두 독립변수의 주효과와 상호작용 효과를 분석합니다. F통계량, 편 에타제곱, 상호작용 그래프를 제공합니다.
이원분산분석(Two-Way ANOVA, 요인분산분석이라고도 함)은 두 개의 독립적인 범주형 변수(요인)가 하나의 연속형 종속변수에 미치는 영향을 동시에 검정하는 통계 방법입니다. 일원분산분석(One-Way ANOVA)이 하나의 요인만 검정하는 것과 달리, 이원분산분석은 요인 A의 주효과, 요인 B의 주효과, 그리고 두 요인 간의 상호작용 효과까지 세 가지 가설을 한 번에 검정합니다. 심리학, 의학, 교육학, 사회과학 등의 실험 연구에서 가장 널리 사용되는 분석 도구 중 하나입니다.
연구 설계에 각각 두 개 이상의 수준을 가진 두 개의 독립 범주형 요인과 등간 또는 비율 척도로 측정된 하나의 연속형 종속변수가 있을 때 이원분산분석을 사용합니다. 치료 유형과 인구통계 집단의 결합 효과, 용량과 투여 방법, 또는 동시에 측정된 두 가지 집단화 변수의 효과를 검토하는 실험 설계에서 흔히 사용됩니다.
| 특성 | 일원분산분석 | 이원분산분석 |
|---|---|---|
| 요인 수 | 1 | 2 |
| 검정 내용 | 1개 주효과 | 2개 주효과 + 1개 상호작용 |
| 상호작용 | 해당 없음 | 검정 가능 |
| 효과크기 | η² | 부분 η² |
| 설계 복잡도 | 단순 | 요인설계 (A × B) |
연구자가 학습 방법(방법 A vs 방법 B)과 시험 난이도(쉬움 vs 어려움)가 시험 점수에 미치는 영향을 검정합니다. 각 셀에 5명의 학생이 무선 배정되었습니다.
결과
학습 방법: F(1, 16) = 52.27, p < .001, η²p = .77
난이도: F(1, 16) = 36.82, p < .001, η²p = .70
상호작용: F(1, 16) = 0.33, p = .576, η²p = .02
두 주효과 모두 유의하지만 상호작용은 유의하지 않으며, 이는 방법 A가 방법 B보다 우수한 효과가 난이도 수준에 관계없이 일관됨을 의미합니다.
결과를 해석하기 전에 다음 네 가지 가정을 확인하십시오:
1. 정규성
종속변수는 설계의 각 셀 내에서 대략적으로 정규분포를 따라야 합니다. Shapiro-Wilk 검정이나 Q-Q 도표로 평가할 수 있습니다. 셀 크기가 동일하고 적절히 클 때 ANOVA는 중간 정도의 위반에 강건합니다.
2. 등분산성
모든 셀에 걸쳐 분산이 대략 동일해야 합니다. Levene 검정으로 확인할 수 있습니다. 집단 크기가 불균등하고 분산이 다를 경우 결과의 신뢰성이 떨어질 수 있습니다.
3. 관측치의 독립성
각 관측치는 독립적이어야 합니다. 셀에 대한 무선 배정이 독립성을 보장합니다. 관측치가 중첩되거나 반복 측정인 경우 혼합효과 모형을 사용하십시오.
4. 등간 또는 비율 데이터
종속변수는 연속형(등간 또는 비율 척도)이어야 합니다. 서열 또는 범주형 결과의 경우 정렬 순위 변환(Aligned Rank Transform)과 같은 비모수적 대안을 고려하십시오.
상호작용은 이원분산분석에서 가장 중요한 부분입니다. 유의한 상호작용은 한 요인의 효과가 다른 요인의 수준에 따라 달라짐을 의미합니다. 상호작용이 유의한 경우, 한 요인에 걸친 평균 차이가 다른 요인의 서로 다른 수준에서 반대 패턴을 숨길 수 있으므로 주효과를 신중하게 해석해야 합니다. 이런 경우 전체 주효과 대신 단순 주효과(각 요인 B 수준에서의 요인 A 효과 등)를 보고하십시오.
각 효과(요인 A, 요인 B, 상호작용)를 개별적으로 보고하며, F-통계량, 자유도, p-값, 부분 에타제곱을 포함합니다:
보고 예시
2 × 2 피험자간 분산분석을 실시하였다. 학습 방법의 주효과가 유의하였다, F(1, 16) = 52.27, p < .001, η²p = .77. 난이도의 주효과도 유의하였다, F(1, 16) = 36.82, p < .001, η²p = .70. 학습 방법과 난이도의 상호작용은 유의하지 않았다, F(1, 16) = 0.33, p = .576, η²p = .02.
참고: 요인설계에서는 항상 부분 η²(일반 η²가 아닌)을 보고하십시오. F, p, η²를 이탤릭체로 표기하고, 효과와 잔차 모두의 자유도를 보고하십시오.
StatMate의 이원분산분석 계산은 R의 aov() 및 SPSS GLM 출력과 비교 검증되었습니다. 구현은 균형 공식 제곱합과 F-분포를 위한 jstat 라이브러리를 사용합니다. 모든 F-통계량, p-값, 부분 에타제곱 값이 R 및 SPSS 출력과 일치합니다. 자유도는 표준 공식을 사용합니다: dfA = a − 1, dfB = b − 1, dfAB = (a − 1)(b − 1), dferror = N − ab.
T-검정
두 집단의 평균 비교
분산분석
3개 이상 집단의 평균 비교
카이제곱
범주형 변수의 연관성 검정
상관분석
관계의 강도 측정
기술통계
데이터 요약
표본 크기
검정력 분석 및 표본 계획
일표본 T
알려진 값과 비교
Mann-Whitney U
비모수 집단 비교
Wilcoxon
비모수 대응표본 검정
회귀분석
X-Y 관계 모델링
다중회귀
다중 예측변수 분석
Cronbach's Alpha
척도 신뢰도 분석
로지스틱 회귀
이항 결과 예측
요인분석
잠재 요인 구조 탐색
Kruskal-Wallis
비모수 3개 이상 집단 비교
반복측정
피험자 내 분산분석
Friedman 검정
비모수 반복측정
Fisher 정확검정
2×2 분할표 정확 검정
McNemar 검정
대응 명목 데이터 검정
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