Desain faktorial: prinsip dan penerapan

Perancangan Eksperimen dengan Python

James Chapman

Curriculum Manager, DataCamp

Memahami desain faktorial

Pelajari beberapa variabel independen/faktor dalam satu eksperimen
Uji setiap kombinasi level faktor
Temukan efek langsung dan interaksi antar faktor

Sebuah eksperimen yang menunjukkan bagaimana kondisi cahaya dan jenis pupuk memengaruhi pertumbuhan tanaman.

¹ Image Generated with DALL·E 3

Contoh data desain faktorial

Faktor 1 (Light_Condition) - dua level: Full Sunlight dan Partial Shade
Faktor 2 (Fertilizer_Type) - dua level: Synthetic dan Organic
Variabel respons/dependen/luaran numerik: Growth_cm

plant_growth_data.head()

   Plant_ID  Light_Condition  Fertilizer_Type  Growth_cm
0         1    Full Sunlight        Synthetic  16.489735
1         2    Partial Shade          Organic  18.361689
2         3    Full Sunlight        Synthetic  18.039459
3         4    Full Sunlight          Organic  12.682425
4         5    Full Sunlight          Organic  21.480601

Mengatur data untuk memvisualkan interaksi

plant_growth = pd.pivot_table(plant_growth_data, 
                              values='Growth_cm',
                              index='Light_Condition',
                              columns='Fertilizer_Type', 
                              aggfunc='mean')


plant_growth

Light_Condition     Organic   Synthetic
Full Sunlight       20.602       19.869
Partial Shade       20.246       20.326

Visualisasikan interaksi dengan heatmap

import seaborn as sns
import matplotlib.pyplot as plt
sns.heatmap(plant_growth, 
            annot=True, 
            cmap='coolwarm',
            fmt='g')
plt.show()

Peta panas pertumbuhan tanaman

Menafsirkan interaksi

Light_Condition     Organic   Synthetic
Full Sunlight       20.602       19.869
Partial Shade       20.246       20.326

Interaksi: bagaimana efek satu faktor berubah menurut level faktor lain
Interaksi signifikan → faktor tidak bekerja secara independen

Desain faktorial vs. desain blok acak

Banyak perlakuan dan interaksi
Urai efek multivariabel dan interaksi yang kompleks
Dapat memerlukan lebih banyak subjek

Sebuah eksperimen yang menunjukkan bagaimana kondisi cahaya dan jenis pupuk memengaruhi pertumbuhan tanaman.

Kelompokkan subjek serupa dalam desain acak
Kendalikan varians dalam-blok
Tiap perlakuan diuji di setiap blok

Dua blok berisi kubus dengan warna yang diacak.

¹ Images Generated with DALL·E 3

Ayo berlatih!

Perancangan Eksperimen dengan Python