Materi Tambahan — Analysis of Variance & Uji F Dua Variansi
Versi buku Lind ed.18: menguji variansi dengan F, jalur hitung SS total → SSE → SST, dan selang kepercayaan pasangan mean — menambal yang tidak tersentuh deck Pertemuan 4.
Lima learning objectives Bab 12: tiga dikerjakan penuh hari ini, dua sebagai jembatan ke deck Pertemuan 4.
LO12-1 · Uji F
σ²
Menguji hipotesis bahwa dua variansi populasi sama: $F = s^{2}_{besar}/s^{2}_{kecil}$, dua arah pakai $\alpha/2$ (contoh: dua rute limo).
LO12-2 · ANOVA
≥3 mean
Menguji kesamaan tiga atau lebih rata-rata populasi dengan satu uji F terkontrol — jalur buku: SS total, SSE, SST by subtraction.
LO12-3 · CI
Pasangan
Selang kepercayaan untuk pasangan mean: memuat 0 = tidak beda; ujung sama tanda = beda signifikan (rumus 12-5).
LO12-4/5 · Dua arah
Blok
Variabel blok memperkecil SSE; dua arah + interaksi lengkap sudah dibahas di deck Pertemuan 4 — hari ini cukup intuisinya (kasus WARTA).
Rata-rata Sama, Nasib Berbeda
Tiga kasus — dua di antaranya justru bukan soal rata-rata:
Kasus 1 · buku
Google
Halaman web baru lebih cepat, tapi variasi waktu load lebih besar (s = 22 vs 12 perseratus detik). Rata-rata menang, konsistensi kalah — pilih mana?
Kasus 2 · analogi
Kedai
Dua kedai kopi, waktu saji rata-rata sama 5 menit. Satu konsisten; satu kadang 2 kadang 9 menit. Pelanggan repeat order membenci yang mana?
Kasus 3 · buku
4
Empat maskapai disurvei kepuasan (25 pertanyaan, skor maks 100). Apakah rata-rata skornya sama? Ini bukan dua mean — ini ANOVA.
Dua pertanyaan berbeda: variansi (kasus 1–2, LO12-1) vs mean ≥3 kelompok (kasus 3, LO12-2). Satu distribusi untuk keduanya: F. Rata-rata sama tidak berarti nasib sama.
Bagian 1 dari 3
Distribusi F & Uji Dua Variansi
Rata-rata bisa sama; yang kita adu sekarang kestabilannya.
Lima Sifat Distribusi F (versi buku)
Sifat 1–5 (hlm.383–384)
Keluarga kurva — bentuk ditentukan df pembilang & df penyebut
Kontinu, bernilai $0 \leq F < \infty$
Tidak pernah negatif — ia rasio dua variansi
Menjulur kanan (positively skewed); mendekati normal saat kedua df membesar
Asimtotik — mendekati sumbu datar tanpa pernah menyentuh
$$F = \frac{s^{2}_{1}}{s^{2}_{2}} \quad\text{(variansi BESAR di pembilang)}$$
Konvensi buku: variansi sampel lebih besar selalu di pembilang → $F \geq 1$ → cukup tabel ekor kanan. Uji dua arah ($\sigma^{2}_{1}\neq\sigma^{2}_{2}$) → tabel dibaca di $\alpha/2$. Uji satu arah → $\alpha$ penuh (tabel buku: .05 & .01 → dua arah praktis $\alpha$ = .10 / .02).
Coba Sendiri: Bentuk F Berubah dengan df
Geser df pembilang & df penyebut — kurva F berubah bentuk dan nilai kritisnya berpindah. Dua angka df = dua alamat di tabel.
HDN-1: Lammers Limos — Dua Rute (Uji F Dua Variansi)
Contoh resmi buku: waktu tempuh limo Toledo→Detroit (menit). U.S.25 (n=7: 52, 67, 56, 45, 70, 54, 64) banyak lampu merah; I-75 (n=8: 59, 60, 61, 51, 56, 63, 57, 65) akses terbatas. $\alpha=0{,}10$ dua arah.
Variasi waktu rute U.S.25 lebih besar (p < 0,05 satu ekor)
rute lampu-merah lebih tak pasti
Pesan bisnis: rata-rata hampir sama (58,3 vs 59,0 menit) menyesatkan — untuk jadwal antar bandara, konsistensi adalah produk. I-75 yang bisa dijanjikan kepada pelanggan.
Coba Sendiri: Kalkulator Uji F Dua Variansi
Ubah n, s₁, s₂, dan jenis hipotesis — kurva F, nilai kritis, p-value, dan keputusan dihitung langsung. Default = kasus Lammers (F = 4,23 vs 3,87).
