在數據分析中,經常藉由繪圖,將各變因與實驗值的關係具體化,經過了這個步驟,能幫 助我們更了解它們之間的關係。
4.1 殘差對時間序列之繪圖
將殘差以資料蒐集的時間順序畫圖,有助於發現殘差間的相關性。當有一連串的正或負的 殘差時,就表示正相關,意味著誤差的獨立假設被違反了。
在各種組合下(一類為固定外徑有四組,另一類為固定內徑有四組),我們將三次重複實驗 與次數的關係作圖,並且觀察其關係,結果如下:
(一)固定外徑之組合
在此舉些較具代表性的關係圖做說明討論,其餘的放置於附錄。
重複實驗質對時間之繪圖 (外徑:0.097m 內徑:0.08m)
0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69
0 5 10 15 20
次數 週
期
數據一 數據二 數據三 平均
圖 4.1.1 重複實驗對時間之繪圖
由這圖 4.1.1 可以觀察出,週期的測定好像和第幾次測量有關(前幾次為負偏差,後幾次為 正偏差),有可能是儀器在測量的時候,會隨時間作變化,所以測量出的週期應該存在有系統 誤差,雖然有系統誤差,但經評估,認為此誤差的影響並不大,而且儀器內部設計所造成的 系統誤差,並非我們能力可及範圍內可改善的,故在此我們忽略此系統誤差,繼續進行以下 的研究。
重複實驗質對時間之繪圖 (外徑:0.097m 內徑:0.05m)
0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.7 0.71 0.72 0.73
0 5 10 15 20
次數 週
期
數據一 數據二 數據三 平均
圖 4.1.2 重複實驗對時間之繪圖
由圖 4.1.2 觀察得知,週期的測量值並不會隨測量次數有所改變,代表此實驗結果只存在 著隨機誤差,沒有系統誤差,而隨機誤差可用平均值消去,但圖形中有一個離群值,可能是 實驗進行時人為誤差所造成,為了使整個系統不受離群值的影響,在之後的討論中我們將此 離群值去除,在進行討論。
(二)固定內徑之組合
重複實驗質對時間之繪圖 (外徑:0.077m 內徑:0.05m)
0.58 0.59 0.6 0.61 0.62 0.63
0 5 10 15 20
次數 週
期
數據一 數據二 數據三 平均
圖 4.1.3 重複實驗對時間之繪圖
在這組水準下,所做出的關係圖都和圖 4.1.3 類似,週期的測量值並不會隨測量次數有所 改變,幾乎不受系統誤差,從此圖我們看不出有任何理由,懷疑獨立假定或變異數假定被違 反了。
各水準的三次實驗平均值之繪圖(對次數)
0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75
0 5 10 15 20
次數 週
期
外徑0.097內徑0.08 外徑0.097內徑0.07 外徑0.097內徑0.06 外徑0.097內徑0.05 外徑0.087內徑0.05 外徑0.077內徑0.05 外徑0.067內徑0.05
圖 4.1.4 各水準的三次實驗平均值之繪圖(對次數)
由圖 4.1.4 觀察得知:當外徑固定時,內徑越小週期越大,而當內徑固定時,外徑越大其 週期也越大,而且可發現:當外徑固定時,改變內徑水準,其所對應的週期,上下起伏較大,
也較不穩定,此外外徑變化對週期的影響比內徑變化對週期的影響還要顯著。
4.2 實驗值對內、外徑之關係圖(點圖,散佈圖)
點圖顯示少量資料(大約 20 筆數據)可使實驗者,快速看出觀測值的一般位置或中央趨勢,
以及它們的離散程度。
(一)內徑對週期的影響
在固定外徑為 0.097(m),內徑分別為 0.05,0.06,0.07,0.08(m),我們將不同內徑水 準與其所對應的週期作圖,並且觀察其關係,結果如下:
圖 4.2.1 內徑對週期的關係圖
週
期
內徑
由圖 4.2.1 觀察得知:當外徑固定時,內徑越小,其所對應的週期則越大,此外當內徑越 大時,其對應週期的離散程度也越大,似乎有正相關,推測可能因為當內徑越大時,厚度越 小,造成實驗時,較不穩定。
(二)外徑對週期的影響
在固定內徑為 0.05(m),外徑分別為 0.097,0.087,0.077,0.067(m),我們將不同外徑水 準與其所對應的週期作圖,並且觀察其關係,結果如下:
圖 4.2.2 外徑對週期的關係圖
由圖(4.2.2)觀察得知:當內徑固定時,外徑越大,其所對應的週期也越大,此外也可以觀 察到,每一個外徑水準,其所對應到的週期,相對於圖(4.3.1),可以說是很集中,具有中央 及中的趨勢。
4.3 實驗值對內、外徑之盒鬚圖
盒鬚圖中,可以看出極大、極小值,也可以看出第一和第三四分位數,和中位數,是一種 顯示資料很好的繪圖。
週 期
外 徑
圖(4.3.1) 內外徑不同水準組合的盒鬚圖
由圖(4.3.1)觀察得知:當內徑固定時,將不同外徑組合所對應的週期中位數相連,和當外 徑固定時,將不同內徑組合所對應的週期中位數相連,兩線的斜率絕對值,不同外徑組合較 大,由此可得知,外徑對週期的影響較內徑顯著,此外外徑組合的對應週期也較集中,不過 離群值,也較多,為了不影響之後的討論,我們將所有離群值,去除後再進行討論。
圖 4.3.2 內外徑各固定兩個水準之盒鬚圖
由圖 4.3.2 觀察得知,若將上方兩個盒鬚圖的中位數,以及下方兩個盒鬚圖的中位數,各 別相連,我們可以發現:兩連線的斜率大致相同,但並非完全一樣,所以我們預測,內外徑 兩者間有交互作用,但其交互作用並不顯著,而我們將在第七節的雙因子實驗分析中,做進 一步的探討。