CE 213 - Planejamento e análise de experimentos I

Universidade Federal do Paraná
Prof. Dr. Walmes M. Zeviani
Curso de Estatística - 2015/1
Lab. de Estatística e Geoinformação - LEG
Departamento de Estatística - UFPR

Trabalho 1 - Delineamento inteiramente casualizado

Montgomery, D. C., & Runger, G. C. (2009). Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros (4th ed.). Livros Técnicos e Científicos.

Estimação e análise de variância

Considerar o primeiro conjunto de dados correspondente ao seu GRR disponível no final da página. Com esses dados, obter o quadro de análise de variância de duas formas:

  1. Usando as expressões baseadas em somatórios. Aqui, considerar funções como tapply para obter totais, totais ao quadrado e médias separado por tratamento.
  2. Usando as operações matriciais com as matrizes de projeção. Considerar um modelo sob a restrição de zerar o efeito do primeiro nível e a partir da matriz do modelo (X) e do vetor de observações (y), obter o quadro de análise de variância. Use a função model.matrix() para gerar a matriz de incidência. A partir dela, empregue as operações matriciais a fim de obter o quadro de análise de variância completo.
  3. Obtenha, via operações matriciais, as médias dos tratamentos. A matriz de contrastes é obtida usando a função contrasts() e o vetor de estimativas com coef().

O quadro deve conter as colunas para grau de liberdade, somas de quadrados, quadrado médio, valor de F e p-valor tal como é a saída da função/método anova().

Análise e interpretação

Considerar 3 conjuntos de dados restantes correspondentes ao seu GRR. Usar as funções do R para ajustar o modelo e obter a análise de variância. Ao ajustar o modelo, interpretar pelo menos dois dos efeitos estimados. Interpretar o quadro de análise de variância. Conduzir uma análise gráfica para verificar o atendimento dos pressupostos. Obter as médias estimadas para cada tratamento.

Estudo de simulação

Fazer um estudo de simulação para estudar a distribuição da estatística F do quadro de análise de variância. Simular um experimento com o mesmo número de níveis e repetições do primeiro conjunto de dados do seu GRR. Simular do modelo sob a hipótese nula, ou seja, sem que exista diferença de médias entre tratamentos. Considerar distribuição normal para a variável resposta conforme são as suposições usuais. A cada realização do experimento aleatório, guardar o valor de F. Repetir o procedimento 1000 vezes. Fazer o gráfico de distribuição empírica da estatística F e comparar com a curva de probabilidade F teórica.

##-----------------------------------------------------------------------------
## Simulando de experimento com k=5 níveis e r=6 repetições.

## 1. Definir desenho.
k <- 5
r <- 6
trt <- gl(k, r)

## 2. Simular resposta.
y <- rnorm(k*r, mean=10, sd=1)
n <- length(y)

## 3. Calcular as somas de quadrados.
C <- (sum(y)^2)/n ## Correção para a média.
SQtot <- sum(y^2)-C
SQtrt <- sum(tapply(y, trt, sum)^2)/r-C
SQres <- SQtot-SQtrt

## 4. Obter o valor da estatística F.
F <- (SQtrt/(k-1))/(SQres/(n-k))

## 5. Repetir o do passo 2 até o 4 mil vezes.
## 6. Comparar a distribuição empírica do F com a teórica.

Conjuntos de dados

O nome dos arquivos e os correspondentes GRR estão disponíveis na tabela abaixo. Para acessar os dados, use como sulfixo o nome dados na seguinte url http://www.leg.ufpr.br/~walmes/data/MontgomeryASPE5th/. Os dados são dos exercícios e exemplos do livro:

Montgomery, D. C., & Runger, G. C. (2010). Applied Statistics and Probability for Engineers (5th ed.). Wiley.

mas a grande maioria dos dados, se não todos, estão documentados na edição anterior em português:

Montgomery, D. C., & Runger, G. C. (2009). Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros (4th ed.). Livros Técnicos e Científicos.

..

##         GRR          Dados1          Dados2          Dados3          Dados4
## 1  20088721     Ex13.30.txt      Ex13.5.txt     Ex13.38.txt      Ex13.6.txt
## 2  20088757 Example13.1.txt     Ex13.11.txt     Ex13.40.txt      Ex13.6.txt
## 3  20088778     Ex13.44.txt      Ex13.3.txt      Ex13.9.txt     Ex13.39.txt
## 4  20096668     Ex13.49.txt     Ex13.44.txt     Ex13.13.txt      Ex13.6.txt
## 5  20096689      Ex13.2.txt     Ex13.11.txt     Ex13.31.txt      Ex13.8.txt
## 6  20096707      Ex13.9.txt     Ex13.48.txt     Ex13.46.txt Example13.5.txt
## 7  20108008     Ex13.48.txt     Ex13.49.txt     Ex13.41.txt     Ex13.44.txt
## 8  20108014     Ex13.30.txt     Ex13.14.txt      Ex13.9.txt      Ex13.6.txt
## 9  20108056     Ex13.49.txt      Ex13.5.txt     Ex13.10.txt     Ex13.39.txt
## 10 20110496     Ex13.50.txt     Ex13.29.txt     Ex13.31.txt Example13.4.txt
## 11 20110499     Ex13.14.txt     Ex13.38.txt Example13.4.txt     Ex13.36.txt
## 12 20115297     Ex13.15.txt     Ex13.14.txt     Ex13.29.txt     Ex13.39.txt
## 13 20115301     Ex13.30.txt      Ex13.7.txt     Ex13.11.txt     Ex13.38.txt
## 14 20115312      Ex13.6.txt     Ex13.14.txt     Ex13.41.txt     Ex13.28.txt
## 15 20115316     Ex13.14.txt      Ex13.4.txt      Ex13.7.txt     Ex13.36.txt
## 16 20115317     Ex13.48.txt     Ex13.13.txt     Ex13.37.txt      Ex13.2.txt
## 17 20115319      Ex13.6.txt     Ex13.39.txt     Ex13.50.txt Example13.1.txt
## 18 20124664      Ex13.6.txt     Ex13.39.txt      Ex13.4.txt     Ex13.45.txt
## 19 20124666      Ex13.4.txt     Ex13.10.txt      Ex13.3.txt     Ex13.28.txt
## 20 20124670     Ex13.37.txt     Ex13.46.txt     Ex13.36.txt     Ex13.13.txt
## 21 20124686      Ex13.2.txt     Ex13.48.txt     Ex13.38.txt      Ex13.4.txt
## 22 20124693     Ex13.13.txt     Ex13.39.txt Example13.1.txt      Ex13.6.txt
## 23 20124694      Ex13.9.txt     Ex13.15.txt     Ex13.14.txt     Ex13.46.txt
## 24 20137032     Ex13.36.txt     Ex13.47.txt     Ex13.31.txt     Ex13.15.txt
## 25 20137514      Ex13.5.txt     Ex13.13.txt     Ex13.39.txt      Ex13.3.txt
## 26 20137523     Ex13.46.txt     Ex13.31.txt      Ex13.3.txt      Ex13.8.txt
## 27 20137536     Ex13.40.txt      Ex13.8.txt Example13.4.txt     Ex13.44.txt
## 28 20137550     Ex13.38.txt     Ex13.14.txt      Ex13.8.txt     Ex13.30.txt
## 29 20137555     Ex13.12.txt Example13.1.txt     Ex13.49.txt     Ex13.14.txt

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