抽样误差与假设检验t检验精选PPT.ppt
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1、第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验关于抽样误差与假设检验t检验第1页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验几个概念:几个概念:计量资料:计量资料:测定每个观察单位某项指标量的大小得到测定每个观察单位某项指标量的大小得到的数据(资料)。的数据(资料)。总体:总体:研究对象(某项变量值)的全体。研究对象(某项变量值)的全体。样本:样本:总体中随机抽取的一部分研究对象的某项变总体中随机抽取的一部分研究对象的某项变量值。量值。统计量:统计量:从样本计算出来的统计指标。从样本计算出来的统计指标。参数:参数:总体的统计指标叫总体参数。总体的统计指标叫
2、总体参数。第2页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验统计推断:统计推断:用样本信息推论总体特征的过程。用样本信息推论总体特征的过程。包括:包括:参数估计参数估计:运用统计学原理,用从样本计算出来运用统计学原理,用从样本计算出来的统计指标量,对总体统计指标量进行估计。的统计指标量,对总体统计指标量进行估计。假设检验:假设检验:又称显著性检验,是指由样本间存在的又称显著性检验,是指由样本间存在的差别对样本所代表的总体间是否存在着差别做出判差别对样本所代表的总体间是否存在着差别做出判断。断。方法:方法:均数的参数估计、均数均数的参数估计、均数t 检验检验第3
3、页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验一、抽样误差与标准误一、抽样误差与标准误(一)概念(一)概念1、抽样误差抽样误差:是伴随抽样所产生的样本统是伴随抽样所产生的样本统计量与参数之间的差别。计量与参数之间的差别。2、标准误标准误:符号符号 ,表示抽,表示抽样误差大小的指标;也称为样本均数的标准样误差大小的指标;也称为样本均数的标准差;差;反映了用样本均数代替总体均数的可靠反映了用样本均数代替总体均数的可靠性程度的大小性程度的大小,增加样本容量可以降低抽样,增加样本容量可以降低抽样误差。误差。抽样误差与抽样分布抽样误差与抽样分布第4页,讲稿共68张,创作
4、于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验(二)、表达式与计算(二)、表达式与计算 样本均数的标准差样本均数的标准差,也称为,也称为标准误标准误,反映了样本均数间的离散程度,也反反映了样本均数间的离散程度,也反映了样本均数与总体均数的差异。映了样本均数与总体均数的差异。例例4.1 某市随机抽查某市随机抽查12岁男孩岁男孩100人,得身高均数人,得身高均数139.6cm,标准标准差差6.85cm,计算标准误。计算标准误。第5页,讲稿共68张,创作于星期一标准差与标准误联系与区别标准差与标准误联系与区别标准差标准差标准误标准误含含义义测量值的离散程度测量值的离散程度样本均数的离散程
5、度样本均数的离散程度(统计量对参数的散度)(统计量对参数的散度)计计算算大大小小大大小小用用途途描述测量值离散程度、计描述测量值离散程度、计算算cv、计算正常值范围、计算正常值范围、计算标准误计算标准误参数可信区间的估计参数可信区间的估计假设检验,表达误差的内涵假设检验,表达误差的内涵联联系系都是离散程度的指标都是离散程度的指标,标准误是通过标准差来计算标准误是通过标准差来计算第6页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验二、抽样分布、抽样分布从正态总体中抽样,样本均数(从正态总体中抽样,样本均数()的抽样分布:)的抽样分布:1.n较大时(较大时(n50)
6、,服从正态分布服从正态分布,经过标准化转换经过标准化转换 服从标准正态分布即服从标准正态分布即 u分布分布2.n较小时(较小时(n50),),是非正态的单峰对称分布是非正态的单峰对称分布 就有小样本统计量就有小样本统计量()的转换值服从的转换值服从t分布分布(是一组曲线)。(是一组曲线)。第7页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验抽样分布抽样分布第8页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验英国统计学家:哥塞德在英国统计学家:哥塞德在1908年以笔名年以笔名“student”提出了著名的提出了著名的t分布分布,故也
7、称为,故也称为student t分布。分布。t分布是描述分布是描述小样本均值转换度小样本均值转换度的分布。的分布。1、从正态总体中抽样,大样本均数的转换值服从标、从正态总体中抽样,大样本均数的转换值服从标准正太分布准正太分布2、小样本均数的转换值服从、小样本均数的转换值服从t分布分布第9页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验(1)tu(n)(2)和和N(0,1)一一样样都都是是单单峰峰分分布布,以以0为为中中心心对对称称(3)越越小小,则则 越越大大,t值值越越分分散散,和和N(0,1)相相比比,集集中中在在这这部部分分的的比比例例越越少少,尾尾部部翘
