Bài giảng Thiết kế thí nghiệm trong chăn nuôi và thú y - Đỗ Đức Lực (Phần I)

16 trang hapham 2650

Download

Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Thiết kế thí nghiệm trong chăn nuôi và thú y - Đỗ Đức Lực (Phần I)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_thiet_ke_thi_nghiem_trong_chan_nuoi_va_thu_y_do_du.pdf

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế thí nghiệm trong chăn nuôi và thú y - Đỗ Đức Lực (Phần I)

Bộ môn Di truy ền - Gi ống v ật nuôi Khoa Ch ăn nuôi & Nuôi tr ồng thu ỷ s ản Thi ết k ế thí nghi ệm trong ch ăn nuôi & thú y Đỗ Đứ c Lực version 8/2013 Hà Xuân Bộ Liên h ệ Giáo trình Mail Giáo trình Phòng 304, B ộ môn Di truy ền -Gi ống v ật nuôi Khoa Ch ăn nuôi & Nuôi tr ồng thu ỷ s ản THI ẾT K Ế Đạ i h ọc Nông nghi ệp Hà N ội THÍ NGHI ỆM E-mail ddluc@hua.edu.vn Nguy ễn Đình Hi ền Website Đỗ Đứ c L ực Phone +84 4 38 76 82 65 (B ộ môn) NXB Nông nghi ệp 2007 Download tài li ệu 1
Mục đích Xử lý và trình bày d ữ li ệu Thi ết k ế thí nghi ệm Các b ướ c trong nghiên c ứu khoa h ọc Nội dung Xử lý d ữ li ệu Thi ết k ế Thi ết k ế Th ực hi ện Tóm t ắt Phân lo ại Trình bày Khái ni ệm Suy lu ận Thi ết k ế Mô hình Gi ả thi ết? Xử lý thông tin Kết lu ận Thí nghi ệm? Chính xác cao Chính xác th ấp Ch ọn m ẫu Độ sát th ực cao Độ sát Suy lu ận th ực th ấp Qu ần th ể Mẫu 2
Xử lý d ữ li ệu Xử lý dữ li ệu Phân lo ại Tóm t ắt Trình bày Suy lu ận Phân lo ại d ữ li ệu Đị nh l ượ ng Đị nh tính Xử lý dữ li ệu Liên t ục Đị nh danh Rời r ạc Th ứ h ạng Ví d ụ Ví d ụ Sản l ượ ng s ữa, kh ối Gi ới tính, tình tr ạng PHÂN LOẠI lượ ng c ủa v ật nuôi nhi ễm b ệnh (có, Số con đẻ ra/ l ứa không), ki ểu gen Th ể tr ạng v ật nuôi (1, 2 5), m ức độ m ắc bệnh Tóm t ắt d ữ li ệu Tóm t ắt Xử lý dữ li ệu Tham s ố th ống kê Hình ảnh TÓM TẮT SỐ LI ỆU THÔ SỐ LI ỆU TINH 3
Một s ố tham s ố th ống kê Ý ngh ĩa c ủa các tham s ố Chính xác cao Chính xác th ấp µ Trung bình X Trung bình σ² Ph ươ ng sai S² Ph ươ ng sai Độ sát σ Độ l ệch chu ẩn SD Độ l ệch chu ẩn th ực cao Cv hệ s ố bi ến độ ng SE Sai s ố tiêu chu ẩn Độ sát th ực th ấp π, P Tỷ l ệ p Tỷ l ệ Trình bày k ết qu ả Trình bày k ết qu ả Xử lý dữ li ệu Bi ểu b ảng Hình ảnh TRÌNH BÀY KẾT QUẢ Trình bày k ết qu ả b ằng s ố Trình bày k ết qu ả b ằng s ố Bảng 7: Độ dai c ủa th ịt th ăn t ại các th ời điểm sau gi ết th ịt (N) Th ời gian Bò Vàng Bò LaiSind Bảng 4. Ảnh h ưở ng c ủa m ức kinh t ế đế n vi ệc s ử d ụng ph ụ ph ẩm nông nghi ệp n X ± SE n X ± SE Mức kinh t ế Hộ ch ăn nuôi Tỷ l ệ r ơm Tỷ l ệ thân cây ngô đượ c s ử d ụng (%) đượ c s ử d ụng (%) 12 gi ờ 10 83,89 a ±4,44 13 91,41 a ± 4,82 Nghèo 29 55,86 24,23 36 gi ờ 12 75,70 b ±3,48 12 110,96 a ± 6,88 48 gi ờ 10 73,56 c ±5,62 13 109,77 a ± 5,10 Trung bình tr ở lên 468 55,03 24,90 b a 6 ngày 12 57,86 ±5,57 13 104,06 ± 5,26 Tổng s ố 497 _ _ 8 ngày 12 53,08 b ±4,17 12 97,18 a ± 5,56 4
