Multivariate Analysis of Variance (MANOVA)

MANOVA adalah teknik analisis statistik yang digunakan untuk menguji perbedaan simultan antara dua atau lebih variabel dependen yang terkait dengan satu atau lebih variabel independen. Tujuannya untuk menentukan apakah terdapat perbedaan signifikan antara kelompok dalam beberapa variabel dependen.

Asumsi MANOVA:

  1. Independen
  2. Sampel Acak
  3. Normalitas Multivariat
  4. Homogenitas Matriks Kovariansi

Import Dataset

data <- read.csv("C:/Users/gshaf/Downloads/mtcars.csv")
head(data)
##            rownames  mpg cyl disp  hp drat    wt  qsec vs am gear carb
## 1         Mazda RX4 21.0   6  160 110 3.90 2.620 16.46  0  1    4    4
## 2     Mazda RX4 Wag 21.0   6  160 110 3.90 2.875 17.02  0  1    4    4
## 3        Datsun 710 22.8   4  108  93 3.85 2.320 18.61  1  1    4    1
## 4    Hornet 4 Drive 21.4   6  258 110 3.08 3.215 19.44  1  0    3    1
## 5 Hornet Sportabout 18.7   8  360 175 3.15 3.440 17.02  0  0    3    2
## 6           Valiant 18.1   6  225 105 2.76 3.460 20.22  1  0    3    1

Dataset yang digunakan pada kasus ini adalah dataset mtcars yang tersedia di website Vincent Arel-Bundock yang berisi kumpulan data dari tes kendaraan yang pertama kali di muat di majalah Motor Trend tahun 1974. Dataset ini mencakup 32 mobil model tahun 1973-1974.

ONE-WAY MANOVA

Uji Normalitas

Hipotesis:

H0: Data berdistribusi normal multivariat

H1: Data tidak berdistribusi normal multivariat

Statistik Uji:

Menggunakan Mardia’s Test

library(MVN)
data1<-data.frame(data$qsec,data$drat,data$wt)
test = mvn(data1, mvnTest = "mardia", univariateTest = "SW", multivariatePlot = "qq")
test

Didapatkan nilai p-value untuk uji normalitas multivariat sebagai berikut

Mardia Skewness: 0,787

Mardia Kurtosis: 0,521

Kriteria Uji:

Jika nilai p-value < 𝛼, maka H0 ditolak

Keputusan dan Kesimpulan:

Karena nilai p-value untuk mardia kurtosis dan skewness > alpha (0,05) maka terima H0. Dengan taraf signifikansi 5% dapat disimpulkan bahwa secara simultan data berdistribusi normal.

Uji Homogenitas

Hipotesis:

H0: Matriks kovariansi grup adalah sama

H1: Minimal ada satu matriks kovarians grup yang berbeda

Statistik Uji:

Menggunakan Box’s M Test

library(biotools)
grup <- data$cyl
head(grup)
boxM(data = data1, grouping = grup)

didapatkan p-value sebesar 0,07108

Kriteria Uji:

Jika nilai p-value < 𝛼, maka H0 ditolak

Keputusan dan Kesimpulan:

Karena nilai p-value(0,07108) > 𝛼, maka H0 diterima. Dengan taraf signifikansi 5% dapat disimpulkan bahwa data ini memiliki matriks kovariansi grup yang sama.

MANOVA

Hipotesis:

H0: Tidak ada perbedaan signifikan pada rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), berat mobil (wt) berdasarkan jumlah silinder (cyl)

H1: Terdapat perbedaan signifikan pada rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), berat mobil (wt) berdasarkan jumlah silinder (cyl)

Statistik Uji:

owm = manova(cbind(data$qsec, data$drat, data$wt)~data$cyl)
summary(owm)

Kriteria Uji:

Jika nilai p-value < 𝛼, maka H0 ditolak

Keputusan dan Kesimpulan:

Karena nilai p-value(8,052e-13) < 𝛼, maka H0 ditolak. Dengan taraf signifikansi 5% dapat disimpulkan bahwa terdapat perbedaan signifikan pada rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), berat mobil (wt) berdasarkan jumlah silinder (cyl).

Uji Lanjut

Hipotesis:

H0: Faktor tidak berpengaruh secara signifikan terhadap vektor yang diamati

H1: Faktor berpengaruh secara signifikan terhadap vektor yang diamati

Statistik Uji:

summary.aov(owm)

Kriteria Uji:

Jika nilai p-value < 𝛼, maka H0 ditolak

Keputusan:

Karena p-value untuk response qsec (0,0003661) < 𝛼, maka H0 ditolak

Karena p-value untuk response drat (8,245e-06) < 𝛼, maka H0 ditolak

Karena p-value untuk response drat (1,218e-07) < 𝛼, maka H0 ditolak

Kesimpulan:

Dengan taraf signifikansi 5% dapat disimpulkan,

  1. Jumlah silinder dari mobil secara signifikan memengaruhi waktu yg dibutuhkan untuk menempuh jarak 1/4 mil
  2. Jumlah silinder dari mobil secara signifikan memengaruhi rasio poros belakang
  3. Jumlah silinder dari mobil secara signifikan memengaruhi berat mobil

