structural equation modeling: special topics...latent ancova, latent covariate group 1 group 2 1...

29
Structural Equation Modeling: Special Topics Gregory Hancock, Ph.D. Upcoming Seminar: May 13-15, 2021, Remote Seminar

Upload: others

Post on 18-Feb-2021

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • Structural Equation Modeling: Special Topics

    Gregory Hancock, Ph.D.

    Upcoming Seminar: May 13-15, 2021, Remote Seminar

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    LATENTM EANSMODELS

    ©

    Go Introduction; Group Code AnalysisMeasured Mean StructureLatent Mean Structure for Between‐Subjects Designs

    Go

    Go

    Structured Means Models for Within‐Subjects Designs

    Means Modeling ExtensionsSummary and Supplemental 

    Readings

    GoGoGo

    ©

    Measurement error leads to:underestimation of the standardized effect size;decreased power to detect treatment/group differences.

    Introduction:Measurement error and Effect Size

    Diet 1 Diet 2

    Y

    Y2Y1Y

    d

    T

    T2T1T

    dTrue weight

    Measured weight

    ©

    Measuredoutcomevariable

    Group membershipvariable

    ?

    Residual(prediction and

    measurement error)

    Introduction:GLM/ANOVA Outcome

    1

    2

    3

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    Group membershipvariable

    ?

    Residual(just prediction error)

    Latentvariable

    Measuredoutcomevariable

    measurementerror

    Introduction:Desired GLM/ANOVA Outcome

    ©

    To diminish the unreliability problem, the ANOVA paradigm can be circumvented: Population differences in the means of a latent variable can be modeled. For example …… Do 9th grade boys and girls differ in their Mathematics Proficiency, the latent variable believed to underlie scores on the Mathematics, Problem Solving, and Procedure subtests of the Stanford Achievement Test 9?

    SATmathMath‐Prof SATprob

    SATproc

    Introduction:Example Research Question

    ©

    Similar to conducting a regression analysis with a dummy‐coded predictor to address an ANOVA‐type question: 

    the outcome variable now is a latent factor, not a measured variable;the analysis is conducted on a combined data set; homogeneity of dispersion across groups must be assumed; mean values on measured variables are not explicitly required.

    Group Code Analysis

    Special case of MIMIC (Multiple‐Indicator, MultIple‐Cause) modeling

    F

    4

    5

    6

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    This method assumes invariance of all covariance structure parameters, down to the last error variance.

    Structured means analysis, although more complex, is also more flexible.The structured means analysis approach to assessing latent group differences uses separate group data, inferring a latent mean difference directly from differences in the observed means.

    Group Code Analysis vs.Structured Means

    FThe group code approach uses combined group data, inferring a latent mean difference by the degree of relation of the group code (dummy) variable to the measured outcomes. 

    ©

    Structured Means Analysis

    © Measured Mean Structure:A simple regression example

    b21E2V2V1

    V2 = b21V1 + E2

    V2 = aV2(1) + b21V1 + E2

    b21E2V2V1

    aV11

    aV1 is a mean

    “structural equation”

    aV2 is an intercept term

    aV2

    V2 = aV2 + b21V1 + E2

    7

    8

    9

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Measured Mean Structure:Mplus Syntax

    b21E2V2satmath

    V1tgoal

    1aV1 aV2

    Data from n=1000 9th grade girls on task goal orientation (tgoal) and Stanford Achievement Test math score (satmath).

    DATA:FILE IS simple_data.csv;

    VARIABLE:NAMES ARE tgoal satmath;

    MODEL:satmath ON tgoal;tgoal; satmath; [tgoal]; [satmath];

    OUTPUT:SAMPSTAT STDYX;

    default

    © Measured Mean Structure:Mplus Output

    MODEL FIT INFORMATIONChi-Square Test of Model Fit

    Value 0.000Degrees of Freedom 0P-Value 0.0000

    RMSEA (Root Mean Square Error Of Approximation)Estimate 0.00090 Percent C.I. 0.000 0.000Probability RMSEA

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Measured Mean Structure:Mplus Output / SPSS Output

