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试验设计
《试验设计》自测题1——填空题
1.完全随机设计的实质是将供试动物________,方法有________和________法。
随机分组;抽签法;随机数字
2.两个处理的完全随机设计试验结果,对平均数进行比较采用________。
非配对t检验法
3.随机单位组设计是根据________的原则,将条件基本相同的动物划归一个单位组,并将各单位组的试验动物________分配到各处理组。
每一单位组内的动物数等于处理数。
局部控制;随机
4.对随机设计进行的两因素交叉分组有重复观测值的试验结果进行统计分析,采用________。
两因素交叉分组有重复观测值的方差分析法
5.随机单位组试验结果,对平均数进行比较采用________。
两因素单独观测值的方差分析法
6.第一行与第一列的拉丁字母按自然顺序排列的拉丁方,叫________。
标准型拉丁方
7.拉丁方设计步骤包括:
(1)根据试验的处理数________;
(2)对于标准型拉丁方,对________、________、________进行随机排列。
选择拉丁方;横行、直列、试验处理的顺序
8.拉丁方试验平方和的分解式为;________;自由度的分解式为________。
SST=SSA+SSB+SSC+SSe;dfT=dfA+dfB+dfc+dfe
9.正交设计是利用________来安排与分析多因素试验的________的一种设计方法。
正交表;部分试验
10.正交试验具有________和________的特点。
均衡分散;整齐可比
11.均匀设计是利用________来安排与分析多因素试验的________的一种设计方法。
均匀设计试验具有________的特点。
均匀表;部分试验;均衡分散
12.抽样调查是指在全体调查对象中,通过某种方法抽取部分的有________的对象作调查,并以样本去________总体。
代表性;推断
13.一般情况下,抽样调查要求抽样的比例至少为________。
5%
14.常用的抽样方法有________、________、________、________、________五种。
完全随机抽样;顺序抽样;分等按比例随机抽样;随机群组抽样;多级随机抽样
15.调查样本含量与调查要求的________高低及所研究对象的________大小有关。
准确性;变异度
16.调查计划包括________、________、________、________、________、________等内容。
调查研究的目的;调查的对象与范围;调查的项目;样本含量;调查方法
17.调查项目有________、________之分。
一般项目;重点项目
18.调查表的形式分为________、________。
一览表;卡片
19.当调查的总体很大,可以系统分组时,常采用________方法进行抽样调查。
多级随机抽样
20.交叉设计亦称反转试验设计,是指在________中将试验单位________、________的试验设计方法。
同一试验;分期进行;交叉反复二次
21.试验方案中的对照包括________、________、________、________、________等形式。
空白对照;互为对照;标准对照;试验对照;自身对照
22.进行三因素5水平的多因素试验,完全方案有________个处理。
125
23.单因素两个处理和多个处理的试验,试验结果为次数资料,应该采用________检验比较各处理的效果。
x^2
24.如果需要在五个养殖场比较四种处理的效果,那么,可以采用________方法进行试验设计。
随机单位组设计或者拉丁方设计
25.比较3种饲料影响4个品种肉鸡增重和料重比的二因素试验,如果设置5个重复,则变异来源有________、________、________、________。
饲料间变异;品种间变异;饲料和品种互作变异;误差变异
26.采用随机单位组试验比较4种饲料对奶牛产奶量的影响,设置五个单位组,则饲料间自由度为________,误差自由度为________。
3;12
27.如果采用完全随机试验进行单因素的试验,如果总平方和为102,组间平方和为38,则误差平方和为________。
64
28.用L8(27)进行4因素2水平的正交试验,如果需要留1列来分析误差,则最多考察________个互作效应。
2
29.采用进行3因素7水平的均匀试验,最少需要进行________个处理的试验。
7
30.正交设计的表头设计,就是把________和要考察的________分别排入正交表的表头适当的列上。
因素;交互作用
