统计学基础知识PPT课件.ppt
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1、关于统计学的基础知识第一张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月统计学statistics统计学是收集、分析、解释与报告数据资料的一门科学。“asciencedealingwiththecollection,analysis,interpretationandpresentationofmassesofnumericaldata”.-Webster国际大辞典第二张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月第一节 统计学的一些基本概念 1.总体与样本2.变量与随机变量3.同质与变异4.参数与统计量5.误差与错误6.准确性与精确性第三张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月1.总体与
2、样本Populationandsample样本:从总体中随机抽取的部分观察单位。如某单位男士的身高总体:根据研究目的确定的同质研究对象的全体(集合)。如成年人的身高。分有限总体与无限总体第四张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月从总体中得到样本的方法:抽样。(抽样方法与样本量)从样本推论总体的方法:统计推断 (区间估计,假设检验等)抽样与推断第五张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月变量可以测量的任何特征或属性。Anycharacteristicorattributethatcanbemeasured。如热量值、蛋白质含量、碳水化合物含量。随机变量在概率论中称变量为随机变量2、
3、变量与随机变量Variableandrandomvariable第六张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月3、变量(随机变量)的分类p离散型变量(discretevariable):计数资料(15,17,24,)p连续性变量(continuousvariable):计量资料(1.65,1.73,1.77,)p有序变量(ordinalvariable):等级资料(优、良、中、差)第七张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月4.参数与统计量Parameterandstatistic参数:总体的统计指标,如总体均数、标准差,采用希腊字母分别记为、。通常是固定的常数。总体样本样本抽样 统
4、计量 参 数 推断统计量:样本的统计指标,如样本均数、标准差,采用拉丁字母分别记为。参数附近波动的随机变量。第八张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月5.误差与错误Errorandmistake误差:试验中不可控因素所引起的实际观察值与客观真实值(真值)之差p系统误差systematicerrorp随机误差randomerror错误:试验过程中,人为作用引起的差错如药品称量错误,数据录入错误等第九张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月误差(Error)测量值=真值+随机误差+非随机误差Xi =i +i1随机误差(抽样误差):影响因素众多,变化无方向性,不可避免,但可用统计方法进
5、行分析。2系统误差受确定因素影响,大小变化有方向性。3非系统误差(错误)研究者偶然失误而造成的误差。偏差bias可以避免第十张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月6.准确性与精确性准确度(accuracy)或真实性(validity):观察值与真值的接近程度,受系统误差的影响(常用指标:如灵敏度、特异性)。精密度(precision)、也称可靠度(reliability)或重复性(repeatability):重复观察时观察值与其均值的接近程度,受随机误差的影响(常用指标:一致百分率、Kappa值)。第十一张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月系统误差使数据偏离了其理论值,影响
6、数据的准确度准确度。随机误差使数据相互分散,影响了数据的精密度精密度。准确度和精密度都好 准确度差、精密度好 准确度?精密度差 准确度和精密度都差 第十二张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月第二节计量资料的统计描述连续型变量(可测量的变量)1频数表与频数分布2平均指标(算术均数、几何均数、中位数、众数)3变异指标(极差、百分位数与四分位间距、方差、标准差、变异系数)第十三张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月一、频数表与频数分布(frequencytableandfrequencydistribution)第十四张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月160名正常成年女
7、子的血清甘油三酯(mmol/L)编号编号血清甘油三脂血清甘油三脂编号编号血清甘油三脂血清甘油三脂1 10.510.512 20.520.521531531.651.653 30.590.591541541.661.664 40.610.611551551.671.675 50.610.611561561.671.676 60.620.621571571.691.697 70.630.631581581.71.78 80.640.641591591.711.711601601.771.77第十五张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月 组段组段 (1)划划 记记(2)频数,频数,f(3)组
8、中值,组中值,X(4)0.5 30.550.6正正90.650.7正正正正120.750.8正正正正130.850.9正正正正正正170.951.0正正正正正正181.051.1正正正正正正正正201.151.2正正正正正正181.251.3正正正正正正171.351.4正正正正131.451.5正正91.551.6正正 81.651.71.8 合合计计 31.75160第十六张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月男子血清总胆固醇水平(mmol/L)Stem-and-LeafPlotFrequencyStem&Leaf5.002.7899913.003.011122233344434.