    Two-TailedEstimate S.E. Est./S.E. P-Value

    SATMATH ONTGOAL -1.428 0.920 -1.553 0.120

    InterceptsSATMATH 690.063 3.259 211.711 0.000

    STDYX StandardizationTwo-Tailed

    Estimate S.E. Est./S.E. P-ValueSATMATH ON

    TGOAL -0.049 0.032 -1.555 0.120

    ©

    Structural equationsV1 =               bV1F1F1 + E1

    V2 =               bV2F1F1 + E2

    V3 =                1 F1 + E3

    aV3

    aV3(1)+

    represents the latent/factor mean

    1

    aV1(1)+ aV1

    aV2(1)+

    aV2

    F1 = aF1(1) + D1

    aF1 1 D1 cD1

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV1F1 bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3

    cE1 cE2 cE3

    Latent Mean Structure:A simple one‐factor example

    ©

    aV31

    aV1 aV2

    aF1 1 D1 cD1

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV1F1 bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3

    cE1 cE2 cE3

    Two Equivalent Representations

    aV31

    aV1 aV2

    aF1

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV1F1 bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3

    cE1 cE2 cE3

    cF1

    13

    14

    15

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    Model‐Implied Covariance Matrix

    E3F1F1V2F1F1V1F1

    E2F121V2FF1V2F1V1F1

    E1F12V1F1

    cccbcbccbcbb

    ccb

    Model‐Implied Covariance Matrix with Six Unknowns

    aV31

    aV1 aV2

    aF1

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV1F1 bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3

    cE1 cE2 cE3

    Structural equationsV1 =               bV1F1F1 + E1

    V2 =               bV2F1F1 + E2

    V3 =                1 F1 + E3aV3(1)+

    aV1(1)+

    aV2(1)+

    cF1

    ©

    Model‐Implied Mean Vector

    Model‐Implied Mean Vector with Four Additional Unknowns

    F1V3F1V2F1V2F1V1F1V1 aaabaaba

    aV31

    aV1 aV2

    aF1

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV1F1 bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3

    cE1 cE2 cE3

    Structural equationsV1 =               bV1F1F1 + E1

    V2 =               bV2F1F1 + E2

    V3 =                1 F1 + E3aV3(1)+

    aV1(1)+

    aV2(1)+

    cF1

    ©

    Observed covariance matrix

    233231

    2221

    21

    sssss

    s=

    9 equations:  6 (covariance structure) + 3 (mean structure)10 unknowns: 6 (covariance structure) + 4 (mean structure)

    Thus, the mean structure currently is under‐identified.

    Model‐implied covariance matrix

    E3F1F1V2F1F1V1F1

    E2F12V2F1F1V2F1V1F1

    E1F12V1F1

    cccbcbccbcbb

    ccb

    Solving for the Unknown Parameters:An Identification Problem

    Observed mean vector

    V3V2V1=Model‐implied mean vector

    F1V3F1V2F1V2F1V1F1V1 aaabaaba

    16

    17

    18

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    When comparing means across two groups it is assumed, at least initially, that

    loadings are equal groups/time (i.e., that equal amounts of change in the factor lead to equal amounts of changein the indicators) andintercepts are equal across groups/time (i.e., that equal amounts of the factor lead to equal amounts of the indicators). 

    Solving the Identification Problem—Partially

    ©

    0

    aV1

    V1

    F1

    same loadingsame intercept

    0

    aV1

    V1

    F1

    same loadingdifferent intercept

    0

    aV1

    V1

    F1

    different loadingdifferent intercept

    Solving the Identification Problem—Partially

    ©

    These initial assumptions of invariant loadings and intercepts help, partially, to solve the under‐identification problem in the means portion of the model because now there are fewer unconstrained parameters to estimate.They will be testable (to a point).

