多変量分散分析 (MANOVA; Multivariate ANalysis Of VAriance)
解説
多変量分散分析とは
多変量分散分析 (Multivariate Analysis of Variance; MANOVA) は、複数の連続変数を目的変数として同時に扱い、カテゴリカル変数(群分け変数)の各水準間で、これらの目的変数の平均ベクトルに統計的に有意な差があるかを検定する手法です。
ANOVAが1つの目的変数の平均値を比較するのに対し、MANOVAは複数の目的変数を同時に考慮します。これにより、目的変数間の相関関係を活用した、より検出力の高い検定が可能になります。
主な用途:
- 複数のアウトカム指標の同時評価(例: 身長・体重・BMIの群間比較)
- 心理検査の複数下位尺度の群間比較
- 実験研究における多次元的な処理効果の検定
- 多重比較のインフレーション制御(複数のANOVAを行う代わりにMANOVAを実施)
本アプリでサポートする機能
| 機能 | 詳細 | 特徴 |
|---|---|---|
| 多変量検定 | Pillai のトレースによる検定 | 最もロバストな検定統計量 |
| 単変量ANOVA | 各目的変数ごとのANOVA | 事後的な各変数の寄与度確認 |
| 効果量 | η² (イータ二乗) | 効果の大きさの定量化 |
| 交互作用 | 要因間の交互作用の検定 | 要因の組み合わせ効果の検出 |
多変量検定統計量
本アプリでは Pillai のトレース を使用します。Pillai のトレースは前提条件の逸脱に最もロバスト(頑健)であり、一般的な使用に推奨される検定統計量です。
参考: MANOVAの代表的な検定統計量は以下の4つです:
| 検定統計量 | 特徴 | 推奨場面 |
|---|---|---|
| Pillai のトレース | 最もロバスト。前提条件の逸脱に頑健 | 一般的な使用に推奨(本アプリで採用) |
| Wilks のλ | 最も広く使われる。尤度比検定に基づく | 古典的な報告に使用 |
| Hotelling-Lawley のトレース | 群間差が大きい場合に検出力が高い | 効果が大きい場合 |
| Roy の最大根 | 最も検出力が高いが、前提条件に敏感 | 1つの線形結合に差がある場合 |
データ要件と推奨事項
変数の要件
- 目的変数: 連続変数 2つ以上
- 説明変数: カテゴリカル変数のみ(連続変数は使用不可)
サンプルサイズの目安
| 分析の種類 | 最低限 | 推奨 |
|---|---|---|
| 基本MANOVA | 各セルに目的変数数+1件以上 | 各セルに20件以上 |
| 複数要因 | 各セルに目的変数数×3件以上 | 各セルに目的変数数×10件以上 |
前提条件
- 多変量正規性: 各群で目的変数が多変量正規分布に従うこと
- 等分散共分散行列: 各群の分散共分散行列が等しいこと(Box's M検定)
- 独立性: 各観測値が独立であること
- 多重共線性の回避: 目的変数間に極端に高い相関がないこと
結果の解釈
解釈の手順
- まず多変量検定(Pillai等)の有意性を確認
- 多変量検定が有意な場合、単変量ANOVAで各目的変数の寄与を確認
- 効果量 (η²) でその大きさを評価
補足: 他の検定統計量について
Rでは他の検定統計量も利用可能です。Rスクリプトをコピーして R Studio 等で実行する場合は、以下の指針を参考にしてください:
- 標本が小さい、前提条件に不安がある: Pillai のトレースを使用(本アプリの採用統計量)
- 古典的な報告: Wilks のλ を使用
- 効果が大きいと予想される: Hotelling-Lawley のトレースを使用
MANOVAとANOVAの使い分け
| 状況 | 推奨手法 |
|---|---|
| 目的変数が1つ | ANOVA |
| 目的変数が2つ以上で相関がある | MANOVA |
| 目的変数が2つ以上で独立 | 個別のANOVA(Bonferroni補正) |
注意事項
- 目的変数の選択: 理論的に関連のある変数群をまとめて分析してください。無関係な変数を含めると検出力が低下します
- 目的変数の数: 目的変数が多すぎると検出力が低下します。サンプルサイズとのバランスを考慮してください
- 単変量ANOVAとの関係: MANOVAが有意でない場合でも、個別の変数では差がある場合があります(逆も同様)
- 事後比較: MANOVAが有意な場合の事後比較(どの群間に差があるか)は、別途分析が必要です
- 目的変数間の相関: 目的変数間に適度な相関(0.2-0.6)がある場合にMANOVAが最も有効です
他の多変量解析手法
複数の説明変数によるデータ分析 (多変量解析) ページでは、本手法を含む10種類の多変量解析手法の概要と比較をご覧いただけます。
下のアプリでは、入力されたデータの目的変数・説明変数のタイプを自動判定し、適用可能な統計手法をすべて提示します。 そのため、本ページの手法以外の結果も表示されることがあります。これは同じデータ設定で複数の分析を比較検討できる仕組みです。
アプリ
| 分類内容 | 値 | |
| {{ item.tag }} |
データの取り扱い
- データインポート
