phối ghép lớp (b)

Trang 28

(a) Bảng phân phối thu gọn

- Số liệu rời rạc,nhiều giá trị lặp lại

(b) Bảng phân phối ghép lớp

- Këch thước mẫu lớn

- Số liệu liên tục, số lần lặp lại có thể nhiều

hoặc ët

Trang 29

 Biểu đồ

(không có liên hệ hàm giữa hai đại lượng quan sát)

- Hình quạt (tỷ lệ %)

- Hình cột (các mẫu riêng biệt)

- Đường gấp khúc (cùng một mẫu quan sát)

Trang 30

Trang 31

Vấn đề 1 Đại lượng thống kê tóm lược

 Đại lượng thống kê tóm lược

- Trung bình (Mean)

- Trung vị (Median)

- Số trội (Mode)

Trang 32

- Phương sai mẫu (Sample Variance)

- Độ lệch chuẩn (Standard Deviation)

- Khoảng biến thiên (Range)

- Sai số chuẩn của GTTB (Standard Error)

Trang 33

- Giá trị KURT (Kurtosis)

- Gëa trị SKEW (Skewness)

- Min, Max

- Tổng (Sum)

- Số giá trị quan sát – këch thước mẫu (Count)

Trang 35

Vấn đề 2 Ước lượng và kiểm định giả thuyết

Trang 36

Kỹ năng

1 Thực hiện được thu tục ước lượng khoảng tin cậy cho giá trị trung bình

2 Xác định được këch thước mẫu hợp ly

3.Thực hiện được thủ tục kiểm định giả thiết về giá trị

trung bình 4.Thực hiện được thủ tục so sánh 2 phương sai

5.Thực hiện được thủ tục so sánh 2 giá trị trung bình

6 Sử dụng được một phần mềm để hỗ trợ các phép

Trang 37

 Mức ý nghĩa ()

 Độ tin cậy (1- )

 Một số hàm phân phối thông dụng

- Phân phối chuẩn hóa

- Phân phối Student

Trang 38

- Tham số của tổng thể

- Thống kê của mẫu

- Ước lượng

- Ước lượng điểm

- Ước lượng khoảng

Trang 39

Vấn đề 2

Ước lượng khoảng tin cậy cho giá trị

trung bình

 Bài toán ước lượng giá trị trung bình

- Phương sai đã biết

- Phương sai chưa biết (mẫu lớn)

Trang 40

SỬ DỤNG SPSS

 Analyze  Descriptive Statistic Explore

Trang 41

BT5 Descriptives

41.2881 3.63035 34.0212

48.5551

38.1403 33.0000 777.588 27.88526

7.00 147.00

Mean

Lower Bound Upper Bound

95% Confidence Interval for Mean

5% Trimmed Mean Median

Variance Std Deviation Minimum

Maximum VAR00002

Statistic Std Error

Trang 42

BT 8

Descriptives

52.2250 2.40384 47.3991

57.0509

52.7325 54.0500 300.480 17.33437 17.50 78.50 61.00 27.63 -.436 330

Mean

Lower Bound Upper Bound

95% Confidence Interval for Mean

5% Trimmed Mean Median

Variance Std Deviation Minimum

Maximum Range Interquartile Range Skewness

VAR00003

Statistic Std Error

Trang 43

Vấn đề 2 Xác định këch thước mẫu để ước

lượng cho giá trị trung bình

 Xác định këch thước mẫu

Trang 44

Vấn đề 2 Kiểm định gia thuyết về giá trị trung bình

 Bài toán kiểm định

- Kiểm định về giá trị trung bình

- Phương sai đã biết

- Phương sai chưa biết

+ mẫu lớn+ mẫu nhỏ

Trang 45

Vấn đề 2 Kiểm định gia thuyết về giá trị trung bình

- Phân tëch bài toán  Xác định dạng thủ tục

thống kê

- Xác định đại lượng thống kê

- Thực hiện thủ tục

- Đưa ra kết luận

Trang 46

Vấn đề 2

So sánh 2 phương sai

 Áp dụng khi cần đánh giá độ chënh xác của 2 phương pháp phân tëch

Trang 47

Bài 19

 Phân tëch bài toán

- Để biết phương pháp đo nào chënh xáchơn,ta sẽ so sánh 2 phương sai

- Nếu phương sai của 2 phương pháp là khácnhau thì phương pháp nào có phương sainhỏ, phương pháp đó sẽ chënh xác