    Solving the Identification Problem—Partially

    19

    20

    21

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    AaF1

    1 1

    Group A Group B

    BaF1

    =bV1F1 =bV1F1

    =aV1 =aV1=aV2 =aV2=aV3 =aV3

    BcE1 BcE2 BcE3AcE1 AcE2 AcE3

    =bV2F1=bV2F1

    1 1 1

    V1

    F1

    V2 V3

    E1 E2 E3

    1

    1 1 1

    V1

    F1

    V2 V3

    E1 E2 E3

    1

    The Constrained Means Model Across Two Groups

    AcF1 BcF1

    ©

    0

    1 1

    Group A Group B

    BaF1

    =bV1F1 =bV1F1

    =aV1 =aV1=aV2 =aV2=aV3 =aV3

    BcE1 BcE2 BcE3AcE1 AcE2 AcE3

    =bV2F1=bV2F1

    1 1 1

    V1

    F1

    V2 V3

    E1 E2 E3

    1

    1 1 1

    V1

    F1

    V2 V3

    E1 E2 E3

    1

    Assessing Latent Mean Differencesby Using a Reference Group

    AcF1 BcF1

    ©

    1.14725.9917.11460.15757.1420

    3.2105S

    means = 709.47    696.67      669.17

    9.15307.10175.11927.16255.1503

    0.2323S

    means = 692.36    680.63     654.31

    Girls (nF = 1,000)SATvoc   SATcomp   SATlang

    Boys (nM = 1,000)SATvoc    SATcomp   SATlang

    Do Boys and Girls Differ onMean Latent Reading Proficiency?

    SATvoc

    Read‐Prof SATcomp

    SATlang

    22

    23

    25

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    Girls (nF = 1,000) Boys (nM = 1,000)

    I. Are Factor Loadings Invariant?

    SATvoc

    Read‐Prof SATcomp

    SATlang

    SATvoc

    Read‐Prof SATcomp

    SATlang1

    =bV1F1

    =bV2F1

    1

    =bV1F1

    =bV2F1

    First, use a multi‐group CFA to assess the measurement model fit across groups. Here, data‐model fit is good with the loadings constrained to be equal across groups. 

    If a loading were judged to be noninvariant (e.g., through modification indices), its constraint should be released.

    ©

    Second, impose a model with mean structure and assess the intercept constraints (but do not impose intercept constraints on variables whose loadings are not constrained). 

    II. Are Intercepts Invariant?

    0Girls

    Read‐Prof

    V1 V2 V3

    1=bV1F1 =bV2F1

    =aV1 =aV2

    =aV31 FcF1

    MaF1 Read‐Prof

    Boys

    V1 V2 V3

    1=bV1F1 =bV2F1

    =aV1 =aV2

    =aV31 McF1

    If an intercept is judged to be noninvariant (e.g., through modification indices), its constraint should be released.

    ©

    14 parameters

    =bV1F1=bV2F1

    loadings

    FcE1FcE2FcE3

    FcF1

    McE1McE2McE3

    McF1

    variances

    From covariance structure:10 unknown parameters

    =aV1=aV2=aV3

    intercepts

    MaF1 latent mean

    From mean structure: 4 unknown parameters

    The Unknown Parameters

    26

    27

    28

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    Model‐implied covariance matrices

    Observed covariance matrices

    Estimating the Covariance Structure

    12 equations

    23F32F31F

    22F21F

    21F

    sssss

    s

    E3FF1FF1FV2F1F1FV1F1

    E2FF1F2V2F1F1FV2F1V1F1

    E1FF1F2V1F1

    cccbcbccbcbb

    ccb

    =Girls

    23M32M31M

    22M21M

    21M

    sssss

    s

    E3MF1MF1MV2F1F1MV1F1

    2MF1M2V2F1F1MV2F1V1F1

    E1MF1M2V1F1

    cccbcbccbcbb

    ccb

    E =Boys

    ©

    Model‐implied mean vectors

    Observed mean vectors

    Estimating the Mean Structure

    6 equations

    Thus,  u =  18 = 12 (covariance structure) + 6 (mean structure)t =  14 parameters to be estimateddf =  u – t = 18 – 14 = 4

    = )0()0()0( V3V2F1V2V1F1V1 ababa V3V2V1 FFFGirls

    Boys V3V2V1 MMM )()()( F1MV3F1MV2F1V2F1MV1F1V1 aaabaaba =

    ©

    The Model for the Software

    0Girls

    rprof

    satvoc

    1=bV1F1 =bV2F1

    =aV1 =aV2

    =aV31

    MaF1rprof

    Boys

    1=bV1F1 =bV2F1

    =aV1 =aV2

    =aV31

    satcomp satlang satvoc satcomp satlang

    29

    30

    31

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Running Mplus:Model Syntax (separate data files)

