Modifications for the tukey test procedure and evaluation of the power and efficiency of multiple comparison procedures

Abstract

Multiple pairwise comparison tests of treatment means are of great interest in applied research. Two modifications for the Tukey test were proposed. The power of unilateral and bilateral Student, Waller-Duncan, Duncan, SNK, REGWF, REGWQ, Tukey, Bonferroni, Sidak, unilateral Dunnet statistical tests and the modified tests, Sidak, Bonferroni 1 and 2, Tukey 1 and 2, has been compared using the Monte Carlo method. Data were generated for 600 experiments with eight treatments in a randomized block design, of which 400 had four and 200 eight blocks. The differences between the treatment means in relation to the control were 30%, 20%, 15%, 10%, 5%. Two extra treatments did not differ from the control. A coefficient of variation of 10% and a probability Type I error of α = 0.05 were adopted. The power of all the tests decreased when the differences to the control, decreased. The unilateral and bilateral Student t, Waller-Duncan and Duncan tests showed greater number of significative differences, followed by unilateral Dunnett, modified Sidak, modified Bonferroni 1 and 2, modified Tukey 1, SNK, REGWF, REGWQ, modified Tukey 2, Tukey, Sidak and Bonferroni. There is great loss of efficiency for all tests in relation to the unilateral Student t test for each difference of the treatment to the control, when the differences between means decrease. The modified tests were always more efficient than their original ones.

Testes de comparações múltiplas entre médias de tratamentos são de grande interesse na pesquisa aplicada. Duas propostas de modificação do teste de Tukey são apresentadas e, usando-se simulação pelo método Monte Carlo, foi comparado o poder dos testes estatísticos: Student unilateral e bilateral, Waller-Duncan, Duncan, SNK, REGWF, REGWQ, Tukey, Bonferroni, Sidak, Dunnet unilateral, e dos testes modificados de Sidak, Bonferroni 1 e 2 e Tukey 1 e 2. Foram gerados dados para 600 experimentos em um delineamento casualizado em blocos com oito tratamentos, sendo 400 com quatro repetições e 200 com oito repetições. Foram adotados coeficiente de variação de 10% e erro tipo I com probabilidade α = 0.05. As diferenças entre as médias dos tratamentos e o controle foram de 30%, 20%, 15%, 10%, 5%; sendo, ainda incluídos, dois tratamentos que, parametricamente, não diferiram da média do controle. Para todos os testes, o poder decresceu quando as diferenças das médias em relação à média do controle decresceram; pela ordem, t de Student unilateral, t de Student bilateral e Waller-Duncan apresentaram maior número de diferenças significativas; seguindo-se Duncan, Dunnett unilateral, Sidak modificado e Bonferroni modificados 1 e 2 e Tukey modificado 1, SNK, REGWF, REGWQ, Tukey modificado 2 e os testes de Tukey, Sidak e Bonferroni. Houve grande perda de eficiência para todos os testes em relação ao teste t de Student unilateral, usado para comparar cada tratamento com o controle, quando o valor da diferença entre médias diminui. Os testes modificados foram sempre mais eficientes do que os respectivos testes originalmente propostos.