《试验设计》自测题2——名词解释
1.调查研究调查研究是对已有的事实通过各种方式进行了解,然后用统计的方法对所得的数据进行分析,从而找出其中的规律性。
2.配对设计配对设计是根据局部控制的原则,将同窝、同性别、体重等基本相同的动物配成一对,每一对子内的试验动物随机分配到两个处理组。
3.顺序抽样也叫系统抽样或机械抽样。
先将有限总体内的每个个体按其自然状态编号,然后根据调查所需的数量,按一定间隔顺序抽样。
4.拉丁方设计拉丁方设计是用拉丁方来安排试验,拉丁方的字母安排处理,拉丁方的横行和直列两向皆成单位组,即从横行和直列两个方向进行双重局部控制。
5.完全随机抽样首先将有限总体内的所有个体全部编号,然后用抽签或用随机数字表的方法,随机抽取若干个个体作为标本。
6.随机群组抽样把总体划分成若干个群组,然后以群组为单位随机抽样。
7.全面调查全面调查就是对总体的每一个个体逐一调查。
8.抽样调查抽样调查是指在全体调查对象中,通过某种方法抽取部分的有代表性的对象做调查,并以样本去推断总体。
9.重复重复是指各处理组的受试对象都应有一定的数量。
10.试验误差试验误差是由于非处理条件所造成的观测值与真值的差异。
11.试验方案根据试验目的与要求而拟定的进行比较的一组处理称为试验方案。
12.单因素试验单因素试验是指整个试验中只比较一个试验因素的不同水平对试验指标的影响情况。
13.多因素试验多因素试验是指是指在同一试验中同时研究两个或两个以上试验因素的试验。
14.局部控制使得局部的非处理条件尽量一致而采取的各种技术措施,称为局部控制。
15.随机单位组设计随机单位组设计(randomizedblockdesign)也称为随机区组(或窝组)设计。
它是根据局部控制的原则,如将同窝、同性别、体重基本相同的动物划归一个单位组,每一单位组内的动物数等于处理数,并将各单位组的试验动物随机分配到各处理组,这种设计称为随机单位组设计。
16.正交设计正交设计是利用正交表来安排与分析多因素试验的部分试验的一种设计方法。
《试验设计》自测题3——问答题
1.在一次调查或试验中,为什么确定适宜的样本含量很重要?
答:
如果我们要求调查研究或试验结果的准确性高,则样本含量就要大,并且越大越好。
但是,如果样本太大,就会花费过多的人力、物力和时间,特别是破坏性的试验,从这个角度出发,样本越小越好。
但样本太小必然影响准确性。
因此,在一次调查或试验中,确定适宜的样本含量非常重要。
2.分比例随机抽样的优缺点分别是什么?
优点:
有效地降低抽样误差,适用于总体分布不太均匀或个体差异较大的总体。
缺点:
分等不正确,会影响抽样的精确性。
3.调查研究中样本含量的估计包括哪两个部分?
答:
(1)平均数抽样调查的样本含量估计;
(2)百分数抽样调查的样本含量估计。
4.试验研究中重复数的估计包括?
答:
(1)配对设计中重复数的估计;
(2)非配对试验重复数的估计;(3)多个处理比较试验中重复数的估计;(4)两个百分数比较试验中样本含量估计。
5.当试验处理数k≥3时,各处理重复数应按什么原则估计?
为什么?
答:
应按误差自由度dfe≥12的原则来估计。
因为当dfe超过12时,F表中的F值减少的幅度已经很小了。
6.试验设计应遵循那些基本原则?
答:
试验设计应遵循的基本原则有重复、随机、局部控制。
重复是指试验中同一处理实施在两个或两个以上的试验单位上。
随机是指在对试验动物进行分组时应使供试动物进入各试验组的机会相等。
局部控制是指在试验时采取一定的技术措施或方法来控制或降低非试验因素对试验结果的影响。
7.什么是试验设计?
答:
广义的试验设计是指试验研究课题设计,也就是整个试验计划的拟定。
在试验之前,对整个试验做一个合理的周密的安排。
狭义的试验设计是指试验单位的选取、重复数的确定及试验单位的分组。
8.动物试验的主要任务是什么?
答:
动物试验的主要任务在于研究、揭示和掌握动物生长发育规律、及这些规律与饲养管理、环境条件等的关系。
通过试验,鉴定新的动物品种(系),探索新的饲料配方,饲养管理方法和技术措施,找出其中的规律,并将这些规律应用到生产实践中去。
9.产生试验误差的主要原因是什么?
答:
试验所得到的观测值,不但有处理的真实效应,而且还包含其它因素的影响,这就出现了实测值与真值的差异,这种差异在数值上的表现称为试验误差。
产生试验误差的主要原因是由于供试动物个体之间的差异和饲养管理不一致所造成。
10.如何避免系统误差、降低随机误差?
答:
要避免系统误差,降低随机误差,在试验时应注意:
(1)遵循试验设计的三个基本原则(重复、随机、局部控制),进行合理的试验设计;
(2)选择初始条件一致的试验动物;(3)做到饲养管理一致。
11.动物试验有哪些特点?