    DATA:FILE (female) IS means_data_girls.txt;FILE (male) IS means_data_boys.txt;

    VARIABLE:NAMES ARE satvoc satcomp satlang;

    MODEL:rprof BY satvoc* satcomp* satlang@1;

    MODEL female:[rprof@0];

    MODEL male:[rprof];

    OUTPUT:sampstat modindices(3.841);

    © Running Mplus:Model Syntax (combined data file)

    DATA:FILE IS means_data_girls_boys.txt;

    VARIABLE:NAMES ARE gender satvoc satcomp satlang;GROUPING IS gender(1=female 2=male);

    MODEL:rprof BY satvoc* satcomp* satlang@1;

    MODEL female:[rprof@0];

    MODEL male:[rprof];

    OUTPUT:sampstat modindices(3.841);

    ©

    Generally ill‐advised unless a null model is computed separately and comparative indices are hand‐derived.

    Running Mplus:Data‐model fit 

    MODEL FIT INFORMATIONChi-Square Test of Model Fit

    Value 5.174Degrees of Freedom 4P-Value 0.2699

    Chi-Square Contributions From Each GroupGIRLS 2.142BOYS 3.031

    RMSEA (Root Mean Square Error Of Approximation)Estimate 0.01790 Percent C.I. 0.000 0.053Probability RMSEA

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    Two-TailedEstimate S.E. Est./S.E. P-Value

    RPROF BYSATVOC 1.433 0.038 38.079 0.000SATCOMP 1.240 0.033 38.104 0.000SATLANG 1.000 0.000 999.000 999.000

    MeansRPROF 0.000 0.000 999.000 999.000

    InterceptsSATVOC 710.029 1.410 503.654 0.000SATCOMP 696.598 1.220 570.964 0.000SATLANG 668.183 1.101 606.882 0.000

    VariancesRPROF 798.589 51.525 15.499 0.000

    Residual VariancesSATVOC 463.593 39.922 11.612 0.000SATCOMP 345.174 29.923 11.536 0.000SATLANG 672.466 35.147 19.133 0.000

    Running Mplus:Parameter estimates (girls)

    ©

    Two-TailedEstimate S.E. Est./S.E. P-Value

    RPROF BYSATVOC 1.433 0.038 38.079 0.000SATCOMP 1.240 0.033 38.104 0.000SATLANG 1.000 0.000 999.000 999.000

    MeansRPROF -12.816 1.383 -9.266 0.000

    InterceptsSATVOC 710.029 1.410 503.654 0.000SATCOMP 696.598 1.220 570.964 0.000SATLANG 668.183 1.101 606.882 0.000

    VariancesRPROF 838.099 54.031 15.512 0.000

    Residual VariancesSATVOC 575.527 44.982 12.795 0.000SATCOMP 336.133 31.306 10.737 0.000SATLANG 720.011 37.711 19.093 0.000

    Running Mplus:Parameter estimates (boys)

    ©

    Model 2 = 5.17, df = 4, p = 0.27

    RMSEA = 0.017,  CI: (.00, .053)

    Read‐Prof

    0

    Girls

    798.591‐12.82* Read‐

    Prof

    Boys

    838.101

    Do Boys and Girls Differ onMean Latent Reading Proficiency?

    The fit results implicitly support intercepts’ invariance across groupsThe mean latent reading proficiency is statistically significantly higher for girls than for boys.

    *p

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    Estimated standardized effect size:

    1F

    1FM

    1F

    1FM1FF

    ˆˆ

    ˆˆˆˆ

    ca

    caa

    d

    45.

    )10001000()10.838(1000)59.798(1000

    82.12ˆ

    d

    Estimated Standardized Effect Size:Hancock (2001)

    MF

    1FMM1FFF1F

    )ˆ()ˆ(ˆnn

    cncnc

    = pooled variance estimate of F1

    ©

    latent Reading Proficiency continuum

    Girls are, on average, almost half a standard deviation higher than boys on the latent Reading Proficiency continuum.

    Boys Girls

    How Much do Boys and Girls Differ on Mean Latent Reading Proficiency?

    © Side Note:Graphic Representation of Latent Effect Size

    LATENT STRESS CONTINUUM

    NL US

    38

    39

    40

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    Conduct structured means model to assess the latent mean difference between Chinese and Korean adults on English Reading.

