Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit

Department of Mathematics and Statistics

Assignment 1

STAT 345: Design and Analysis ofExperiments

2021-2022 Regular Session, Term 2

Problem 1 (30 points)

Four different designs for a digital computer circuit are being studied in order to compare the amount of noise present. The following data have been obtained: 

Circuit Design                                    Noise Observed

                            1                        19                20                 19                 30                8

                            2                        80                61                 73                 56                80


                            3                        47                26                 25                 35                50

                            4                        95                46                 83                 78                97



(a)   Is the amount of noise present the same for all four designs? Use  = 0.05.

(b)   Compute a 99% confidence interval ofthe mean of circuit design 3.

(c)   Compute a 95% confidence interval estimate of the mean difference between circuit designs 4 and 3. Is the amount of noise present the same for designs 3 and 4? Use  = 0.05.

(d)   Test all pairs ofmeans using the Fisher LSD method with  = 0.05.

(e)   Analyze the residuals from this experiment. Are the analysis ofvariance assumptions satisfied?          (f)    Which circuit design would you select for use? Low noise is best. [Hint: Figure out which designs

produce lower mean values of noise. Use (d) to check whether or not these designs differ significantly. Finally, make recommendation.]

 

Problem 2 (20 points)

The response time in milliseconds was determined for three different types of circuits that could be used in an automatic valve shutoff mechanism. The results from a completely randomized experiment are shown in the following table:

Circuit Type

Response Time

            1                       9                   12                 10                   8                      15

            2                       20                  21                 23                  17                     30

            3                        6                   5                   8                   16                       7


 

(a)   Test the hypothesis that the three circuit types have the same response time. Use  = 0.01. (b)   Use Tukey’s test to compare pairs oftreatment means. Use  = 0.01.

(c)   If you were the design engineer and you wished to minimize the response time, which circuit type would you select?

 

Problem 3 (20 points)

We want to compare the effectiveness of two different pesticides, A and B, both applied in two different forms: spray (A1 and B1 ) and powder (A2 and B2). A control (that is, no pesticide), C, is included in the experiment in order to establish any effectiveness of the pesticides at all. Thus we have altogether 5 treatments: C, A1, A2, B1, B2, and each treatment is applied randomly to 2 uniformly infested plots of land. The data are given as follows:


Pesticides                                             Observations                                         Mean

C                       12.8                       13.9                                 13.35

A1                     18.5                       17.9                                  18.20
A2                     12.3                       14.0                                  13.15
B1                     19.5                       18.7                                  19.10
B2                     15.3                       15.8                                  15.55

The aim of the experiment and the “structure” of the treatments suggest the following comparisons:

i)   control vs. pesticides,

ii)   pesticide A vs. pesticide B,

iii)   application A1 vs. A2,

iv)   application B1 vs. B2,

v)   spray vs. power,

vi)   A1 vs. B1,

vii)   A2 vs. B2.

 

(a)   Define orthogonal contrasts for (i)-(iv), and carry out an orthogonal contrast analysis.              (b)   Define orthogonal contrasts for (i) and (v)-(vii), and carry out an orthogonal contrast analysis.

(c)   Write a short paragraph to summarize your findings.

 

 

Problem 4 (20 points)

A manufacturer suspects that the batches of raw material furnished by her supplier differ significantly in calcium content.   There are a large number of batches currently in the warehouse.   Five of these are randomly selected for study. A chemist makes five determinations on each batch and obtains the following data: 

Batch 1        Batch 2        Batch 3        Batch 4        Batch 5


                                      23.46           23.59          23.51           23.28           23.29
                                      23.48           23.46          23.64           23.40           23.46
                                      23.56           23.42          23.46           23.37           23.37
                                      23.39           23.49          23.52           23.46           23.32
                                      23.40           23.50          23.49           23.39           23.38


 

(a)   Is there significant variation in calcium content from batch to batch? Use = 0.05. (b)   Estimate the components ofvariance.

(c)   Find a 95 percent confidence interval for /( + 2) and comment.

(d)   Analyze the residuals from this experiment. Are the basic analysis ofvariance assumptions satisfied?