样本大小 :指实验设计中每种条件/组中观测的数目;
显著性水平(alpha):由I型错误的概率来定义,可看做是发现效应不发生的概率;
功效:通过1减去二型错误的概率来定义,即真实效应发生的概率;
效应值:指在重力备择或研究假设下效应的量。
1、用pwr包做功效分析
pwr包中的函数
函数 | 功效计算的对象 |
pwr.2p.test() | 两比例(n相等) |
pwr.2p2n.test() | 两比例(n不相等) |
pwr.anova.test() | 平衡的单因素ANOVA |
pwr.chisq.test() | 卡方检验 |
pwr.f2.test() | 广义线性模型 |
pwr.p.test() | 比例(单样本) |
pwr.r.test() | 相关系数 |
pwr.t.test() | t检验(单样本、两样本、配对) |
pwr.t2n.test() | t检验(n不相等的两样本) |
(1)t检验问题一:
反应时间有1.25的偏差,反应时间1s的差值是巨大的差异,可设定要检测的效应值为d=1/1.25=0.8或更大。若差异存在,则希望有90%的把握检测到它,因随机变异性的存在,也希望有95%的把握不会误 差异显著,对于该研究坱要多少受试者呢/strong>
(3)方差分析
eg:
问题:现对五个组做单因素方差分析,要达到0.8的功效,效应值为0.25,并选择0.05的显著性水平,计算各组需要的样本大小
要满足以上要求,需要134个受试者来评价抑郁与孤独的关系,以便在零假设为候的情况下有90%的信心拒绝它。
(5)线性模型
f^2=R^2/(1-R^2)(1)
f^2=(Rab^2-Ra^2)/(1-Rab^2)(2) (Ra^2表示集合A中变量对总体方差的解释率,Rab^2集合A和B中变量对总体方差的解释率)
当评价一组预测变量对结果的影响程度时,适宜第一个公式来计算f2;
当要评价一组预测变量对结果的影响超过第二组变量时(协变量)多少时,适宜用第二个公式。
问题:
假设想研究老板的领导风格对员工满意度的影响,是否超过薪水和工作小费对员工满意度的影响。领导风格可有讨论会个变量来评估,薪水和小费与三个变量有关。过去的经验表明,薪水和小费能够解释约30%的员工满意度和方差。而从现实出发,领导风格至少能解释35%的方差。假定显著性水平为0.05,则在90%的置信度情况下,坱要多少受试者能够得到这样的方差贡献率/strong>
sig.level=0.05, power=0.90,u=3(总预测变量数送去集合B中的预测变量数),效应值为f2=(0.35-0.30)/(1-0.35)=0.0769
根据结果可知,为满足以上要求,在本研究中需要1605个试用新药,1605个试用已有药物。
(7)卡方检验
卡方检验常用来评价两个类别变量的关系。
问题:
假设想研究人种与工作晋升的关系,预期样本中70%是白种人,10%是美国黑人,20%西班牙裔人。
且认为相比30%的美国黑人和50%的西班牙裔人,60%的白种人更容易晋升,研究假设的晋升概率如下表所示:
人种 | 晋升比例 | 未晋升者比例 |
白种人 | 0.42 | 0.28 |
美国黑人 | 0.03 | 0.07 |
西班牙裔 | 0.10 | 0.10 |
取0.05的显著水平和0.90的预期功效水平,双因素列联表的自由度为(r-1)*(c-1),r是行数,c是列数
计算假设的效应值
结果表明,在既定的效应值、功效水平和显著性水平下,该研究需要369个受试者才能检验人种与工作晋升的关系。
(8)在新情况下中选择合适的效应值
功效分析中,若对主题有一定的了解,可根据相应的测量经验,来计算效应值。但若是当面对全新的研究情况,没有任何过去的经验可借鉴时,可根据Cohen提出的一个基准。
Cohen效应值基准
统计方法 | 效应值测量 | 建议的效应值基准 | ||
小 | 中 | 大 | ||
t检验 | d | 0.20 | 0.50 | 0.80 |
方差分析 | f | 0.10 | 0.25 | 0.40 |
线性模型 | f2 | 0.02 | 0.15 | 0.35 |
比例检验 | h | 0.20 | 0.50 | 0.80 |
卡方检验 | w | 0.10 | 0.30 | 0.50 |
注意:Cohen基准值仅是根据许多 科类研究得出的一般性建议,对于特殊领域可能并不适用。

3.其他软件包
piface包 该包提供了一个R交互的Java图形用户界面(GUI),包含各种计算样本量的方法。 专业化的功效分析软件包
软件包 | 目的 |
asypow | 通过渐近似然比方法计算功效 |
PwrGSD | 组序列设计的功效分析 |
pamm | 混合模型中随机效应的功效分析 |
powerSurvEpi | 流行病研究的生存分析中功效和样本量的计算 |
powerpkg | 患病同胞配对法和TDT(Transmission Disequilibrium Test,传送不均衡检验)设计的功效分析 |
powerGWASinteraction | GWAS交互作用的功效计算 |
pedantics | 一些有助于种群基因研究功效分析的函数 |
gap | 一些病例队列研究设计中计算功效和样本量的函数 |
ssize.fdr | 微阵列实验中样本量的计算 |
MBESS包中也包含了可供各种形式功效分析所用的函数,主要供行为学、教育学和 会学的研究使用。
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