    Data were collected on three measured indicators per factor from n = 86 Chinese adults and n = 96 Korean adults.Does there appear to be acceptable data‐model fit across both groups?Which group appears to be higher on average on the latent construct? Is the group difference statistically significant? How many standard deviations would you estimate separate the population means along the latent continuum? That is, what is the estimated standardized effect size? [This is a hand calculation.]Start with the partial syntax file 

     

    Structured Means Analysis:Hands‐on Exercise

    ©

    The ModelKoreanChinese

    aF1F1

    V1 V2 V3

    1

    =bV3F1=bV2F1

    =aV1 =aV2

    =aV31

    0F1

    V1 V2 V3

    1

    =bV3F1=bV2F1

    =aV1 =aV2

    =aV31

    STOP

    © Running Mplus:Data‐model fit 

    MODEL FIT INFORMATIONChi-Square Test of Model Fit

    Value 2.675Degrees of Freedom 4P-Value 0.6137

    RMSEA (Root Mean Square Error Of Approximation)Estimate 0.00090 Percent C.I. 0.000 0.132Probability RMSEA

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Running Mplus:Unstandardized parameter estimates 

    Two-TailedEstimate S.E. Est./S.E. P-Value

    Group CHINESEREAD BY

    READ1 1.000 0.000 999.000 999.000READ2 1.001 0.061 16.516 0.000READ3 0.900 0.059 15.252 0.000

    MeansREAD 0.000 0.000 999.000 999.000

    InterceptsREAD1 16.208 0.720 22.521 0.000READ2 17.335 0.724 23.932 0.000READ3 18.180 0.676 26.898 0.000

    VariancesREAD 37.287 6.810 5.475 0.000

    © Running Mplus:Unstandardized parameter estimates 

    Two-TailedEstimate S.E. Est./S.E. P-Value

    Group KOREANREAD BY

    READ1 1.000 0.000 999.000 999.000READ2 1.001 0.061 16.516 0.000READ3 0.900 0.059 15.252 0.000

    MeansREAD 2.948 0.927 3.178 0.001

    InterceptsREAD1 16.208 0.720 22.521 0.000READ2 17.335 0.724 23.932 0.000READ3 18.180 0.676 26.898 0.000

    VariancesREAD 32.034 5.605 5.716 0.000

    ©

    Estimated standardized effect size:

    1F

    1

    ˆˆˆ

    cad F

    499.

    )9686()03.32(96)29.37(86

    95.2ˆ

    d

    Computing the EstimatedStandardized Effect Size

    KC

    1FKK1FCC1F

    )ˆ()ˆ(ˆnn

    cncnc

    = pooled variance estimate of F1

    44

    45

    46

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    latent English Reading Ability continuum

    Korean native speakers are, on average, about .50 of a standard deviation higher than Chinese native speakers on the latent English Reading Ability continuum.

    Chinese Korean

    How Much do Chinese & Korean AdultsDiffer on Latent English Reading Ability?

    ©

    Similar analyses with other latent outcomes yielded the following results:

    d≈.63 on latent English Listening Ability.d≈.26 on latent English Speaking Ability (NS).d≈.26 on latent English Writing Ability (NS).

    How Much do Chinese & Korean AdultsDiffer on Other Factors?

    Would it be possible to do all four outcomes (reading, listening, speaking, writing) simultaneously?

    © Can We Do Multiple Factors at Once?Four‐factor CFA model, with mean structure

    read1 read3read2

    READ

    list1 list3list2

    LIST

    speak1 speak3speak2

    SPEAK

    write1 write3write2

    WRITE

    10 0

    00

    1 1 1 1

    Reference group:Chinese

    47

    48

    49

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    read1 read3read2

    READ

    list1 list3list2

    LIST

    speak1 speak3speak2

    SPEAK

    write1 write3write2

    WRITE

    1

    loadings and interceptsconstrained across groups

    1 1 1 1

    Non‐reference group:Korean

    Can We Do Multiple Factors at Once?Four‐factor CFA model, with mean structure

    © Running Mplus:Model Syntax 

    DATA:FILE (chinese) IS chinese_means.txt;FILE (korean) IS korean_means.txt;

    VARIABLE:NAMES ARE read1-read3 list1-list3

    speak1-speak3 write1-write3;MODEL:read BY read1-read3; list BY list1-list3;speak BY speak1-speak3; write BY write1-write3;read1-read3 PWITH list1-list3;read1-read3 PWITH speak1-speak3;read1-read3 PWITH write1-write3;list1-list3 PWITH speak1-speak3;list1-list3 PWITH write1-write3;speak1-speak3 PWITH write1-write3;

    © Running Mplus:Model Syntax (cont.) 