8、得越高。翘得越高。2、t分布的特征分布的特征第10页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验第11页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验t 分布(与分布(与u 分布分布 比较的特点)比较的特点)第12页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验 横横坐坐标标为为自自由由度度 ,纵纵坐坐标标为为概概率率p,表表中中数数字字表表示示自自由由度度为为 、p为为 、t的的界界值值,记记 如单侧如单侧 =0.05,=20可查得可查得 =1.725 表示表示p(t1.725)=0.05 由由
9、t分布的对称性分布的对称性p(t-1.725)=0.05 t,以外尾部面积的百分数是以外尾部面积的百分数是3、t界值表界值表第13页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验 的界值的界值第14页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验与u分布比较U的临界值小于的临界值小于t曲线相应的临界值的绝对曲线相应的临界值的绝对值值当当n时,临界值相近。时,临界值相近。自由度越小,自由度越小,t的临界点越偏离的临界点越偏离u的临界点。的临界点。第15页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验总
10、体均数的参数估计总体均数的参数估计参数估计参数估计:是指由样本指标值(统计:是指由样本指标值(统计量)估计总体指标值(参数)量)估计总体指标值(参数),即用即用样本均数样本均数估计估计总体均数总体均数,有两种估计,有两种估计方法:方法:(1)、点估计、点估计(近似值)(近似值)(2)、区间估计、区间估计(近似范围)(近似范围)第16页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验一、点估计一、点估计点估计点估计:用样本均数直接作为总体均数的估计用样本均数直接作为总体均数的估计值值,未考虑抽样误差。未考虑抽样误差。如用如用 估计相应的估计相应的当当 时时,样样本均
11、本均值趋值趋近于近于总总体均体均值值.如果如果 ,则则 更可靠更可靠.第17页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验二、区间估计二、区间估计1、概念、概念可信区间:可信区间:也称为置信区间(也称为置信区间(confidence interval,CI),是按预先给定的概率估计未知总体均是按预先给定的概率估计未知总体均数的可能范围数的可能范围.事先给定的概率事先给定的概率1-称称为为可信度,常取可信度,常取95%或或99%总体均数的总体均数的95%(或(或99%)可信区间:)可信区间:表示该区间表示该区间包括总体均数包括总体均数的概率的概率为为95%(或(
12、或99%).第18页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验根据总体标准差根据总体标准差是否已知,以及是否已知,以及样样本含量本含量n的大小而异。的大小而异。(1)t分布法(n50)2、计算方法、计算方法第19页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验(1)t分布法(分布法(未知,未知,n50)总体均数的可信区间总体均数的可信区间.已知已知:未知但未知但n足足够够大大:第22页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验u可以可以查查表表某地某地12岁岁男孩身高均数的男孩身高均数的95
13、%的可信区的可信区间间.本例中本例中:n=100,=139.6,s=6.85,u0.05=1.96该该地地12岁岁男孩身高均数的男孩身高均数的95%可信区可信区间为间为:138.3(cm)141.0(cm)第23页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验注意(1)统计意义:)统计意义:从总体中作大数次随机抽从总体中作大数次随机抽样,有样,有95%求得的可信区间包含总体均数。求得的可信区间包含总体均数。并不是做一次抽样求得可信区间包括并不是做一次抽样求得可信区间包括的概的概率是率是0.95,对一次抽样而言只有两种可能,对一次抽样而言只有两种可能,要么可信区间
14、包含要么可信区间包含,要么不包含,要么不包含。(2)与医学正常值范围不同与医学正常值范围不同第24页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验正常值范围估计与可信区间估计正常值范围估计与可信区间估计正常值范围正常值范围概念概念:绝大多数正常人的某:绝大多数正常人的某指标范围。(指标范围。(95%,99%,指绝大多数正常人)指绝大多数正常人)计算公式:计算公式:用途:用途:判断观察对象的判断观察对象的某项指标是否正常某项指标是否正常.可信区间可信区间概念:概念:总体均数所在的数值总体均数所在的数值范围(范围(95%,99%指可信指可信度)度)计算公式:计算公式
15、:用途:用途:估计总体均数估计总体均数第25页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验假设检验的意义和步骤假设检验的意义和步骤假设检验(假设检验(hypothesis test)也称显著性检验)也称显著性检验(significance test)。二十世纪二、三十年代。二十世纪二、三十年代Neyman和和Pearson建立了统计假设检验问题的数学模建立了统计假设检验问题的数学模型。型。假设检验假设检验:建立在统计抽样分布建立在统计抽样分布,小概率事件原理基小概率事件原理基础上的对差别性质进行风险推断的一种逻辑思维方础上的对差别性质进行风险推断的一种逻辑思维
