An efficiency comparison of test statistics for testing homogeneity of variances for non-normally distributed data

Main Article Content

Sukanya Yodnual
Jularat Chumnaul
Korakot Wichitsa-nguan Jetwanna

Abstract

This research aimed to study and compare the efficiency of three test statistics for testing homogeneity of variances,
(Levene’s test, Brown-Forsythe’s test, and Figner-Killeen’s test) when data are not normally distributed. The number
of populations considered in this study was three groups and considered only when sample sizes of all groups were
equal. The distributions considered in this study were Gamma distributions ((α, β) = (2, 2), (3, 2), (4, 2), (6, 2), (10,
2))), Weibull distributions ((α, β) = (2, 6.105), (2, 7.478), (2, 8.635), (2, 10.575), (2, 13.652)), Logistic distributions
((µ, s) = (2, 1.559), (2, 1.910), (2, 2.205), (2, 2.701), (2, 3.487)), and Uniform distributions ((a, b) = (0, 9.798),
(0, 12), (0, 13.856), (0, 16.971), (0, 21.909)). The criteria used to compare the efficiency of proposed test statistics were the ability to control the probability of type 1 error, robustness, and power of a test. In this study, the test statistic that could control the probability of type 1 error and had the highest empirical power was concluded to be the best test statistic. The results showed that Levene’s test performed better than Brown-Forsythe’s test and Figner-Killeen’s test in almost all cases when data followed Logistic and Uniform distributions because it could control the probability of type 1 error and had the higher empirical power. In the case of Weibull distribution, Levene’s test still performed better than other tests when the sample size of each group was 30 or more. Finally, Figner-Killeen’s was the best in all cases when data followed the Gamma distribution.

Article Details

Section
Original Articles

References

ดวงพร หัชชะวณิช. (2557). การเปรียบเทียบความคลาดเคลื่อนชนิดที่ 1 และอำนาจการทดสอบของสถิติทดสอบความเป็นเอกพันธ์ของความแปรปรวน. Journal of Science Ladkrabang, 23(1), 17–28.

วรางคณา เรียนสุทธิ์. (2561). การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของสถิติทดสอบอิงพารามิเตอร์ สำหรับการทดสอบภาวะความเท่ากันของความแปรปรวน. Naresuan University Journal: Science and Technology (NUJST), 26(3), 170-180.

วรางคณา เรียนสุทธิ์. (2562). การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของสถิติทดสอบไม่อิงพารามิเตอร์สำหรับการทดสอบภาวะความเท่ากันของความแปรปรวน. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี, 21(2), 163–170.

สายชล สินสมบูรณ์ทอง. (2561). การเปรียบเทียบประสิทธิภาพความเท่ากันของความแปรปรวนประชากร 3 กลุ่ม ภายใต้การแจกแจงที่มีความโด่งมากและความเบ้มาก. Thai Science and Technology Journal, 721–738.

Brown, M. B., & Forsythe, A. B. (1974). Robust tests for the equality of variances. Journal of the American Statistical Association, 69(346), 364–367. https://doi.org/10.2307/2285659

Bradley, J. V. (1978). Robustness?. British Journal of Mathematical and Statistical Psychology, 31(2), 144–152. https://doi.org/10.1111/j.2044-8317.1978.tb00581.x

Cochran, W. G. (1952). The test of goodness of fit. The Annals of Mathematical Statistics, 23(3), 315-345. https://doi.org/10.1214/aoms/1177729380

Conover, W. J., Johnson, M. E., & Johnson, M. M. (1981). A comparative study of tests for homogeneity of variances, with applications to the outer continental shelf bidding data. Technometrics, 23(4), 351–361. https://doi.org/10.1080/00401706.1981.10487680

Levene, H. (1960). Robust tests for equality of variances. Contributions to Probability and Statistics, 278–292.

Lim, T. S., & Loh, W. Y. (1996). A comparison of tests of equality of variances. Computational Statistics and Data Analysis, 22, 287-301. doi:10.1016/0167-9473(95)000 54-2

Niu, X. (2004). Statistical procedures for testing homogeneity of water quality parameters. Department of Statistics Florida State University Tallahassee.

Wang, Y., de Gil, P.R., Chen, Y. Kromrey, J. D., Kim, E. S., Pham, T., Nguyen, D., & Romano, J. L. (2017). Comparing the performance of approaches for testing the homogeneity of variance assumption in one-factor ANOVA models. Educational and Psychological Measurement, 77(2), 305–329. https://doi.org/10.1177/0013164416645162