    MODEL chinese:[read@0]; [list@0]; [speak@0]; [write@0];

    MODEL korean:[read]; [list]; [speak]; [write];

    OUTPUT:sampstat modindices(3.841);

    50

    51

    52

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Mean Structure Modeling Extensions:More Than Two Groups

    Group kGroup 1

    1

    =bV3F1=bV2F1

    1

    =bV3F1=bV2F1

    kaF1F1

    0F1

    V1 V2 V3

    E1 E2 E3

    =aV1 =aV2

    =aV3

    V1 V2 V3

    E1 E2 E3

    =aV1 =aV2

    =aV31 1

    ……

    ©

    2aF1

    Mean Structure Modeling Extensions: Latent ANCOVA, Measured Covariate

    Group 2Group 1

    1

    =bV3F1=bV2F1

    1

    =bV3F1=bV2F1

    F1 D10

    F1 D1

    V1 V2 V3

    =aV1 =aV2

    =aV3

    V1 V2 V3

    =aV1 =aV2

    =aV31 1

    cov. cov.

    The path from the pseudo‐variable (1) to the factor is the test of latent mean differences above and beyond the measured covariate; the assumption of homogeneity of slope is testable in this model.

    ©

    2aF1

    cov. cov.

    Mean Structure Modeling Extensions: Latent ANCOVA, Latent Covariate

    Group 2Group 1

    1

    =bV3F1=bV2F1

    1

    =bV3F1=bV2F1

    F1 D10

    F1 D1

    V1 V2 V3

    =aV1 =aV2

    =aV3

    V1 V2 V3

    =aV1 =aV2

    =aV31

    The path from the pseudo‐variable (1) to the outcome factor is the test of latent mean differences above and beyond the latent covariate; the assumption of homogeneity of slope is testable in this model.

    1

    53

    54

    55

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Mean Structure Modeling Extensions:What About MANOVA?

    MANOVA: is often mistakenly used when researchers really should be using a latent means model;is a measured variable model, not a latent variable model, seeking population differences on any measured variable or linear combination of measured variables; makes strong assumptions about homogeneity of dispersion across populations;can be conducted better within the SEM framework (if you still insist on conducting something like a MANOVA).

    © Mean Structure Modeling Extensions:MANOVA Using Structured Means Analysis

    Group 2Group 1

    V1 V2 V3

    =aV1 =aV2

    =aV3

    V1 V2 V3

    =aV1 =aV2

    =aV31 1

    The 2 for the above model, with intercept constraints, corresponds to the omnibus MANOVA test, but without requiring the assumption of homogeneity of dispersion.

    ©

    The 2 for this model, with intercept constraints, corresponds to the between‐subjects omnibus test of means, but without requiring homogeneity of variance.  It has also been shown to outperform ANOVA and adjusted forms of ANOVA (Fan & Hancock, 2012).

    =aV1

    1

    V1

    Same measured variable at different points in time, or under different conditions:

    =aV1

    1

    V1

    ……

    Mean Structure Modeling Extensions:ANOVA Using Structured Means Analysis

    56

    57

    58

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    Does a population differ with respect to the average amount of a particular latent construct across time (or, more generally, across conditions)?Do populations of matched individuals (e.g., mothers/daughters) differ with respect to the average amount of a particular latent construct?