Bagian 2 dari 3
ANOVA Satu Arah Versi Buku
Jalur Lind: SS total dulu → SSE → SST dengan pengurangan. Dua contoh hitung-dari-nol: n sama & n tak sama.
Kenapa Tidak Uji-t Berulang? + Asumsi & Istilah
$$P(\text{semua benar}) = 0{,}95^{6} = 0{,}735$$
Contoh buku: 4 metode pelatihan pemadam → butuh 6 uji-t berpasangan → peluang ≥1 kesalahan Tipe I = $1-0{,}735$ = 26,5%. ANOVA: satu uji, $\alpha$ terjaga berapapun k.
Treatment = istilah buku untuk kelompok yang dibandingkan — warisan pertanian (lahan “dirawat” pupuk berbeda). Di skripsi Anda: divisi, merek, metode, lokasi.
Tiga Asumsi ANOVA (buku, hlm.388)
Populasi berdistribusi normal
Populasi punya standar deviasi sama ($\sigma_{1}=\dots=\sigma_{k}$)
Populasi independen
Asumsi ke-2 — σ sama — bisa diuji sekarang dengan uji F dua variansi dari Bagian 1. Saling terkait!
Dekomposisi Variansi ala Buku (12-2, 12-3, 12-4)
SS total $= \sum(x-\bar{x}_{G})^{2}$ (deviasi ke grand mean)
SSE $= \sum(x-\bar{x}_{c})^{2}$ (deviasi ke mean treatment-nya sendiri)
SST $=$ SS total $-$ SSE (diperoleh dengan PENGURANGAN)
MST $=$ SST$/({k}-1)$ ; MSE $=$ SSE$/({n}-{k})$
F = MST / MSE
Sumber
SS
df
MS
F
Treatments
SST
k−1
MST
MST/MSE
Error
SSE
n−k
MSE
—
Total
SS total
n−1
—
—
Peta istilah: SST buku = SSB deck P4 (antar); SSE = SSW (dalam). Excel: “Between/Within Groups”. Di deck ini total selalu ditulis SS total agar tidak tertukar.
HDN-2: Kuhlman — Tiga Karyawan (ANOVA mini, n sama)
Contoh pengantar buku: jumlah nasabah dilayani, 4 hari acak per karyawan. Wolfe {55, 54, 59, 56} · White {66, 76, 67, 71} · Korosa {47, 51, 46, 48}. $\alpha=0{,}05$.
Langkah
Perhitungan
Nilai
1. Mean kelompok & grand
Wolfe 224/4; White 280/4; Korosa 192/4; total 696/12
Wolfe 14 + White 62 + Korosa 14 (deviasi ke mean sendiri)
SSE = 90
4. Mean square
MST = 992/2 ; MSE = 90/9
496 ; 10
5. F hitung
F = 496 / 10
F = 49,6
6. Keputusan
kritis F(2; 9; 0,05) = 4,26 ≫ 49,6
TOLAK $H_{0}$
Sebelum tabel, buku menggambar dua skenario: $H_{0}$ benar → tiga kurva normal menumpuk di 58; $H_{0}$ salah → kurva bergeser (White di 70, Korosa di 48). F = 49,6 hanyalah versi angka dari dua gambar itu.
HDN-3: Brunner — 4 Maskapai (n tak sama)
Contoh utama buku: skor kepuasan 22 penumpang, 4 maskapai — Northern n=4, Branson n=6, WTA & Pocono bersama 12 observasi lainnya. $\alpha=0{,}01$. Jalur buku: SS total → SSE → SST (pengurangan).
deviasi tiap skor ke mean maskapainya sendiri (mis. Northern: $\bar{x}_{N}=87{,}25$)
594,41
4. SST
$1.485{,}10 - 594{,}41$ (rumus 12-4)
890,69
5. MS
MST = 890,69/3 ; MSE = 594,41/18
296,90 ; 33,02
6. F & keputusan
F = 296,90/33,02 vs kritis F(3; 18; 0,01) = 5,09
F = 8,99 → TOLAK
Sumber
SS
df
MS
F
Treatments
890,69
3
296,90
8,99
Error
594,41
18
33,02
—
Total
1.485,10
21
—
—
Excel buku: p-value = 0,0007 — peluang F sebesar ini bila $H_{0}$ benar hampir nol. Catatan: H₁ ANOVA = “paling tidak satu mean berbeda” — bukan “semua berbeda”.
Coba Sendiri: Geser Kelompok, Lihat F Melonjak
Geser rata-rata dan sebaran tiap kelompok — SST, SSE, dan F bergerak serempak. Baca angkanya dengan nama baru: SST = antar, SSE = dalam.
Mana Pasangan yang Berbeda? Selang Kepercayaan (12-5)
Setelah $H_{0}$ ditolak — buku memakai selang kepercayaan pasangan mean; bahannya sudah ada: MSE dari tabel ANOVA.