Trình bày k ết qu ả Trình bày k ết qu ả bằng đồ th ị/ bi ểu đồ Độ dai (N) Nghèo Trung bình tr ở lên 120 110 100 23% 90 80 70 77% 60 50 40 12 gi ờ 36 gi ờ 48 gi ờ 6 ngày 8 ngày Bò Vàng Bò LaiSind Đồ th ị 6: Độ dai th ịt th ăn t ại các th ời Bi ểu đồ 12: M ức kinh t ế c ủa các h ộ điểm sau gi ết th ịt ch ăn nuôi mi ền B ắc Tóm t ắt d ữ li ệu b ằng bi ểu đồ Số con s ơ sinh Nghèo Trung bình tr ở lên 350 300 Xử lý dữ li ệu 23% 250 200 150 SUY LUẬN 77% 100 50 0 Lứa Lứa Lứa Lứa Lứa Lứa Lứa 1 2 3 4 5 6 7 Bi ểu đồ 2: S ố con s ơ sinh qua các Bi ểu đồ 12: M ức kinh t ế c ủa các h ộ lứa ch ăn nuôi mi ền B ắc Gi ả thi ết Suy lu ận Gi ả thi ết H 0 Đố i thi ết H 1 Khi nào ch ấp nh ận H 0 ? Ch ấp nh ận H 0 Khi giá tr ị lý thuy ết ≥ giá tr ị th ực ngi ệm Nêu gi ả thi ết Ch ứng minh gi ả thi ết Kết lu ận Khi giá tr ị P c ủa phép th ử ≥ α 5
Sai l ầm trong k ết lu ận Ng ưỡ ng đặ t ra α β 0,05 (5%) 0,2 (20%) β = 0.70 0,01 (1%) 0,1 (10%) 0,001 (0,1%) α=0.05 • Sai l ầm lo ại I ( α) và sai l ầm lo ại II ( β) Độ m ạnh c ủa phép th ử Một s ố Power = 1-β Xác su ất phát hi ện đượ c phép th ử sự sai khác n ếu th ực s ự có s ự sai khác 1 - β = 80% Đị nh l ượ ng Đị nh tính 1 - β = 90% Ki ểm đị nh 1 So sánh 2 So sánh nhi ều Ki ểm đị nh 1 So sánh nhi ều giá tr ị trung bình giá tr ị trung bình giá tr ị trung bình tỷ l ệ tỷ l ệ Ki ểm đị nh gi ả thi ết Ki ểm đị nh 1 giá tr ị trung bình µ σ Phép th ử Z n ếu bi ết và ² Ki ểm đị nh Phép th ử t n ếu bi ết µ và không bi ết σ² So sánh 2 giá tr ị trung bình Phép th ử t khi 2 ph ươ ng sai b ằng nhau 1 giá tr ị trung bình Phép th ử t khi 2 ph ươ ng sai không b ằng nhau Phép th ử t c ặp đôi So sánh nhi ều giá tr ị trung bình Phân tích ph ươ ng sai (ANOVA) Phép th ử Z Ki ểm đị nh 1 t ỷ l ệ Phép th ử Z, Phép th ử khi bình ph ươ ng Phép th ử T So sánh nhi ều t ỷ l ệ Phép th ử khi bình ph ươ ng 6
Kiem dinh Ki ểm đị nh m ột giá tr ị trung bình 1 phia/ 2 phia Phép th ử Z n ếu bi ết µ và σ² Phép th ử t n ếu bi ết µ và không bi ết σ² Phép th ử Z điều ki ện áp d ụng Số li ệu tuân theo phân b ố chu ẩn Phép thử Z Ph ươ ng sai m ẫu và qu ần th ể đồ ng nh ất Bi ết ph ươ ng sai ( σ²) và trung bình ( µ) c ủa qu ần th ể Phép th ử Z Phép th ử Z các b ướ c th ực hi ện ví d ụ Th ời gian mang thai c ủa bò có phân b ố chu ẩn v ới Nêu gi ả thi ết H 0 và H 1 giá tr ị trung bình là 285 ngày và độ l ệch chu ẩn Tính giá tr ị Z th ực nghi ệm là 10 ngày. Tìm giá tr ị Z lý thuy ết ở m ức α tươ ng ứng Th ời gian mang thai (ngày) c ủa 6 bò c ủa m ột gi ống khác đượ c ch ọn ra là: Nếu kh ông c ó ph ần m ềm th ống kê 307 293 293 283 294 297 