    Repeated Measure Means Models:Latent Variable Research Questions

    E6V6

    F2 E5V5E4V4

    E3 V3

    F1E2 V2E1 V1

    ©

    cF1

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV3F1bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV2F1

    E11E2

    1E3

    cF1

    bV3F11

    aV31

    aV1 aV2

    0aV3

    aV1 aV2

    aF11

    Between subjects

    = == =

    = == =

    = =

    Between vs. Within Subjects Designs

    ©

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV3F1bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3E1 E2 E3

    cF2F1

    cF1

    = =

    V4

    F2

    V5 V6

    1

    bV5F2

    E41E5

    1E6

    cF2

    bV6F21 = =

    Repeated Measure Designs:Covariance Structure

    59

    60

    61

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV3F1bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3

    V4

    F2

    V5 V6

    1

    bV5F2

    E41E5

    1E6

    cF2

    bV6F21

    E1 E2 E3

    cF2F1

    1cF1 aV1

    aV2 aV3

    aV6

    aV5aV4

    = =

    ====

    = == =

    Repeated Measure Designs:Mean Structure

    ©

    = 0

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV3F1bV2F1

    E1

    1

    1E2

    1E3

    V4

    F2

    V5 V6

    1

    bV5F2

    E41E5

    1E6

    cF2

    bV6F21

    E1 E2 E3

    cF2F1

    1cF1

    aF2aF1aV1

    aV2 aV3

    aV6

    aV5aV4

    = =

    ====

    = == =

    Repeated Measure Designs:Mean Structure

    ©

    = 0

    V1

    F1

    V2 V3

    1

    bV3F1bV2F1

    E11E2

    1E3

    V4

    F2

    V5 V6

    1

    bV5F2

    E41E5

    1E6

    cF2

    bV6F2

    E1 E2 E3

    11

    aF2aF1aV1

    aV2 aV3

    aV6

    aV5aV4

    = =

    ====

    = == =

    Repeated Measure Designs:Mean Structure (alternative)

    bV1F1 bV4F2= =

    62

    63

    64

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Duncan & Stoolmiller (1993) Example:Model Set‐up

    V1 V2 V3

    bV3F1bV2F1

    V4 V5 V6

    bV5F2

    cF2

    bV6F2

    cF2F1

    1aF20

    socsupp1 socsupp2aV1

    aV2 aV3

    aV6

    aV5aV4

    = =

    ====

    = == =1

    cF1

    1

    ©

    1676.819.719.640.612.1680.514.620.464.

    1621.616.672.1752.819.

    1812.1

    R

    n = 84

    84.289.163.274.276.146.2s 12.1014.1203.1190.983.1196.10m

    Duncan & Stoolmiller (1993) Example:Summary Statistics

    © Running Mplus:Model Syntax

    DATA:FILE IS repeated_means.txt;TYPE IS MEANS STD CORR;NOBS IS 84;

    VARIABLE:NAMES ARE v1-v6;

    MODEL:socsupp1 BY v1

    v2 (a)v3 (b);

    socsupp2 BY v4v5 (a)v6 (b);

    v1-v3 PWITH v4-v6;

    65

    66

    67

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    [v1] (c); [v4] (c);[v2] (d); [v5] (d);[v3] (e); [v6] (e); [socsupp1@0];[socsupp2];

    OUTPUT:sampstat modindices(3.841);

    Running Mplus:Model Syntax (cont.)

    © Running Mplus:Data‐model fit 

    MODEL FIT INFORMATIONChi-Square Test of Model Fit

    Value 11.967Degrees of Freedom 9P-Value 0.2152

    RMSEA (Root Mean Square Error Of Approximation)Estimate 0.06390 Percent C.I. 0.000 0.146Probability RMSEA

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Exercise Behavior Means Example:Key Results

    5.6675.331

    10F1SocialSupport

    F2SocialSupport

    4.136

    .184NS

    Model 2=11.97, df=9, p=.22RMSEA=.063; SRMR=0.044

    078.

    )8484()667.5(84)331.5(84

    184.ˆ

    d

    ©

    Conduct a repeated latent means model to assess the latent mean difference from time 1 to time 3 for a sample of Chinese adults on English Ability.