Efek pengemudi sendiri: F = 9,78 ≫ 3,26 (signifikan)
Pesan desain: variasi antar-pengemudi “dipinjam” dari SSE — error menyusut, F melonjak (2,483 → 7,93). Tema lama: unit sama diukur berulang (paired t kemarin, versi kelompok). ANOVA dua arah + interaksi lengkap: deck Pertemuan 4.
Empat Jebakan Umum (Miskonsepsi)
“Yang sering dikatakan”
Yang benar
“F signifikan = semua mean berbeda”
ANOVA itu omnibus: paling tidak SATU mean berbeda. Pasangan mana — tanyakan selang kepercayaan (12-5) / Tukey.
“Gagal tolak = semua mean terbukti sama”
Bukti belum cukup ≠ bukti sama. WARTA: gagal tolak (F=2,483) lalu menolak (7,93) pada data yang sama setelah desain diperbaiki.
“ANOVA menguji variansi — namanya saja analysis of variance”
Yang diuji mean. Variansi hanyalah kendaraan: MST & MSE dua estimasi variansi yang sama di bawah $H_{0}$ → rasio ≈ 1.
“Uji F dua variansi: posisi $s$ bebas”
Variansi besar wajib di pembilang ($F\geq1$, tabel ekor kanan); uji dua arah membaca tabel di $\alpha/2$.
Benang merah semua bab ini: p besar bukan sertifikat $H_{0}$ — kekuatan uji bergantung pada n, sebaran, dan DESAIN. Perbaiki desain (blok/pasangan) sering lebih ampuh daripada menambah data.
Coba Sendiri: Signifikan ≠ Besar
Dua studi bisa sama-sama p kecil tapi dampaknya timpang. Nilai-p menjawab “ada bukti?” — ukuran efek menjawab “seberapa besar?”
Checkpoint 90 Detik
Empat soal cepat — jawab dulu sendiri, baru cek catatan pengajar (tombol S).
Soal 1
df?
Uji F dua variansi: $s_{1}=8{,}99$ (n=7), $s_{2}=4{,}38$ (n=8), dua arah $\alpha=0{,}10$ — berapa df dan F kritisnya?
Soal 2
df?
ANOVA 4 kelompok, total n = 22 — berapa df untuk MST dan untuk MSE?
Soal 3
CI
Selang kepercayaan 95% selisih dua mean = $[-2{,}1;\ 8{,}4]$ — apakah pasangan itu berbeda signifikan?
Soal 4
Blok
Menambahkan variabel blok (WARTA) menyusutkan yang mana: SST, SSB, atau SSE — dan apa efeknya ke F rute?
Rangkuman Satu Layar
Alat
Kondisi
Rumus inti
Angka jangkar (buku)
F dua variansi
uji $\sigma^{2}_{1}=\sigma^{2}_{2}$
$F=s^{2}_{besar}/s^{2}_{kecil}$; df = $n-1$; 2 arah → $\alpha/2$
Lammers: F = 4,23 vs 3,87
ANOVA satu arah
$k\geq3$ mean
SST = SS total − SSE; F = MST/MSE
Kuhlman F = 49,6; maskapai F = 8,99
CI pasangan mean
setelah tolak $H_{0}$
12-5; df = n−k; ujung sama tanda = beda
N−B $[10{,}46;\ 26{,}04]$
Blok
unit sama, k kelompok
SSB blok; SSE = SS tot − SST − SSB
WARTA: 2,483 → 7,93
Dua arah + interaksi
2 faktor
→ deck Pertemuan 4 (Tukey, grafik interaksi)
P4: F$_{AB}$ = 485
Benang merah Bab 12: satu distribusi (F) untuk dua tujuan — variansi & mean ≥3 kelompok; dan kekuatan uji sering ditentukan desain (blok/pasangan), bukan sekadar besar n.
Penutup & Latihan Mandiri
Dikuasai Hari Ini
Uji F dua variansi — Lammers: F = 4,23 ≫ 3,87 (variansi besar di pembilang, 2 arah → α/2)
Jalur buku: SS total → SSE → SST (12-2/3/4) — aman untuk n tak sama
ANOVA dari nol: Kuhlman F = 49,6; maskapai F = 8,99 (p = 0,0007)
CI pasangan: N−B $[10{,}46;\ 26{,}04]$ — memuat 0 = tidak beda
Intuisi blok: WARTA 2,483 → 7,93 pada data sama
Latihan Mandiri
Bank Soal tambahan Ch.12 (Lampiran B materi) — 5 soal: 2 uji variansi, 2 ANOVA (1 + CI), 1 esai desain WARTA
Reproduksi angka jangkar di kolom kanan — tes pemahaman sesungguhnya