答:
动物试验的特点:
(1)试验干扰因素多:
动物本身存在的差异是试验中误差的重要来源;自然环境如温度、湿度、光照、通风等存在差异;饲养管理条件存在差异;试验人员操作技术上的差异等。
(2)试验具有复杂性:
动物试验中所研究的各种试验对象,它们都有自己的生长发育规律和遗传特性,并与环境、饲养管理等条件密切相关,而且这些因素之间又相互影响,相互制约,共同作用于供试对象。
(3)试验周期长:
动物完成一个生活世代的时间较长,特别是大动物、单胎动物、具有明显季节性繁殖的动物更为突出。
12.动物试验有哪些基本要求?
答:
动物试验的基本要求:
(1)试验在生物学和环境条件两个方面要有代表性;
(2)试验的准确性和试验的精确性要高。
(3)试验要有重演性,即在相同条件下,重复进行同一试验,能够获得与原试验相类似的结果。
13.动物试验计划包括哪些内容?
答:
动物试验计划包括:
(1)课题名称与试验目的;
(2)研究依据、内容及预期达到的经济技术指标;(3)试验方案和试验设计方法;(4)供试动物的数量及要求;(5)试验记录的项目与要求;(6)试验结果分析与效益估算;(7)已具备的条件和研究进度安排;(8)试验所需的条件;(9)研究人员分工;(10)试验的时间、地点和工作人员;(11)成果鉴定及撰写学术论文。
14.什么是单因素试验方案?
答:
单因素试验是指整个试验中只比较一个试验因素的不同水平对试验指标的影响情况。
单因素试验方案是该试验因素的所有水平构成。
15.什么是多因素试验方案?
多因素试验是指整个试验中比较多个试验因素的不同水平组合对试验指标的影响情况。
多因素试验方案由这些试验因素的水平组合构成。
16.什么是完全方案?
答:
完全方案是指在列出多因素试验的因素水平组合(即处理)时,每一个因素的每个水平都要碰见一次,这时,水平组合(即处理)数等于各个因素水平数的乘积。
17.什么是不完全方案?
答:
不完全方案是指在多因素试验的全部水平组合中挑选部分水平组合获得的方案。
18.进行多因素部分试验的主要目的是什么?
答:
在多个试验因素的全部水平组合中挑选部分水平组合获得的方案称为不完全方案。
根据不完全方案进行的试验称为部分试验。
进行多因素部分试验的主要目的是寻找最优水平组合。
19.进行5种饲料添加剂的对比试验,每种添加剂设一个水平,请列出试验方案。
答:
设五种添加剂分别为A、B、C、D、E。
这是一个单因素试验,其全部水平就构成这个单因素的试验方案。
那么,这个比试验的试验方案为:
添加剂A、添加剂B、添加剂C、添加剂D、添加剂E。
20.考察A、B、C共3种饲料添加剂综合影响试验指标的情况,A、C各设3个水平,B各设2个水平。
请列出完全方案。
答:
请列出完全方案。
答:
这个三因素试验的完全方案为:
A1B1C1、A1B1C2、A1B1C3、A1B2C1、A1B2C2、A1B2C3、A2B1C1、A2B1C2、A2B1C3、A2B2C1、A2B2C2、A2B2C3、A3B1C1、A3B1C2、A3B1C3、A3B2C1、A3B2C2、A3B2C3。
《试验设计》自测题4——计算题
1.欲抽样调查某一种鸡的开产体重,已知S=0.3kg,若估计开产体重的置信度为99%,允许误差为0.05kg,问:
样本含量多少为宜?
解:
已知:
S=0.3,d=0.02,1-a=0.99,先取t0.01=2.58,代入n=ta^2S^2/d^2,得,n=2.58^20.09/0.0025=239.6≈240只。
即:
样本含量为240只。
2.比较4种饲料配方对肉鸡增重的影响,采用随机单位组设计,若以10只鸡为一个试验单位,问该试验至少需要多少只肉鸡方可满足误差自由度不小于12的要求?
解:
随机单位组设计试验结果方差分析的误差自由度计算公式为(k-1)(n-1),若要求误差自由度不小于12,由于处理数k=4,所以重复数(n-1)≥12/(4-1),n≥5。
本试验10只动物为一个试验单位,那么,1个重复就需要5*10=20只肉鸡,四种处理,重复数n=5时,则最少需要504=200只肉鸡。
3.考察五种饲料添加剂影响两个品种仔猪生长性能的情况。
试验指标为增重和料重比。
问:
(1)无重复试验的误差自由度是多少?
