一、Levene检验是什么
Levene检验是一种方差齐性检验方法,常用于数据分析中用于检验各组数据的方差是否相同。方差齐性是很多分析方法的前提之一,如果方差不相等,会导致模型拟合结果失真,严重影响统计结果。因此,Levene检验非常重要。
二、Levene检验原理
以单因素方差分析为例,设有K组样本数据,第k组样本量为$n_k$,均值为$bar x_k$,总均值为$bar x$。Levene检验的零假设是所有组的方差相同,即:
$$H_0: sigma_1^2 = sigma_2^2 = … = sigma_K^2$$
备择假设是不等,即:
$$H_1: sigma_k^2 neq sigma_m^2$$
检验统计量为:
$$W=frac{(N-K)}{(K-1)}frac{sum_{k}{n_k}(bar x_k-bar x)^2}{sum_{k}sum_{i=1}^{n_k}(x_{ik}-bar x_k)^2}$$
其中,$N$为总样本量。
当假设成立时,$W$服从自由度为$K-1$的F分布,否则不服从。因此,我们需要根据检验统计量和F分布进行计算,得出P值,从而判断是否拒绝原假设。
三、Levene检验实现
在Python中,可以使用SciPy库中的levene()函数进行Levene检验。
from scipy.stats import levene
# 数据
data1 = [1, 2, 3, 4, 5]
data2 = [5, 6, 7, 8, 9]
data3 = [10, 11, 12, 13, 14]
# Levene检验
levene_test = levene(data1, data2, data3)
# P值
p_value = levene_test.pvalue
# 判断是否拒绝原假设
if p_value < 0.05:
print("拒绝原假设,说明组间方差不相等")
else:
print("接受原假设,说明组间方差相等")
四、Levene检验应用场景
Levene检验适用于不同组别、样本量不等的数据比较中,如多组均值比较或方差分析等。在多元回归中,也可以用Levene检验检验不同模型误差的方差是否相等。
五、Levene检验注意事项
1、当假设不成立时,Levene检验并不能指示是哪几组存在方差不等的现象,需要结合绘图等方法进行进一步分析。
2、Levene检验对异常值敏感,若存在异常值,应先进行数据清洗等操作后再进行检验。
六、Levene检验与其他方差齐性检验方法的比较
与Bartlett检验相比,Levene检验对数据正态分布的要求更低,但是对异常值敏感。与Fisher检验相比,Levene检验适用于不同样本量的数据比较,但是Fisher检验要求数据呈正态分布。