16、方法法.第26页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验假设检验:假设检验:1、原因2、目的3、原理4、过程(步骤)、过程(步骤)5、结果第27页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验1、假设检验的原因、假设检验的原因 由于个体差异的存在,即使从同一总体中严格的由于个体差异的存在,即使从同一总体中严格的随机抽样,随机抽样,X1、X2、X3、X4、,、,不同。不同。因此,因此,X1、X2 不同有两种(而且只有两种)可能:不同有两种(而且只有两种)可能:(1)分别所代表的总体均数相同,由于抽样误差造成)分别所代表的总体均
17、数相同,由于抽样误差造成了样本均数的差别。差别无显著性了样本均数的差别。差别无显著性。(2)分别所代表的总体均数不同。差别有显著性。)分别所代表的总体均数不同。差别有显著性。第28页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验 根据大量调查,已知健康成年男子脉搏的根据大量调查,已知健康成年男子脉搏的均数为均数为72次次/分分,某医生在一山区随机调查,某医生在一山区随机调查了了30名健康成年男子,求得脉搏均数为名健康成年男子,求得脉搏均数为74.2次次/分分,标准差为标准差为6.5次次/分,能否据此认分,能否据此认为该山区成年男子的脉搏均数高于一般人为该山区成年
18、男子的脉搏均数高于一般人?第29页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验 我我们们当当然然不不能能强强求求脉脉搏搏均均数数恰恰为为72次次/分分时时,才才认认为为山山区区成成年年男男子子的的脉脉搏搏均均数数和和一一般般人人一一样样,因因为为即即使使一一样样由由于于抽抽样样误误差差的的存存在在,样样本本均均数数未未必必等等于于72,造造成成山山区区健健康康成成年年男男子子的脉搏样本均数与一般人不同的原因有的脉搏样本均数与一般人不同的原因有:抽样误差抽样误差 环境因素的影响环境因素的影响要回答这一问题就是假设检验问题要回答这一问题就是假设检验问题第30页,讲
19、稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验2、假设检验的目的、假设检验的目的 l判断是由于何种原因造成的不同,以做出判断是由于何种原因造成的不同,以做出决策。决策。(推断参数是否相等推断参数是否相等)无效假设无效假设备择假设备择假设第31页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验3、假设检验的原理、假设检验的原理/思想思想反证法:反证法:当一件事情的发生只有两种可能当一件事情的发生只有两种可能A和和B,为,为了肯定其中的一种情况了肯定其中的一种情况A,但又不能直接证实,但又不能直接证实A,这时,这时否定另一种可能否定另一种可
20、能B,则间接的肯定了,则间接的肯定了A。小概率事件原理小概率事件原理:小概率事件在一次抽样中不可能发小概率事件在一次抽样中不可能发生生.概率论:概率论:事件的发生不是绝对的,只是可能性大小而已。事件的发生不是绝对的,只是可能性大小而已。即即,带有风险性的推断带有风险性的推断.第32页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验4、假设检验的一般步骤、假设检验的一般步骤 建立一对假设建立一对假设(注意单双侧注意单双侧)确定显著性水准(确定显著性水准():无效假设无效假设(H0):两个总体均数相等;:两个总体均数相等;备择假设备择假设(H1):与与 H0 相反相反
21、;预先给定的概率值预先给定的概率值(0.05或或0.01),区分大小概率事件的标准区分大小概率事件的标准.如上例,如上例,H0:1=72 H1:172 =0.05 计算统计量:计算统计量:(选择不同的统计方法:选择不同的统计方法:u检验检验,t检验检验,F检验等检验等)确定概率值确定概率值p和做出统计推断结论和做出统计推断结论:(p值实际得到犯一类错误的可能性值实际得到犯一类错误的可能性,p,则统计推断为按则统计推断为按检验水准检验水准,接受接受H0,拒绝拒绝H1)第33页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验5、假设检验的结果、假设检验的结果接受无效假
22、设无效假设拒绝拒绝无效假设无效假设正确理解结论的概率性(都隐含着犯错误的可能性)。正确理解结论的概率性(都隐含着犯错误的可能性)。第34页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽样误差与假设检验抽样误差与假设检验六、均数的假设检验t检验(t test)也称student t检验,是计量资料中最常用的假设检验方法,它以t分布为基础.本章将要介绍单个样本的单个样本的t检验检验 (样本均值与总体均值的比较样本均值与总体均值的比较)配对样本配对样本t检验检验两独立样本的两独立样本的t检验检验 (两样本均值的比较两样本均值的比较,方差一方差一致致)第35页,讲稿共68张,创作于星期一第四章第四章 抽
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