(2)如果要求误差自由度不小于12,至少应该设置多少个重复?
(3)在满足误差自由度为12的前提下,如果每个重复3头仔猪,那么,每个品种需要多少头仔猪?
解:
(1)五种饲料添加剂对两个品种仔猪生长性能的影响,试验指标为增重和料重比。
这是两因素交叉分组无重复观测值的方差分析资料,a=5,b=2。
那么:
误差自由度dfe=(a-1)(b-1)=(5-1)(2-1)=4。
(2)由于无重复试验的误差自由度为4,小于12,所以需要进行两因素交叉分组有重复的试验,对试验结果进行两因素交叉分组有重复观测值的方差分析。
误差自由度为dfe=ab(n-1)=52(n-1)=10(n-1)。
如果要求误差自由度dfe不小于12,也就是10(n-1)>=12,那么,n>=2.3,取整数为n=3。
即:
如果要求误差自由度不小于12,至少应设置3个重复。
(3)要满足误差自由度不小于12,重复数n=3。
如果每个重复3头仔猪,那么,每个品种需要5*3*3=45头仔猪。
4.抽样调查猪蛔虫感染率,根据经验,感染率一般为46%左右,若规定允许误差为3.1%,选定a=0.05,则样本含量为多少?
解:
n=1.96^2*0.46*(1-0.46)/0.031^2=992.9≈993只。
即:
该试验至少需要993只肉鸡方可满足误差自由度不小于12的要求。
5.进行奶牛饲料的对比试验,得到表4-1结果。
问:
这四种奶牛饲料的日产奶量是否有显著差异?
表四种奶牛饲料在五个牛场的日产奶量统计表(单位:
kg)
饲料
牛场
1
2
3
4
5
A
25
30
32
31
36
B
28
26
25
23
30
C
28
27
20
22
33
D
30
31
26
34
29
用Excel进行双因素无重复方差分析可得到表中的数据。
四种奶牛饲料在五个牛场的日产奶量方差分析表
变异来源
SS
df
MS
F
P-value
饲料间
90.2
3
30.06667
2.449
0.114
牛场间
84.7
4
21.175
1.725
0.209
误差
147.3
12
12.275
总的
322.2
19
从表可以看出,四种奶牛饲料日产奶量F检验的P=0.114>0.05,差异不显著。
说明四种奶牛饲料的日产奶量差异不显著。
6.进行A、B、C三种疫苗的免疫试验,将90只初始条件基本一致的鸡完全随机分成3个组,每个重复3只鸡。
免疫试验结果见表。
同时,希望了解三种疫苗是否影响鸡的增重,测得增重数据见表4-3。
问:
(1)三种疫苗的免疫效果是否有显著差异?
(2)三种疫苗免疫是否显著影响鸡的增重?
表三种疫苗的免疫效果情况统计表(单位:
只)
疫苗
患病
不患病
A
6
24
B
9
21
C
8
22
表三种疫苗免疫动物的增重数据表(单位:
kg)
疫苗
增重
A
1.2
1.3
1.2
1.0
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.2
B
0.9
1.1
1.0
1.1
1.0
0.8
0.9
1.0
1.0
1.2
C
1.1
1.3
1.3
1.2
1.2
1.1
1.3
1.4
1.2
1.3
(1)三种疫苗的免疫效果用?
2检验。
理论次数为表。
表三种疫苗的免疫效果理论次数
疫苗
患病
不患病
A
7.6667
22.3333
B
7.6667
22.3333
C
7.6667
22.3333
由于df=(3-1(2-1)=2,那么,P=CHIDIST(0.7173,2)=0.66,P>0.05,差异不显著。
说明三种疫苗的免疫效果差异不显著。
(2)三种疫苗免疫动物的增重数据用单因素方差分析。
①用Excel进行单因素方差分析可得到表4-13的数据。
三种疫苗的免疫动物的增重数据方差分析表
变异来源
SS
df
MS
F
P-Value
疫苗间
0.330666667
2
0.165333
15.71831
2.97E-05
误差
0.284
27
0.010519
总的
0.614666667
29
从表42可以看出,三种疫苗的免疫动物的增重数据F检验的P=2.97E-05,P<0.01,差异极显著。
说明三种疫苗的免疫动物的平均增重差异极显著。
需要进行多重比较。
②三种疫苗的免疫动物的平均增重多重比较:
SSR法
标准误
0.032432。
由dfe=27、秩次距k=2、3,查SSR表得临界SSR值:
SSR0.05、SSR0.01,并与相乘求得LSR值,列于表。
SSR值和LSR值表
dfe
k
SSR0.05
SSR0.01
LSR0.05
LSR0.01
27
2
2.91
3.92
0.094378
0.127134
3
3.05
4.10
0.098918
0.132972
多重比较表进行多重比较。
表饲料添加剂平均数间多重比较表(SSR法)
添加剂
平均数
-1.00
-1.20
C
1.24
0.24**
0.04
A
1.20
0.20**
B
1.00
由表看出,疫苗A、C的平均增重差异不显著,均极显著高于疫苗B。
7.考察6种饲料原料配比对肉鸭生产性能的影响,每种饲料原料设置两种不同的添加量,不考察饲料原料间的交互作用。
请问:
(1)完全方案的处理数是多少?
