実験計画法の線点図がわかる【必見】

線点図

本記事のテーマ

実験計画法の線点図がわかる【必見】
  • ➀線点図とは
  • ②線点図の注意点
  • ③線点図の書き方を理解する
  • ④線点図L16、線点図L27を書いてみる
  • ⑤大型な直交表の場合の線点図の書き方
・線点図って何?」がわかる!
・「線点図の種類が多いのはなぜ?」がわかる!
・「線点図の使い方や効果」がわかる!

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さっそく見ていきましょう。

➀線点図とは

直交表の交互作用の列に割当てしやすくする図

線点図の基本ルール

  • (i) 頂点は独立成分、頂点をつなぐ辺は交互作用列を割り当てる。
  • (ii) 3 つ以上の交互作用を線点図にする場合は、頂点から底辺に線を追加する。

いろいろな種類の線点図がありますが、書き方は上の2つだけです。

線点図の練習時の注意点

ただし、直交表の割当ては、
交絡(キャラがぶり)
してもよいことが前提ですね。

関連記事「【簡単】実験計画法の交絡(別名)とはキャラがかぶっていること」で解説しています。

交絡 【簡単】実験計画法の交絡(別名)とはキャラがかぶっていること
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線点図使うときの注意点

よく勘違いするのが、
「線点図でうまく直交表の列に割り当てよう!」
というノリです。

線点図のよい練習にはなりますが、交絡してデータの精度を落としているので、注意しましょう。

②線点図の注意点

私が、注意すべき2点を挙げました。

  • (1)線点図の前に、データの構造式を理解すること
  • (2)線点図の上手な割当て方より、データの交絡に注意

(1)線点図の前に、データの構造式を理解すること

関連記事「【簡単】データの構造式で実験計画法がわかる(必読)」で解説したとおり、

直交表は魔法の表ではありません

独立因子数の全組み合わせをデータの構造式に書き、各項を列に配列したのが直交表です。

データ構造式 【簡単】データの構造式で実験計画法がわかる(必読)
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つまり、
「直交表の各列へ、何の効果が割り当てられるべきかは、最初から決まっています。」

そこに、
「交絡が前提として線点図を使って、異なる効果を各列に入れよう」
としています。不自然ですよね。

ただし、実験回数が増やせない条件で、データ精度をある程度落としても良いと判断する場合に、直交表や線点図を活用します。

(2)線点図の上手な割当て方より、データの交絡に注意

関連記事「【簡単】実験計画法の交絡(別名)とはキャラがかぶっていること」で解説しています。

交絡 【簡単】実験計画法の交絡(別名)とはキャラがかぶっていること
実験計画法の交絡が何かがすぐにわかります!

よく勘違いするのが、
「線点図でうまく直交表の列に割り当てよう!」
というノリです。

線点図のよい練習にはなりますが、交絡してデータの精度を落としているので、注意しましょう。

線点図の使い方について、注意点を理解した上で、活用方法を解説します。

③線点図の書き方を理解する

教科書見ると、線点図の種類はたくさんあります。暗記は不要で、自力で書けることが重要です。
書き方のエッセンスを解説します。2つだけなので簡単です。

  • (1) 独立因子数の列+誤差の1列から構成する多角形からスタートする
  • (2) 交互作用の種類によって多角形を分解する

(1)独立因子数の列+誤差の1列から構成する多角形からスタートする

事例として、2水準系から直交表L16,L32を、3水準系から直交表L27,L81を挙げます。

独立因子数の列+誤差の1列 を計算します。

●直交表L16: 独立因子4+誤差1= 5 →五角形
●直交表L32: 独立因子5+誤差1= 6 →六角形
●直交表L27: 独立因子3+誤差1= 4 →四角形
●直交表L81: 独立因子4+誤差1= 5 →五角形

ここで、

なぜ、誤差1列を加えるのか?
⇒「線点図が書きやすくなるから」

誤差1列を加えた場合と、加えない場合を実際書いてみると、誤差1列加えた方が線点図は書きやすく、わかりやすいことがわかります。

(2) 交互作用の種類によって多角形を分解する

線点図の種類

線点図の種類は下図のとおり、いくつかあります。

多角形から線点図を始める理由は、交互作用の列が最も多いからです。そこから、各実験において、独立因子と交互作用の数に合わせて、線点図の型を変えていきます。

星型、あやとり型、親子型、花火型、のれん型としていますが、この種類に属す必要はなく、あなたの実験に合わせて線点図を書いてください。あなたのオリジナルな線点図でかまいません。

④線点図L16、線点図L27を書いてみる

線点図L16を書いてみる

  • (1) 独立因子数の列+誤差の1列から構成する多角形からスタートする
  • (2) 交互作用の種類によって多角形を分解する

(1)では、直交表L16: 独立因子4+誤差1= 5より五角形を書きます。

五角形の頂点と辺・対角線の数を計算する

本数を計算すると
5C1+5C2= 5+10=15本です。直交表L16は15列ですから、ちょうど、五角形で収まります。

【問題】
直交表L16において、星型、あやとり型、親子型、花火型、のれん型の線点図をそれぞれ書け。
(実際に解いてみましょう)

線点図L27を書いてみる

  • (1) 独立因子数の列+誤差の1列から構成する多角形からスタートする
  • (2) 交互作用の種類によって多角形を分解する

(1)では、直交表L27: 独立因子3+誤差1= 4より四角形を書きます。

四角形の頂点と辺・対角線の数を計算する

本数を計算すると
4C1+4C2= 4+6=10本です。直交表L27は13列ですから、3本余りが出ます。

➀多角形を選んだら、頂点と辺・対角線の数の和を計算し、直交表の割当て列数に近いことを確認します。
②実際は、頂点と辺・対角線の数の和より少し、直交表の割当て列数を多くします。

【問題】
直交表L27において、三角形、花火型の線点図をそれぞれ書け。
(実際に解いてみましょう)

⑤大型な直交表の場合の線点図の書き方

大型な直交表L64の線点図はどう書く?

以下の①②③のように書いていきます。

(i)星型を書き、独立因子が6より七角形を書く。
(ii) 七角形の頂点と辺・対角線の和を計算→実は28 <63と乖離があります。
乖離がある場合は多角形を増やしましょう。63に近い多角形は
八角形: 8C1+8C2= 8+28=36
九角形: 9C1+9C2= 9+36=45
十角形: 10C1+10C2= 9+36=55
十一角形:11C1+11C2= 9+36=66> 63
から十角形の星型からスタートします
なお、多角形の辺の数を落として、余りの列を外に出してもOKです。
(iii) 頂点、辺、対角線に独立因子、交互作用、誤差を割り付けます。

例として八角形で書いた場合を図にします。
8C1+8C2+3×9=63列となります。結構複雑ですが、1つのルールでどの線点図も書けます。

まとめ

以上、「 実験計画法の線点図がわかる【必見】」を解説しました。

  • ➀線点図とは
  • ②線点図の注意点
  • ③線点図の書き方を理解する
  • ④線点図L16、線点図L27を書いてみる
  • ⑤大型な直交表の場合の線点図の書き方

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