Con l'analisi
della varianza a due criteri di classificazione, oltre a verificare se
vi siano differenze significative fra gli elementi appartenenti alle righe
della tabella in cui sono stati ordinati i dati sperimentali, possiamo
verificare se vi sono anche differenze significative fra gli elementi appartenenti
alle colonne della tabella.
Con un esempio
pratico verifichiamo come si svolge una analisi della varianza a due criteri
di classificazione: valutiamo con tre differenti strumenti la concentrazione
del sodio in un siero di controllo. I nostri quesiti sono: "usando
diversi strumenti, esiste una differenza nella misura della concentrazione
del sodio, adoperando lo stesso siero di controllo, ed inoltre, se congeliamo
il siero di controllo e lo utilizziamo nei giorni successivi, dopo averlo
riportato a temperatura ambiente, vi sono modifiche dovute all'influenza
del congelamento?". Per rispondere a questi quesiti sono state preparate
delle aliquote del siero di controllo e congelate a -40 oC.
Ogni giorno ne viene riportata a temperatura ambiente una per la determinazione
della concentrazione del sodio con i tre strumenti che indichiamo come
strumento A, strumento B e strumento C. Questo tipo di valutazione viene
ripetuta per 5 giorni consecutivi. Al termine si ordinano i dati come nella
Tabella seguente.
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Nella tabella è riportata sia la media di ogni riga (giorni) che di ogni colonna (strumento). Si calcola inoltre la media generale (mg) di tutti i dati (r * c = 5 * 3 = 15) che è uguale a 95,40.
Nella analisi
della varianza a due criteri di classificazione la variabilità totale
viene scomposta in tre componenti:
a) la variabilità spiegata
dalle differenze fra le medie delle righe (Sr),
b) la variabilità spiegata
dalle differenze fra le medie delle colonne (Sc),
c) la variabilità casuale,
non spiegata o residua (Sn).
Vediamo come si ottengono i valori corrispondenti a queste tre variabilità. Per calcolare la variabilità spiegata dalle differenze fra le medie delle righe (Sr) si moltiplica il numero delle colonne per la sommatoria dei quadrati delle differenze fra le medie delle righe e la media generale, utilizzando la formula seguente:
con r - 1 = 5 - 1 = 4 G.L. righe
Calcoliamo ora la variabilità spiegata dalle differenze fra le medie delle colonne (Sc) che si ottiene moltiplicando il numero delle righe per la sommatoria dei quadrati delle differenze fra le medie delle colonne e la media generale, utilizzando la formula seguente:
con c - 1 = 3 - 1 = 2 G.L. colonne
Si calcola infine la variabilità casuale, non spiegata o residua (Sn). Essa si ottiene per sommatoria del quadrato di un valore corrispondente ad ogni dato osservato, il quale si ricava sottraendo da ogni dato la media della riga e quella della colonna corrispondente, aggiungendo il valore della media generale ed elevando al quadrato il risultato. Si utilizza la formula seguente:
Ora sostituiamo tutti i valori nella formula generale:
con (r - 1) * (c - 1) = (5 - 1) * (3 - 1) = 8 G.L. residui
La varianza spiegata dalle differenze fra le righe (Vr) viene calcolata come:
La varianza spiegata dalle differenze fra le colonne (Vc) viene calcolata come:
La varianza non spiegata o residua (Vn) viene calcolata come:
Siamo giunti ad ottenere tre differenti varianze che ci servono per calcolare due differenti rapporti F:
a) il rapporto (Fr) fra la Varianza spiegata dalle differenze fra le righe e la Varianza residua:
con 4 G.L. fra le righe al numeratore e 8 G.L. residui al denominatore.
b) il rapporto (Fc) fra la Varianza spiegata dalle differenze entro le colonne e la Varianza residua:
con 2 G.L. entro le colonne al numeratore e 8 G.L. residui al denominatore.
I risultati così ottenuti
possono essere riportati in una tabella riepilogativa:
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Possiamo ora consultare
la Tabella dei valori
critici per il rapporto F e vediamo che non vi sono differenze
significative sia fra i valori delle righe che fra quelli delle colonne.
Possiamo perciò concludere che i tre strumenti automatici per la
determinazione sierica del sodio hanno fornito risultati sovrapponibili,
inoltre possiamo anche confermare che il congelamento delle aliquote del
siero di controllo a -40 oC non ha determinato alterazioni.
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