Z ≤ Z Ch ấp nh ận H TN LT 0 Gi ả s ử r ằng s ự bi ến độ ng c ủa gi ống bò m ới t ươ ng ZTN > ZLT Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 tự so v ới tiêu chu ẩn. Nếu có các ph ần m ềm th ống kê Câu h ỏi đượ c đặ t ra là: Có s ự khác bi ệt rõ r ệt v ề α P ≥ Ch ấp nh ận H 0 th ời gian mang thai c ủa gi ống bò m ới so v ới 285 α ngày không? P < Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 7
Ki ểm đị nh Z Phép th ử Z µ σ bi ết và ² tính giá tr ị Z TN Kh ối l ượ ng trung bình (gram) c ủa cá h ồi b ảy s ắc sau 30 ngày nuôi thí nghi ệm nh ư sau: (x − µ) (294 ,50− 285 ) 2,42 2,89 3,60 4,37 4,89 4,71 = = ZTN Bi ết r ằng tính tr ạng này có phân b ố chu ẩn v ới σ 10 giá tr ị trung bình là 3,52 gram và độ l ệch chu ẩn là 0,62 gram n 6 Câu h ỏi đượ c đặ t ra là: Có s ự khác bi ệt so v ới 3,52 gram không? ZTN = 2,33 Phép th ử Z tính giá tr ị Z TN Phân b ố Z (x − µ) (296 ,17− 285 ) -1,95 0,0256 Z = = TN σ 10 0,975 n 6 1,960 ZTN = 2,33 > ZLT = 1,96 Phép th ử T điều ki ện áp d ụng Số li ệu tuân theo phân b ố chu ẩn Phép thử T Ph ươ ng sai m ẫu và qu ần th ể đồ ng nh ất Bi ết ph ươ ng sai ( σ²) × và trung bình ( µ) c ủa qu ần th ể 8
Phép th ử T Phép th ử T các b ướ c th ực hi ện ví d ụ Th ời gian mang thai c ủa bò có phân b ố chu ẩn v ới Nêu gi ả thi ết H 0 và H 1 giá tr ị trung bình là 285 ngày và độ l ệch chu ẩn Tính giá tr ị T th ực nghi ệm là 10 ngày. Tìm giá tr ị T lý thuy ết ở m ức α và df tươ ng ứng Th ời gian mang thai (ngày) c ủa 6 bò c ủa m ột gi ống khác đượ c ch ọn ra là: Nếu kh ông c ó ph ần m ềm th ống kê 307 293 293 283 294 297 T ≤ T Ch ấp nh ận H TN LT 0 Gi ả s ử r ằng s ự bi ến độ ng c ủa gi ống bò m ới t ươ ng TTN > TLT Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 tự so v ới tiêu chu ẩn. Nếu có các ph ần m ềm th ống kê Câu h ỏi đượ c đặ t ra là: Có s ự khác bi ệt rõ r ệt v ề α th ời gian mang thai c ủa gi ống bò m ới so v ới 285 P ≥ Ch ấp nh ận H 0 α ngày không? P TLT = 2,571 9
Ví d ụ Kh ối lượ ng trung bình OP HP (gram) của cá hồi bảy Phép th ử T 2,42 1,93 sắc sau 30 ngày nuôi thí ph ươ ng sai đồ ng nh ất nghi ệm ở 2 công th ức 2,89 2,35 th ức ăn với các mức 3,60 2,84 protein (OP = 45% và HP = 65%) nh ư sau. 4,37 3,22 Tăng tr ọng của cá ở 2 4,89 3,76 công th ức th ức ăn có sự sai khác không? 4,71 4,15 Phép th ử Z Phép th ử T các b ướ c th ực hi ện các b ướ c th ực hi ện Nêu gi ả thi ết H 0 và H 1 Nêu gi ả thi ết H 0 và H 1 Tính giá tr ị T th ực nghi ệm Tính giá tr ị Z th ực nghi ệm Tìm giá tr ị T lý thuy ết ở m ức α Tìm giá tr ị Z lý thuy ết ở m ức tươ ng ứng α tươ ng ứng = 0,05, Bậc t ự do df = n 1 + n 2 -2 Nếu kh ông c ó ph ần m ềm th ống kê Nếu không có ph ần m ềm th ống kê ≤ T ≤ T Ch ấp nh ận H ZTN ZLT Ch ấp nh ận