9、003.555555556666666677777888899999999932.004.0000000111111122222333333444444435.004.5555555556666666667777788888889999917.005.0011222223333334410.005.55556778994.006.0022Stemwidth:1.00Eachleaf:1case(s)茎叶图第十七张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月二.平均指标总称为平均数(average)反映了资料的集中趋势(central tendency)。常用的有:1.算术均数(arithmet
10、icmean),简称均数(mean)2.几何均数(geometricmean)3.中位数(median)4.众数(mode)5.调和均数(harmonicmean)6.截尾平均值(5%trimmedmean)第十八张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月1.均数(mean)适用条件:资料呈正态或近似正态分布的资料第十九张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月2.几何均数(geometricmean)第二十张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月几何均数的适用条件与实例适用条件:呈倍数关系的等比资料或对数正态分布(正偏态)资料;如增长速度、抗体滴度资料抗体的效价滴度的倒数分别为
11、:10、100、1000、10000、100000,求几何均数。此例的算术均数为22222,显然不能代表滴度的平均水平。对于同一资料,几何均数中位数众数负偏态分布时:均数中位数 几何平均数 调和平均数 上述五种平均数,最常用的是算术平均数。几种平均数之间的关系第二十九张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月5%trimmedmean:将一组数中去掉最小的5数值,再去掉最大的5,然后将剩余的90计算平均值得出的数值。减小了极端值的影响。截尾平均值第三十张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月三.变异(variation)指标反映数据的离散度(Dispersion)。即个体观察值的变异
12、程度。常用的指标有:1.极差(Range)(全距)2.百分位数与四分位数间距PercentileandQuartilerange3.方差Variance4.标准差StandardDeviation5.变异系数CoefficientofVariation第三十一张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月1.极差(Range)(全距)优点:简便缺点:1.只利用了两个极端值2.n大,R也会大3.不稳定第三十二张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月1.6m1.8m2.百分位数与四分位数间距Percentileandquartilerange百分位数:数据从小到大排列,在百分尺度下,所占百分
13、比对应的值。记为Px。四分位间距Quartilerange:QRP75P25四分位半间距Quartiledeviation:QDQR/2XFrequency25%75%第三十三张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月3.方差方差(variance)也称均方差(meansquaredeviation),样本观察值的离均差平方和的均值。表示一组数据的平均离散情况。第三十四张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月4.标准差标准差(Standarddeviation,Std,SD)即方差的正平方根;其单位与原变量X的单位相同。总体标准差第三十五张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月
14、样本方差为什么要除以(n1)与自由度(degreesoffreedom)有关。自由度是数学名词,在统计学中,n个数据如不受任何条件的限制,则n个数据可取任意值,称为有n个自由度。若受到k个条件的限制,就只有(nk)个自由度了。例如一个有5个观察值的样本,因为受到统计数的约束,在5个离均差中,只有4个数值可以在一定范围内自由变动取值,而第五个离均差必须满足这一限制条件。第三十六张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月基本概念:样本容量及样本个数 样本容量(n):指一个样本所包含的单位数。一般将样本单位数不少于三十个(50?)的样本称为大样本,样本单位数不到三十个的样本称为小样本。样本个数(
15、g):又称样本可能数目,是指从一个总体中抽取了多少个样本。第三十七张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月基本概念:抽样误差 抽样误差:指按照随机原则抽样时,样本指标与总体指标之间存在的误差。主要包括:总体平均数和样本平均数的误差;总体标准差和样本标准差的误差。第三十八张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月基本概念:抽样平均误差 为什么要研究抽样平均误差?未知 实际误差未知:即使知道,由于样本均值是随机的,每次的误差也不一样。第三十九张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月均数的抽样误差与标准误例如,从总体均数=4.136mmol/L、标准差=0.817mmol/L的正态分
16、布总体N(4.136,0.8172)中,随机抽取n人为一个样本(n=5,10,20,30),并计算该样本的均数、标准差。如此重复抽取1000次(g=1000),可得到1000份样本,可得到1000份均数和标准差S。第四十张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月10001000份样本的均数和标准差份样本的均数和标准差均数的抽样误差与标准误第四十一张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月 将这1000份样本的均数看成新变量值,按频数分布方法,得到这1000份样本均数的直方图。随机抽样所得随机抽样所得10001000份样本均数的分布份样本均数的分布当n5时第四十二张,PPT共一百一十二页
17、,创作于2022年6月当n10时第四十三张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月当n20时第四十四张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月当n30时第四十五张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月 1000份样本均数的抽样分布特点样本含量 均数 均数标准差 n mean sd 5 4.14030 0.36305 10 4.14039 0.25024 20 4.13859 0.17849 30 4.14173 0.14954 总体均数4.136总体标准差0.817第四十六张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月1000份样本均数的抽样分布特点:样本均数的抽样分布特点:10
18、00份样本均数中,各样本均数间存在差异,但各样本均数在总体均数周围波动。样本均数的分布曲线为中间高,两边低,左右对称,近似服从正态分布。随着样本量增加,样本均数的标准差明显变小:第四十七张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月4个抽样实验结果比较通过增加样本含量n来降低抽样误差。第四十八张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月5.变异系数(Coefficientofvariation,CV)适用条件:观察指标单位不同,如身高、体重 同单位资料,但均数相差悬殊均数 标准差变异系数青年男子 身高170 cm6 cm3.5体重60 kg7 kg11.7第四十九张,PPT共一百一十二页,创
19、作于2022年6月6.数据的标准得分假定两个水平类似的班级(一班和二班)上同一门课,但是由于两个任课老师的评分标准不同,使得两个班成绩的均值和标准差都不一样(SPSS数据:grade.sav)。分数的均值标准差CV一班78.539.4312%二班70.197.0010%那么得到90分的一班的张颖是不是比得到82分的二班的刘涛成成绩绩更更好好呢呢?怎么比较才能合理呢?第五十张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月数据的标准得分均值和标准差不同的数据不能够直接比较,但是可以把它们进行标准化,然后再比较标准化后的数据。一个标准化的方法是把原始观测值(亦称得分,score)和均值之差除以标准差;
20、得到的度量称为标准得分(standardscore,又称为z-score)。即:第五十一张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月数据的标准得分然后可以比较来自不同样本的标准得分。这样:张颖的标准得分为刘涛的标准得分为显然如果两个班级水平差不多,刘刘涛涛的的成成绩绩应应该该优优于于张张颖颖的的成成绩绩;这是在标准化之前的数据中不易看到的。第五十二张,PPT共一百一十二页,创作于2022年6月原始数据是在各自的均值附近,散布也不一样。但它们的标准得分则在0周围散布,而且散布也差不多。实际上,任何样本经过这样的标准化后,就都变换成均值为0、方差为1的样本。标准化后不同样本观测值的比较只有相对意
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