- データの読み込みは、ブラウザ内で完結し、外部へのデータ送信は発生しません。
- データ保持
- 読み込んだデータはブラウザ内に保持されます。
- ブラウザのセッションが終了または全てのタブが閉じられると、保持していたデータは自動的に破棄されます。
- データの安全性
- ブラウザがクラッシュした場合でも、10分経過すれば次回の起動時にデータは安全に消去されます。
- 共用のPCでの使用も考慮し、データの外部漏洩のリスクを最小化しています。
クラウド R を利用する時のデータ送信
- 最小限のデータ送信
- 外部のRサーバーへ送信されるデータは、数値計算に必要な最小限のセットに制限されています。
- 送信データは解析に必要なサブセットのみに限られます。
- ユーザーコントロール下のデータ送信
- 送信前に、どのデータが外部サーバーへ送信されるのか内容を確認することが可能です。
- データの送信はユーザーの操作により行われ、自動的な送信は行いません。
- クラウド R 出力結果の保持
- クラウド R からの出力結果は、将来の自動翻訳や自動解説の機能実現のため、サーバーがデータベースに保持します。
- その際に、送信者の情報や、計算元となるデータなど、プライバシーに関わる情報は保持しません。
- 通信経路も全て暗号化していますので、たとえプライバシーに関わる情報が含まれていたとしても、通常は漏洩する恐れはありません。
AI による解説を利用する時のデータ送信
- 最小限のデータ送信
- 外部のAIサーバーへ送信されるデータは、クラウド R の出力結果と、用いた統計手法の徐放です。
- ただし、クラウド R の出力結果に連続した数値データが含まれる場合は、AI にデータ形式を認識させる目的で、連続データの最初の行のみを送信します。
- クラウド R 出力結果の保持
- AI による解説内容は、将来の品質向上などのため、サーバーがデータベースに保持します。
- その際に、送信者の情報や、計算元となるデータなど、プライバシーに関わる情報は保持しません。
Reactive stat において、統計データの変数は、通常の数値や文字列として扱われます。 したがって、日付や時間の概念は直接的にはサポートされていません。
統計計算を行う際には、日付や時間の差分を数値として事前に用意しておく必要があります。
チェックされた行が削除対象となります
削除対象の行
データ入力
AI による R コードの解説
R の出力結果
R出力図形
AI による R 出力結果の解説
- データ: カラム名 (列名) をそのまま記述するか、"列名" のようにダブルクォートで挟んで指定
- 算術演算子: +, -, *, /, ()
- 基本関数: abs(), sqrt(), pow(), exp(), log(), log10()
- 三角関数: sin(), cos(), tan(), asin(), acos(), atan()
- 丸め関数: round(), floor(), ceil()
体重 / pow(身長, 2), "体重" / ("身長" * "身長")
{{ column }}
{{title}}
入力されたデータの目的変数・説明変数のタイプを自動判定し、適用可能な統計手法をすべて提示します。 これは同じデータ設定で複数の分析を比較検討できる仕組みです。
{{calledFromSubPage? '本アプリで統合的に実行可能な': ''}}分析法の特徴一覧
| 手法 | 英語名 | 目的変数のタイプ | 説明変数のタイプ | 特徴 | Wikipedia |
|---|---|---|---|---|---|
| {{ method.japaneseName }} | {{ method.englishName }} | {{ method.dependentVariableType }} | {{ method.independentVariableType }} | {{ method.characteristic }} |
データ
設定
統計手法
| 変数名 | 数値 | 連続変数 | カテゴリカル /離散変数 |
|||
|---|---|---|---|---|---|---|
| {{ variable }} | {{ type.numerical ? '〇' : '-' }} | {{ type.originallyContinuous ? '〇' : '-' }} | {{ type.originallyCategorical ? '〇' : '-' }} |
データの分類は以下のルールに従っています
変数タイプは手動で調整できます
- : 有効 / : 無効
- クリックすると切り替わり、各統計手法に渡されるデータ形式を明示できます。
| 手法 | 目的変数のタイプ | 説明変数のタイプ | 適用 |
|---|---|---|---|
| {{ method.japaneseName }} | {{ method.dependentVariableType }} | {{ method.independentVariableType }} | {{ method.reason }} |
結果
{{method.japaneseName}} ({{method.englishName}})
- {{ warning }}