TWO-WAY MANOVA

Uji Normalitas

Hipotesis:

H0: Data berdistribusi normal multivariat

H1: Data tidak berdistribusi normal multivariat

Statistik Uji:

Menggunakan Mardia’s Test

library(MVN)
data1<-data.frame(data$qsec,data$drat,data$wt)
head(data1)
test = mvn(data1, mvnTest = "mardia", univariateTest = "SW", multivariatePlot = "qq")
test

Didapatkan nilai p-value untuk uji normalitas multivariat sebagai berikut

Mardia Skewness: 0,787

Mardia Kurtosis: 0,521

Kriteria Uji:

Jika nilai p-value < 𝛼, maka H0 ditolak

Keputusan dan Kesimpulan:

Karena nilai p-value untuk mardia kurtosis dan skewness > alpha (0,05) maka terima H0. Dengan taraf signifikansi 5% dapat disimpulkan bahwa secara simultan data berdistribusi normal.

Uji Homogenitas

Hipotesis:

H0: Matriks kovariansi grup adalah sama

H1: Minimal ada satu matriks kovarians grup yang berbeda

Statistik Uji:

Menggunakan Box’s M Test

library(biotools)
# Cyl
grup <- data$cyl
head(grup)
boxM(data = data1, grouping = grup)

# Gear
grup <- data$gear
head(grup)
boxM(data = data1, grouping = grup)

Kriteria Uji:

Jika nilai p-value < 𝛼, maka H0 ditolak

Keputusan dan Kesimpulan:

Karena nilai p-value kelompok Cyl (0,07108) > 𝛼, maka H0 diterima

Karena nilai p-value kelompok Gear (0,376) > 𝛼, maka H0 diterima.

Dengan taraf signifikansi 5% dapat disimpulkan bahwa data ini memiliki matriks kovariansi grup yang sama.

MANOVA

Hipotesis:

Pengaruh jumlah silinder

H0: Faktor jumlah silinder(cyl) tidak berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)

H1: Faktor jumlah silinder(cyl) berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)

Pengaruh jumlah gear

H0: Faktor jumlah gear(gear) tidak berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)

H1: Faktor jumlah gear(gear) berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)

Interaksi antara jumlah silinder dan jumlah gigi

H0: Interaksi antara jumlah silinder(cyl) dan jumlah gear(gear) tidak berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)

H1: Interaksi antara jumlah silinder(cyl) dan jumlah gear(gear) berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)

Statistik Uji:

cyl <- as.factor(data$cyl)
gear <- as.factor(data$gear)
manova <- manova(cbind(data$qsec, data$drat, data$wt) ~ data$cyl * data$gear, data = data)
summary(manova)

Kriteria Uji:

Jika nilai p-value < 𝛼, maka H0 ditolak

Keputusan:

Karena nilai p-value cyl (1,991e-12) < 𝛼, maka H0 ditolak

Karena nilai p-value gear (5,921e-05) < 𝛼, maka H0 ditolak

Karena nilai p-value cyl:gear (0,4983) < 𝛼, maka H0 diterima

Kesimpulan:

Dengan taraf signifikansi 5% dapat disimpulkan,

  1. Jumlah silinder(cyl) berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)
  2. Jumlah gear(gear) berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)
  3. Interaksi antara jumlah silinder(cyl) dan jumlah gear(gear) tidak berpengaruh terhadap rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt)

Uji Lanjut

Hipotesis:

H0: Faktor tidak berpengaruh secara signifikan terhadap vektor yang diamati

H1: Faktor berpengaruh secara signifikan terhadap vektor yang diamati

Statistik Uji:

summary.aov(manova)

Kriteria Uji:

Jika nilai p-value < 𝛼, maka H0 ditolak

Keputusan:

Response Kelompok P-Value Keputusan
1 (qsec) cyl 4,007e-06 Tolak H0
gear 5,501e-06 Tolak H0
cyl:gear 0,25 Terima H0
2 (drat) cyl 7,13e-07 Tolak H0
gear 0,0009339 Tolak H0
cyl:gear 0,5735723 Terima H0
3 (wt) cyl 8,995e-08 Tolak H0
gear 0,04735 Tolak H0
cyl:gear 0,99084 Terima H0

Kesimpulan:

Dengan taraf signifikansi 5% dapat disimpulkan,

  1. Jumlah silinder dan gear dari mobil secara signifikan memengaruhi waktu yg dibutuhkan untuk menempuh jarak 1/4 mil
  2. Jumlah silinder dan gear dari mobil secara signifikan memengaruhi rasio poros belakang.
  3. Jumlah silinder dan gear dari mobil secara signifikan memengaruhi berat mobil.
  4. Interaksi antara jumlah silinder(cyl) dan jumlah gear(gear) tidak memengaruhi rata-rata quarter-mile time(qsec), rasio poros belakang(drat), dan berat mobil (wt) secara signifikan.