当在试验中考虑的因素只有一个时，则称该试验为单因素试验。单因素试验资料也被称为单向分组资料。该类试验假设有 k 个独立样本，每样本皆有 n 个观察值，该资料就叫作具有 kn 个观察值的单向分组资料，其数据模式见表5-1所示。
表5-1 kn 个观察值的单向分组资料的模式
方差分析采用的方法为 F 测验。设总变异的平方和为 SS T ，其由两部分组成，一部分是样本（处理）间的平方和 SS t ，另一部分为随机误差平方和（或样本内平方和） SS e ，于是有 SS T = SS t + SS e 。
其中
根据平方和可以获得样本间和样本内的方差（均方），分别为：
其中 df t 和 df e 分别为样本间和样本内的自由度，分别为（ k -1）和 k （ n -1），则根据样本间和样本内的方差可以获得 F 统计数，计算方法为：
如果样本平均数间的变异并不显著大于样本内（随机误差的变异），则 F 测验不会给出显著的值（这时 F 的期望值是1）；反之，将给出显著的值。