    Data were collected on four measured indicators per factor (reading, listening, speaking, writing) from n = 86 Chinese adults.Researchers have a theoretical reason (due to test administration) that the reading and listening measures’ errors should covary at time 3. Does there appear to be acceptable data‐model fit?Is the latent mean difference from time 1 to time 3 statistically significant? How many standard deviations would you estimate separate time 1 and time 3 along the latent continuum? That is, what is the estimated standardized effect size? [This is a hand calculation.]Start with the partial syntax file 

     

    Repeated Measure Latent Means:Hands‐on Exercise

    © The Model:Constraints not shown

    read1 list1 write1

    1E1

    1

    1E2

    1E4

    read3 list3 write3

    1E5

    1E6

    1E8

    1

    E1 E2

    1ENGLISH1

    (F1)ENGLISH3

    (F2)

    speak1

    1E3

    speak3

    1E7

    STOP

    71

    72

    73

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    © Running Mplus:Data‐model fit 

    MODEL FIT INFORMATIONChi-Square Test of Model Fit

    Value 32.814Degrees of Freedom 20P-Value 0.0354

    RMSEA (Root Mean Square Error Of Approximation)Estimate 0.08690 Percent C.I. 0.023 0.138Probability RMSEA

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    ENGLISH1

    read1 list1 write1speak1

    ENGLISH2

    read2 list2 write2speak2

    ENGLISH3

    read3 list3 write3speak3

    English language testing data from n=170 male non‐native adult speakers taken at three monthly intervals.

    1

    0

    Plus loading and intercept constraints, and error covariances, across common items.

    Mean Structure Modeling Extensions:More than two time points

    ©

    DATA:FILE IS latent_means2_data.txt;

    VARIABLE:NAMES ARE read1-read3 list1-list3

    speak1-speak3 write1-write3;MODEL:

    ENGLISH1 BY read1 list1 (a)speak1 (b)write1 (c);

    ENGLISH2 BY read2 list2 (a)speak2 (b)write2 (c);

    ENGLISH3 BY read3 list3 (a)speak3 (b)write3 (c);

    Mean Structure Modeling Extensions:More than two time points

    ©

    read1 WITH read2-read3; read2 WITH read3;list1 WITH list2-list3; list2 WITH list3;speak1 WITH speak2-speak3; speak2 WITH speak3; write1 WITH write2-write3; write2 WITH write3;[read1-read3] (d);[list1-list3] (e); [speak1-speak3] (f); [write1-write3] (g);

    Mean Structure Modeling Extensions:More than two time points

    77

    78

    79

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    [ENGLISH1@0];[ENGLISH2] (eng2);[ENGLISH3] (eng3);

    MODEL CONSTRAINT:NEW(engdiff);engdiff = eng2 – eng3;

    OUTPUT:SAMPSTAT MODINDICES(3.841);

    Mean Structure Modeling Extensions:More than two time points

    ©

    Chi-Square Test of Model FitValue 108.271Degrees of Freedom 51P-Value 0.0000

    RMSEA (Root Mean Square Error Of Approximation)Estimate 0.08190 Percent C.I. 0.060 0.103Probability RMSEA

  • Latent Means Models

    © 2021  Gregory R. Hancock 

    ©

    =a =a=a

    1

    The 2 for this model, with intercept constraints, corresponds to the repeated measure omnibus test, but without requiring the assumption of sphericity.

    V1 V2 V3

    Same measured variables at different points in time, or under different conditions:

    Mean Structure Modeling Extensions:Repeated ANOVA Using Means Analysis

    ©

    Latent means models allow for inferences about population mean differences at the latent level.By parsing out measurement error, latent means models have more power than the measured variable techniques that they subsume (e.g., MANOVA, ANOVA).Multiple groups, multiple time points, as well as measured and latent covariates, may be accommodated within this analytic framework.Methods of modeling, effect size calculations, power and sample size estimations – exist for simple as well as more complex models.

    Summary

    ©

    Supplemental Readings

    Hancock, G. R. (2004). Experimental, quasi‐experimental, and nonexperimental design and analysis with latent variables. In D. Kaplan (Ed.), SAGE handbook of quantitative methodology for the social sciences (pp. 317‐334). Thousand Oaks, CA: Sage.Thompson, M. S., & Green, S. B. (2013). Evaluating between‐group differences in latent variable means. In G. R. Hancock & R. O. Mueller (Eds.), Structural equation modeling: A second course (2nd ed.) (pp. 163‐218). Charlotte, NC: Information Age Publishing.Sörbom, D. (1974). A general method for studying differences in factor means and factor structures between groups. British Journal of Mathematical and Statistical Psychology, 27, 229‐239.

    83

    84

    85