Trang 49

- Để biết phương pháp đo nào chënh xáchơn,ta sẽ so sánh 2 phương sai

- Nếu phương sai của 2 phương pháp là khácnhau thì phương pháp nào có phương sainhỏ, phương pháp đó sẽ chënh xác

TD11/59

Trang 51

 Để xác định xem phương pháp đo nào chënh xác hơn cần phải so sánh 2 phương sai, nếu phương sai của 2 phương pháp là khác nhau thì phương pháp nào có phương sai nhỏ phương pháp đó sẽ chënh xác hơn

Dùng excel để xử lý số liệu: áp dụng “F Test

Phân tëch TD11 và xác định chương trình phân tëch dữ liệu cần áp dụng trong excel

Trang 52

SỬ DỤNG EXCEL

Trang 53

Trang 54

Trang 55

Vấn đề 2

So sánh 2 giá trị trung bình

 Xác định xem bài toán thuộc trường hợp nào trong 5 trường hợp sau:

- Dữ liệu tương ứng từng cặp (a)

- Phương sai đã biết (b)

- Phương sai chưa biết

+ mẫu lớn (c) + mẫu nhỏ, đồng phương sai (d) + mẫu nhỏ, dị phương sai (e)

Trang 56

 Đây là bài toán so sánh 2 gttb thuộc trường hợp

dữ liệu tương ứng từng cặp, do đó ta áp dụng

“t-Test: Paired Two Sample for Means”



Phân tëch TD7 và xác định chương trình phân

tëch dữ liệu cần áp dụng trong excel

Trang 57

Trang 58

Trang 59

Trang 63

Phân tëch phương sai

- Phân tëch phương sai một yếu tố

(ANOVA –Single factor) – EXCEL

One way ANOVA - SPSS

- Phân tëch phương sai 2 yếu tố không lặp (ANOVA –

Two factors without Replication)

Trang 64

Phân tëch phương sai một yếu tố

(ANOVA ÁSingle factor)

Mô hình thë nghiệm

Trang 65

Bảng ANOVA

Trang 66

Các giá trị trung bình bằng nhau  yếu tố không tác động

(không ảnh hưởng) đến giá trị quan sát.

+ F * > F (, k-1, n-k): Bác bỏ H 0

Tồn tại ët nhất một cặp giá trị trung bình khác nhau

Trang 67

Vë dụ: Chiết alcaloid từ một loại dược liệu thuhái từ 3 vùng khác nhau, kết quả thu được nhưsau

Hãy cho biết hàm lượng alcaloid có khác

Trang 68

Muốn biết hàm lượng alcaloid có khác nhau theovùng hay không ta phải so sánh hàm lượngalcaloid trung bình giữa các vùng với nhau

- Giá trị quan sát: hàm lượng alcaloid

- Yếu tố: 1 yếu tố (vùng trồng), có 3 vùng (k=3)

 Phân tëch phương sai một yếu tố

(ANOVA –Single factor) – excel

One way anova - spss

TD12/65

Phân tëch bài toán

Trang 69

- Gọi  1 ,  2 ,  3 lần lượt là hàm lượng alcaloid

trung bình tương ứng với 3 vùng

Trang 70

17 6.831111

Total

0.100276 15

5.326968

Between

Groups

F crit P-value

F MS

df SS

Source of

Variation

ANOVA

Trang 71

F * = 26,5615; F crit = 3,68

P value = 1,18E-05; =0,05

Ta thấy

F* > Fcrit hay Pvalue <0,05, do đó bác bỏ giả

thuyết H0, chấp nhận Ha hay hàm lượng alcaloid khác nhau theo vùng.

TD12/65

Đọc kết quả

Trang 72

Phân tëch phương sai 2 yếu tố không lặp

(ANOVA –Two factors without Replication)

Mô hình thë nghiệm

Trang 73

Trang 74

Trang 75

Trang 76

Vë dụ: Hàm lượng flavonoid trong cùng một mẫudược liệu được chiết xuất bởi 5 phương pháp với

5 loại dung môi khác nhau được ghi lại như sau

 Hãy cho biết phương pháp hay dung môi có ảnh hưởng đến kết quả của sựchiết xuất hay không?