H 0 TN LT 0 TTN > TLT Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 ZTN > ZLT Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 Nếu có các ph ần m ềm th ống kê Nếu có các ph ần m ềm th ống kê α P > Ch ấp nh ận H 0 P > α Ch ấp nh ận H 0 α α P < Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 P < Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 Phép th ử T Minitab Output tính giá tr ị T và b ậc t ự do Two-Sample T-Test and CI: OP; HP Two-sample T for OP vs HP X1 − X 2 N Mean StDev SE Mean T = OP 6 3.81 1.01 0.41 TN HP 6 3.042 0.840 0.34 2  1 + 1  1,44 Sc   Difference = mu (OP) - mu (HP)  n1 n2  Estimate for difference: 0.771667 95% CI for difference: (-0.424328; 1.967662) T-Test of difference = 0 (vs not =): df = (n −1) + (n −1) (n −1)s 2 +(n −1)s 2 T-Value = 1.44 1 2 S2 = 1 1 2 2 = + − c + − P-Value = 0.181 DF = 10 n1 n2 2 n1 n2 2 10
Phép th ử T ph ươ ng sai không đồ ng nh ất Phép th ử T phép th ử T (ph ươ ng sai không đồ ng nh ất) ph ươ ng sai không đồ ng nh ất Minitab Bi ến đổ i s ố li ệu Log 10 (x) ho ặc Log e(x) √x x² Th ống kê phi tham s ố Phép th ử T số li ệu b ắt c ặp Phép th ử T Cặp X X’ D 1 X X’ D số li ệu b ắt c ặp 1 1 1 2 X2 X’ 2 D2 . . . . . . . . . . . . n Xn X’ n Dn Phân tích ph ươ ng sai Ví d ụ So sánh Một thí nghi ệm đượ c ti ến hành để so sánh mức độ tăng tr ọng của cá ở 4 kh ẩu ph ần nhi ều giá tr ị trung bình ăn khác nhau. Ch ọn 20 cá đồ ng đề u nhau đượ c phân một cách ng ẫu nhiên về một trong 4 kh ẩu ph ần ăn. Nh ư vậy ta có 4 Phân tích ph ươ ng sai nhóm độ ng vật thí nghi ệm, mỗi nhóm gồm ANOVA 5 cá; kết qu ả thí nghi ệm đượ c ghi lại ở bảng sau (đơ n vị tăng tr ọng tính theo g): 11
ANOVA ANOVA Ví d ụ Ví d ụ KP1 KP2 KP3 KP4 Một thí nghi ệm đượ c ti ến hành để so sánh 99 61 42 169 mức độ tăng tr ọng của gà ở 4 kh ẩu ph ần ăn khác nhau. Ch ọn 20 cá th ể đồ ng đề u 88 112 97 137 nhau và phân một cách ng ẫu nhiên về một 76 30 81 169 trong 4 kh ẩu ph ần ăn. Kết qu ả thí nghi ệm đượ c ghi lại ở bảng sau (đơ n vị tăng tr ọng 38 89 95 85 tính theo g): 94 63 92 154 ANOVA ANOVA Ví d ụ - bi ến độ ng trong t ừng kh ẩu ph ần Sai s ố ng ẫu nhiên ở KP1 KP1 KP1 D D² KP1 X1 D D² 99 79 20 400 99 79 20 400 88 79 9 81 88 79 9 81 76 79 -3 9 76 79 -3 9 38 79 -41 1681 38 79 -41 1681 94 79 15 225 94 79 15 225 2396 2396 ANOVA Ví d ụ Sai s ố ng ẫu nhiên ở 4 KP KP1 KP2 KP3 KP4 = 2396 + 3850 + 2093,2 + 4872,8 = 13212 99 61 42 169 88 112 97 137 76 30 81 169 38 89 95 85 94 63 92 154 12
