在進行雙因素方差分析中,我們在考慮兩個因素之間是否存在著交互作用時,我們還可以借助交互效應圖來直觀的進行判斷。
在圖中,將某一因素(假設A)作為橫軸,用另一因素(假設為B)各水平在目標問題(因變量)上的均值作為縱軸取值,并用線段依此將各點連接起來。
R語言中繪制交互效應圖的函數
在R語言中可以使用interaction.plot()函數來繪制交互作用圖,該函數的原型如下:
interaction.plot(x.factor, trace.factor, response, fun = mean,
type = c("l", "p", "b", "o", "c"), legend = TRUE,
trace.label = deparse(substitute(trace.factor)), fixed = FALSE,
xlab = deparse(substitute(x.factor)), ylab = ylabel,
ylim = range(cells, na.rm = TRUE),
lty = nc:1, col = 1, pch = c(1:9, 0, letters),
xpd = NULL, leg.bg = par("bg"), leg.bty = "n",
xtick = FALSE, xaxt = par("xaxt"), axes = TRUE, ...)
主要的參數含義如下:
x.factor : 作為x軸的因素;
trace.factor:另外一個因素,其在response(因變量)上的取值用于繪制直線;
response:一個數值變量(因變量的取值)
fun:計算因變量取值的函數,默認為均值。
legend:邏輯值,用于指示是否顯示圖例說明。
trace.label:圖例說明標簽,默認從trace.factor中提取各水平的名稱。
fixed:邏輯值,用于指示標簽的順序,默認為FALSE。取值TRUE時則按照trace.factor中的水平順序來顯示,否則按照繪圖中右端的上下順序給出。
其它參數與其它繪圖函數的含義相同,在此不再贅述,感興趣的讀者可以到本站前面有關繪圖函數的介紹中去查閱。
R語言中繪制交互效應圖的例子
例1:這里仍然使用本站在《使用R語言進行有交互作用的雙因素方差分析》中使用的例1中的例子:電池的板極材料與使用的環境溫度對電池的輸出電壓均有影響。例子具體內容可以點擊上面的連接進入查看。
右擊將數據另存為下載:電池板極材料及使用環境溫度對電池輸出電壓的影響數據
完整程序參考如下:
#####有交互作用的方差分析交互圖#####
#使用scan函數從文本文件中讀取數據
V<-scan("vmt.txt")
#定義材料因子
M<-gl(3,12,labels=c("M1","M2","M3"))
#定義溫度因子
T<-gl(3,4,36,labels=c("T1","T2","T3"))
#繪制交互效應圖
interaction.plot(M,T,V,lwd=2,col=c(2,3,4))
繪制的交互效應圖如下圖所示:
從這個圖中,我們可以看出:
(1)對于同一材料,如M2,溫度不同時(不同的顏色代表不同的溫度),其電壓均值不同,可以初步認為溫度對輸出電壓有影響;
(2)對于同一溫度(圖中指同一顏色的折線),材料不同時,其電壓均值不同,可以初步認為材料對輸出電壓有影響;
(3)各折線是交叉的,說明溫度和材料對輸出電壓有交互影響。
借助上一篇文章中方差分析表中的p值,可以得到印證。
如果將溫度作為橫坐標,可以得到下圖的形式:
例2:將銻加到錫-鉛焊料中替代較昂貴的錫,從而降低焊接成本。下表中給出了銻的4種添加比例及4種冷卻方法對抗剪強度影響的試驗結果,每種組合進行了3次試驗。對數據進行方差分析。(1)每種添加比例之間是否存在顯著差異?(2)每種冷卻方法之間是否存在顯著差異?(3)添加比例與冷卻方法是否存在交互效應?畫出兩因素的交互效應圖。
數據保存在名為 ti-cold_strength的文本文件中,每個數據以空格作為分隔,讀者可以右擊下面的連接,將其另存到本地:
右擊選擇另存為,將文件保存到你的機器中
銻的添加比例 | 冷卻方法 | |||
水冷 | 油冷 | 氣吹 | 爐內冷卻 | |
0% |
17.6 |
20.0 24.3 21.9 |
18.3 19.8 22.9 |
19.4 19.8 20.3 |
3% | 18.6 19.5 19.0 |
20.0 20.9 20.4 |
21.7 22.9 22.1 |
19.0 20.9 19.9 |
5% | 22.3 19.5 20.5 |
20.9 22.9 20.6 |
22.9 19.7 21.6 |
19.6 16.4 20.5 |
10% | 15.2 17.1 16.6 |
16.4 19.0 18.1 |
15.8 17.3 17.1 |
16.4 17.6 17.6 |
編寫R程序如下:
###銻添加量及冷卻方式對焊接抗剪強度的影響分析###
#定義數據
strength <- scan("ti-cold_strength.txt")
#定義銻的添加比例因子
Ti <- gl(4,12,labels=c("0%","3%","5%","10%"))
#定義冷卻方式因子
Cold <- gl(4,3,48,labels=c("水冷","油冷","氣吹","爐內冷卻"))
#進行方差分析
aov.rel<-aov(strength~Ti + Cold+Ti*Cold)
#提取方差分析表
summary(aov.rel)
#繪制交互作用圖
interaction.plot(Ti,Cold,strength,lwd=2,col=2:5)
方差分析表如下圖所示:
從這個分析表中,可以回答題目中的三個問題:
(1)由于Ti變量的P值<0.05,則拒絕零假設,認為Ti的添加比例對抗剪強度有顯著影響;
(2)由于Cold的P值<0.05,則拒絕零假設,認為不同的冷卻方式對抗剪強度有顯著影響;
(3)兩者交互作用的檢驗p值>0.05,不能拒絕零假設,則認為兩者的交互作用對抗剪強度的影響不夠顯著。
繪制的交互作用圖如下:
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