Trang 77

Muốn biết phương pháp hay dung môi có ảnhhưởng đến kết quả của sự chiết suất (hàmlượng flavonoid) hay không ta phải:

- So sánh hàm lượng flavonoid trung bình thuđược từ các loại dung môi với nhau

So sánh hàm lượng flavonoid trung bình thu

TD13/68

Trang 78

- Giá trị quan sát: hàm lượng flavonoid

- Yếu tố: 2 yếu tố

- Yếu tố hàng: phương pháp, có 5 phương pháp (r=5)

- Yếu tố cột: dung môi, có 5 dung môi (c=5)

 Phân tëch phương sai 2 yếu tố không lặp

(ANOVA –Two factors without Replication )

TD13/68

Trang 79

Yếu tố hàng(phương pháp chiết)

- Đặt cấu trúc

Thực hiện thủ tục

TD13/68

Trang 80

Yếu tố cột (dung môi)

Trang 81

Xử lý số liệu

TD13/68

3.007 8.5E-05

12.47

46.39 4

185.6

Columns

3.007 0.59241

0.717

2.668 4

10.67

Rows

F crit P-value

F MS

df SS

Source of Variation

ANOVA

Trang 82

Yếu tố hàng (Rows)

F *

r = 0,717 Fcrit = 3,007

 Phương pháp chiết không ảnh hưởng tới kết quả của

sự chiết dược liệu

TD13/68

Trang 83

Yếu tố cột (Columns)

F *

r = 12.47 Fcrit = 3,007

P-value = 8.5E-05

Ta thấy

F *

c > Fcrit hay P-value<0,05, do đó bác bỏ giả thuyết H0,

hay hàm lượng flavonoid khác nhau theo các dung môi chiết

TD13/68

Trang 84

Phân tëch phương sai 2 yếu tố có lặp (ANOVA

–Two factors with Replication)

Mô hình thë nghiệm tương tự PTPS 2YT không lặp nhưng ứng với

Trang 85

Phân tëch phương sai 2 yếu tố có lặp

(ANOVA –Two factors with Replication)

Trang 86

Phân tëch phương sai 2 yếu tố có lặp

(ANOVA –Two factors with Replication)

Trang 87

Phân tëch sâu ANOVA

(So sánh nhiều giá trị trung bình cùng lúc)

 Thủ tục phân tëch phương sai cho chúng ta biết được có hay không sự ảnh hưởng của yếu tố đến giá trị quan sát (có hay không sự khác biệt giữa các cặp giá trị trung bình)

 Nếu có sự khác biệt thì việc kế tiếp là chúng ta phải tìm ra sự khác biệt đó thể hiện ở những cặp giá trị

Trang 88

Trong trường hợp muốn so sánh nhiều cặp giá trị trung bình, nếu ta tiến hành lặp lại việc so sánh luân phiên từng cặp bằng cách thực hiện riêng lẻ các bài toán so sánh 2 giá trị trung bình thì sẽ rất bất tiện vì:

- số lần so sánh nhiều, q =k!/[2!(k-2)!]

- khả năng phạm sai lầm tăng lên theo mỗi lần so sánh

 Dùng các phép so sánh đồng thời để giảm sai lầm, thủ tục so sánh diễn ra nhanh chóng.

So sánh nhiều giá trị trung bình ( 3)

Trang 89

Nếu phương sai của các lô mẫu là đồng nhất, dùng các phép so sánh sau:

 @1 Phương pháp LSD (Least Significant Difference)

 @2 Phương pháp Duncan (Duncan’s Multiple Range Test)

 @3 Phương pháp Scheffé

Xác định chỗ khác biệt

(PHÂN TÍCH SÂU ANOVA)

Trang 90

Nếu phương sai của các lô mẫu là khác nhau, dùng các phép so sánh sau

Trang 92

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SPSS

Mở giao diện SPSS

Khai báo dữ liệu

của biến: chọn Data

View – khai báo dữ

liệu của biến theo

cột

Trang 93

Thực hiện phân tëch dữliệu:

Chọn Analyze Compare Means One

way ANOVA

Trang 94

Trong hộp thoạikhai báo yếu tố

và biến phụthuộc (giá trịquan sát)

Trang 96

Trang 97

Nhìn vào giá trị Sig trong bảng

khác biệt các giá trị trung bình:

Sig  : có sự khác biệt tiếp tục

Trang 98

- Nhìn vào giá Sig trong bảng

phương sai giữa các nhóm

Trang 99

- Sig  : không có sự khác biệt về phương sai chọn nhóm test (LSD; Duncan; Scheffé; Tukey; Bonferroni; …) cho phần phân tëch

sự khác biệt giữa các giá trị trung

Trang 102

Định dạng
Số trang	102
Dung lượng	847,82 KB