(2)用L8(27)进行正交试验,如果以鸭场为单位组,在两个鸭场进行,即设置两个单位组,每个鸭场选出10只肉鸭作为一个重复进行这个正交试验,那么,进行本试验每个鸭场需要多少肉鸭?
解:
(1)这是6因素2水平的试验,完全方案的处理数为26=64。
(2)每个重复需要10只肉鸭,每个鸭场为1个单位组,按1个单位组为1个重复计算,由于正交试验的处理数为8,那么,每个鸭场需要810=80只肉鸭进行本试验。
8.用L8(27)正交表安排了四种饲料原料影响蛋鸡产蛋量的试验,考察A与B的互作。
每种饲料原料设置2个水平。
得到表4-4的试验结果,请进行方差分析。
表四种饲料原料影响蛋鸡产蛋量的L8(27)正交试验结果
试验号
列号
产蛋量
1(A)
2(B)
3(A*B)
4(C)
6(D)
1
1
1
1
1
1
30
2
1
1
1
2
2
28
3
1
2
2
1
2
25
4
1
2
2
2
1
34
5
2
1
2
1
1
29
6
2
1
2
2
2
33
7
2
2
1
1
2
31
8
2
2
1
2
1
35
解:
(1)分析变异来源,计算各项平方和、自由度:
四种饲料原料影响蛋鸡产蛋量的L8(27)正交试验结果的变异来源有:
A饲料间变异、B饲料间变异、AB互作变异、C饲料间变异、D饲料间变异、误差变异。
共有6项变异。
各项平方和、自由度:
见表4-16。
(2)列方差分析表,进行F检验:
见表4-16。
表4-16四种饲料原料影响蛋鸡产蛋量的L8(27)正交试验结果方差分析表
变异来源
SS
df
MS
F
P-value
A间
15.125
1
15.125
1.983607
0.29435
B间
3.125
1
3.125
0.409836
0.587607
AB互作
1.125
1
1.125
0.147514
0.737889
C间
28.125
1
28.125
3.688525
0.194758
D间
15.125
1
15.125
1.983607
0.29435
误差
15.25
2
7.625
总计
77.875
7
从表4-16可以看出,A饲料间变异、B饲料间变异、AB互作变异、C饲料间变异、D饲料间变异五项变异的P值均大于0.05,说明A饲料两个水平的平均产蛋量间差异不显著;B饲料两个水平的平均产蛋量间差异不显著;AB各水平组合平均数间差异不显著;C饲料两个水平的平均产蛋量间差异不显著;D饲料两个水平的平均产蛋量间差异不显著。
(3)多重比较:
由于F检验差异不显著,所以无需进行多重比较。
《试验设计》自测题5——设计题
1.经过动物随机分组得到表1,请调整组别,使每个组动物数相同。
解:
(1)这里共有24头动物,分四个组,每个组应该6头动物。
(2)第2、4组分别为8头和7头动物,分别需要调两头和一头动物出来。
第1组差1头,第3组差2头。
(3)将第2组的8头动物调2头出来:
抄2个随机数22、35。
分别用8、7除之,得余数分别为6、7。
在8头动物中排第6位的是17号动物,将17号动物调至第1组。
余下的7头动物中排第7位的是23号动物,将其调至第3组。
(4)将第4组的7头动物调1头出来:
抄1个随机数85。
用7除之,得余数为1。
在7头动物中排第1位的是3号动物,将3号动物调至第3组。
调整组别结果见表5-1。
2.进行5种饲料添加剂的对比试验,从6个猪场各挑选出条件基本一致的仔猪5头进
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