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Sig 统计

方差分析(ANOVA)完全指南

ANOVA 用于比较三组或更多组的均值差异。本文详解单因素 ANOVA 的适用场景、为什么不能做多次 t 检验、事后检验方法、η² 效应量解读与常见误区。

什么是 ANOVA?

方差分析(Analysis of Variance, ANOVA)用于比较三组或更多组的均值是否有显著差异。 它通过分解总变异为“组间变异”和“组内变异”,判断组间差异是否大于随机波动。

核心统计量是 F 值:F = 组间均方 / 组内均方。F 值越大,组间差异越显著。

为什么不能做多次 t 检验?

比较 3 组时,有人可能想做 3 次两两 t 检验(A vs B、A vs C、B vs C)。 这样做的问题是多重比较会抬高假阳性率。

假阳性率膨胀

每次 t 检验的 α=0.05,做 3 次检验至少出现一次假阳性的概率是 1-(1-0.05)³ ≈ 14%。 组数越多,膨胀越严重。ANOVA 先做整体检验,控制整体 α 水平。

正确流程:先用 ANOVA 判断“至少有两组不同”,显著后再做事后检验(如 Tukey HSD)确定具体哪些组不同。

前提假设

  • 正态性:各组数据应近似正态分布。各组 n≥30 时可放宽。
  • 方差齐性:各组方差应相等。可用 Levene 检验或 Brown-Forsythe 检验确认。
  • 独立观测:各组观测相互独立。

方差不齐怎么办?

使用 Welch ANOVA(不要求方差齐性),或非参数 Kruskal-Wallis 检验。

效应量:η²(eta-squared)

η² 表示组间变异占总变异的比例,类似于回归中的 R²:

  • η² = 0.01:小效应
  • η² = 0.06:中等效应
  • η² = 0.14:大效应

常见误区

ANOVA 显著 = 所有组都不同?不是。只说明至少有两组不同,需做事后检验确定具体差异。

事后检验未校正?多重比较未校正(如 LSD)会抬高假阳性率。应使用 Tukey HSD 或 Bonferroni 校正。

结果解读

解读模板

若 p < 0.05:“在 α=0.05 水平下,组间均值差异具有统计显著性(F=__,df1=__,df2=__,p=__)。 η² = __,表示__效应量。建议做事后检验(如 Tukey HSD)确定具体哪些组不同。”

若 p ≥ 0.05:“未观察到统计显著的组间差异(F=__,df1=__,df2=__,p=__)。 各组均值差异可归因于随机波动。”

动手试试

用真实数据运行 ANOVA,查看统计量、p 值、置信区间和白话结论。

打开 ANOVA计算器 →