Bi ến độ ng gi ữa các kh ẩu ph ần Bi ến độ ng ở 4 KP KP1 KP2 KP3 KP4 = 5*(79,00 – 93,55)² + 79 71 81,4 142,8 5*(71,00 – 93,55)² + 5*(81,40 – 93,55)² + 79 71 81,4 142,8 5*(142,80 – 93,55)² = 79 71 81,4 142,8 = 16467 79 71 81,4 142,8 79 71 81,4 142,8 93,55 ANOVA ANOVA Mô hình Các b ướ c th ực hi ện Nêu gi ả thi ết H 0 và H 1 Lập b ảng phân tích ph ươ ng sai (ANOVA) Tính giá tr ị F th ực nghi ệm y = µ + α + ε Tìm giá tr ị F lý thuy ết ở m ức ij i ij α tươ ng ứng bậc t ự do DF1 = a -1, DF2 = N - a Nếu ≤ FTN FLT Ch ấp nh ận H 0 FTN > FLT Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 Nếu có các ph ần m ềm th ống kê α P > Ch ấp nh ận H 0 α P < Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 ANOVA 3 lập b ảng phân tích ph ươ ng sai Ngu ồn bi ến Bậc t ự do Tổng bình Trung bình FTN độ ng ph ươ ng bình ph ươ ng Công th ức df A = a-1 SSA MSA = SA/df A MSA MSE Sai s ố ng ẫu df E = N-a SSE MSE = SE/df E nhiên 15 0,10 0,05 Tổng s ố df = N-1 SST T 0,01 13
ANOVA ANOVA Minitab Output So sánh c ặp One-way ANOVA: KP1; KP2; KP3; KP4 Kh ẩu ph ần ĐVT N X ± SE Source DF SS MS F P 1 gram 5 79,00 a ± 10,90 Factor 3 16467 5489 6.65 0.004 gram Error 16 13212 826 2 5 71,00 a ± 13,90 Total 19 29679 gram 3 5 81,40 a ± 10,20 S = 28.74 R-Sq = 55.48% R-Sq(adj) = 47.14% gram 4 5 142,80 b ± 15,60 So sánh nhi ều t ỷ l ệ Ví d ụ So sánh Hawkins và cs (1993) ti ến hành nghiêm c ứu ảnh hưở ng c ủa thi ến đế n b ệnh ti ểu đườ ng ở chu ột. Từ 100 chu ột thí nghi ệm, chia hoàn toàn ng ẫu nhi ều giá tr ị t ỷ l ệ nhiên v ề 1 trong 2 cách s ử lý thi ến (50) và không thi ến (50). S ố chu ột ở 2 lô thí nghi ệm 1. Phép th ử χ² đượ c theo dõi cho đế n 140 ngày tu ổi và ti ến 2. Phép th ử chính xác c ủa Fisher hành l ấy m ẫu nghiên c ứu t ừ 42 ngày tu ổi. 3. Phép th ử Z Bệnh ti ểu đườ ng đượ c xác đị nh v ới chu ột có hàm 4. Phân tích Logistic lượ ng đườ ng trong máu l ớn h ơn 200 mg/ dl. So sánh nhi ều t ỷ l ệ Một s ố tham s ố th ống kê Ví d ụ µ Trung bình X Trung bình Mắc b ệnh Không m ắc Tổng s ố bệnh σ² Ph ươ ng sai s² Ph ươ ng sai σ Độ l ệch chu ẩn Độ l ệch chu ẩn Thí nghi ệm 26 24 50 s Lưu ý Cv hệ s ố bi ến độ ng Đố i ch ứng 12 38 50 SE Sai s ố tiêu chu ẩn π, Tỷ l ệ Tổng s ố 38 62 100 P p Tỷ l ệ 14
Ph ép th ử χ² Các b ướ c th ực hi ện Nêu gi ả thi ết H 0 và H 1 Tần su ất quan sát (O) χ Tần su ất lý thuy ết (E) Phép th ử ² Tính giá tr ị χ² th ực nghi ệm Tìm giá tr ị χ² lý thuy ết ở m ức α tươ ng ứng bậc t ự do df = (sô hàng – 1)(s ố c ột – 1) Nếu χ ≤ χ ²TN ²LT Ch ấp nh ận H 0 χ χ ²TN > ²LT Bác b ỏ H 0, ch ấp nh ận H 1 Nếu có ph ần m ềm th ống kê α P > Ch ấp nh ận H 0 α P LT 15
Phép th ử χ² Minitab Output Xử lý d ữ li ệu Rows: X Ử LÝ Columns: K ẾT QU Ả - + All Phân lo ại DC 38 12 50 Đị nh l ượ ng 31 19 50 Đị nh tính TN 24 26 50 Tóm t ắt 31 19 50 Đồ th ị / bi ểu đồ All 62 38 100 62 38 100 Các tham s ố th ống kê Cell Contents: Count Ki ểm đị nh Expected count Đị nh l ượ ng Pearson Chi-Square = 8.319; DF = 1; Đị nh tính P-Value = 0.004 16