管理统计学-第3章-抽样分布与参数估计模板.ppt
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1、第三章第三章 抽样分布抽样分布 与参数估计与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计3.1 抽样分布3.2 点估计3.3 区间估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计3.1 3.1 抽样分布抽样分布 为什么要抽样为什么要抽样?为了收集必要的资料,对所研究对象(总体)的为了收集必要的资料,对所研究对象(总体)的全部元素逐一进行观测,往往不很现实。全部元素逐一进行观测,往往不很现实。抽抽样样原原因因元素多,搜集数据费元素多,搜集数据费时、费用大,不及时而时、费用大,不及时而使所得的数据无意义使所得的数据无意义总体庞大总体庞大,难以对总难以对总体的全部元素进行体的全部元素
2、进行研究研究检查具有破坏性检查具有破坏性炮弹、灯管、砖等炮弹、灯管、砖等第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计统计学基本概念总体(全体)Population所有感兴趣的对象样本Sample总体的一部分总体参数Parameter关于总体的概括性度量统计量Statistic关于样本的概括性度量抽样从所研究的对象中随机取出一部分进行观察,由此获得有关总体的信息。第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计抽样分为概率抽样与非概率抽样其中概率抽样分为:纯随机抽样、等距抽样、分层抽样、整群抽样第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计常用的总体参数总体平均数总体平均数总体方差总体方差
3、总体标准差总体标准差总体比率(总体成数)总体比率(总体成数)第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计样本平均数样本平均数样本方差样本方差样本标准差样本标准差样本比率(样本成数)样本比率(样本成数)第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计样本统计量经常被用作估计总体参数。样本统计量经常被用作估计总体参数。点估计点估计就是运用样本数据值计算出一个样本统计量的就是运用样本数据值计算出一个样本统计量的值,将其作为总体参数的估计值。值,将其作为总体参数的估计值。如用如用 去估计去估计问题是不同的样本提供不同的估计值问题是不同的样本提供不同的估计值样本越大,估计的性质越好,但成本也越高样本
4、越大,估计的性质越好,但成本也越高了解估计的性质有多好了解估计的性质有多好解决办法:以样本的抽样分布作为理论基础。解决办法:以样本的抽样分布作为理论基础。第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计抽样分布从一个总体中随机抽出容量相同的各种样本,从这些样本计算出的某统计量所有可能值的概率分布,称为这个统计量的抽样分布。从一个给定的总体中抽取(不论是否有放回)容量(或大小)为n的所有可能的样本,对于每一个样本,计算出某个统计量(如样本均值或标准差)的值,不同的样本得到的该统计量的值是不一样的,由此得到这个统计量的分布,称之为抽样分布。样本统计量是一个随机分布量。第三章抽样分布与参数估计第三章
5、抽样分布与参数估计设由四个同学组成的总体,样本总体N4。随机变量X表示某个学生的年龄X的所在取值为18,20,22,24。总体均值和总体方差各为多少?21 2.236总体概率分布?第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计所有样本容量为2的样本第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计总体分布与样本抽样分布的关系第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样
6、分布与参数估计样本均值的抽样分布 一个总体10,5,8,7,10,第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计有放回(with replacement)抽样 10587101010,101010,5 7.510,8910,78.510,101055,107.55,555,86.55,7 65,107.588,1098,56.58,888,7 7.58,10977,108.57,567,87.57,777,108.51010,101010,57.510,8910,78.510,1010第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计一个样本统计量的概率分布被称为该统计量的抽样分抽样分布布 样
7、本均值抽样分布 直方图0510678910其他频率0.00%50.00%100.00%150.00%频率累积%第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计正态分布均匀分布总体分布样 本 均 值分布(n=2)样 本 均 值分布(n=10)样 本 均 值分布(n=30)指数分布第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计中心极限定理的作用建立起 值与样本均值之间的数值关系.不论该总体服从何种分布,只要当样本容量足够大(),样本均值的分布都大致服从正
8、态分布。第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计例:某高校在研究生入学体检后对所有结果进行统计分析,得出其中某一项指标的均值是7,标准差2.2。从这个总体中随机选取一个容量为31的样本。(1)计算样本均值大于7.5的概率,(2)计算样本均值小于7.2的概率,(3)计算样本均值在7.2和7.5之间的概率。第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计样本容量大于30,由中心极限定理可知,样本均值 的分布近似均值为 即第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计(1)(2)(3)第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计例:在北京一居室的房租平均为每月1500元,房租的分布并不
9、服从正态分布,随机抽取容量为50的样本,样本的标准差是200元,请问样本均值至少为1600元的概率是多少?第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计例:已知某高校女生比例为46%,现对全体学生做两次随机抽样,n=200和n=1000,求这两次抽样中女生的比例在50%以上的概率。第三章抽样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计3.2 点估计点估计第三章抽
10、样分布与参数估计第三章抽样分布与参数估计3.2.1 点估计的概念点估计是以样本统计量作为相应总体参数的估计量 例如:用样本均值 直接作为总体均值 的估计值点估计的优点能够提供总体参数的具体估计值,可以作为行动决策的数量依据点估计的不足任何点估计不是对就是错,并不能提供误差情况如何、误差程度有多大的信息3.2.2 点估计的优良性标准点估计的优良性标准无偏性无偏性设总体的参数为设总体的参数为设总体的参数为设总体的参数为 ,其估计量为,其估计量为,其估计量为,其估计量为 ,如果,如果,如果,如果 即估计量即估计量即估计量即估计量 的数学期望等于被估计的总体参数,的数学期望等于被估计的总体参数,的数学
11、期望等于被估计的总体参数,的数学期望等于被估计的总体参数,我们称估计量我们称估计量我们称估计量我们称估计量 是参数是参数是参数是参数 的无偏估计量的无偏估计量的无偏估计量的无偏估计量样本平均数是总体平均数的无偏估计量样本平均数是总体平均数的无偏估计量样本平均数是总体平均数的无偏估计量样本平均数是总体平均数的无偏估计量无偏性是对估计量的一个常见而重要的要求无偏性是对估计量的一个常见而重要的要求无偏性是对估计量的一个常见而重要的要求无偏性是对估计量的一个常见而重要的要求 点估计的优良标准(续)点估计的优良标准(续)一致性一致性一致性一致性 设设设设 是参数是参数是参数是参数 估计量,若对于任意的估
12、计量,若对于任意的估计量,若对于任意的估计量,若对于任意的 ,当当当当 时时时时 依概率收敛于依概率收敛于依概率收敛于依概率收敛于 ,则称,则称,则称,则称 为为为为 的一致估计量的一致估计量的一致估计量的一致估计量 对任意对任意对任意对任意 有,有,有,有,有效性有效性有效性有效性 设设设设 和和和和 都是参数的无偏都是参数的无偏都是参数的无偏都是参数的无偏估计量,若对任意估计量,若对任意估计量,若对任意估计量,若对任意 ,且至少对于,且至少对于,且至少对于,且至少对于 某个某个某个某个 上式中的不等号成立,则称上式中的不等号成立,则称上式中的不等号成立,则称上式中的不等号成立,则称 较较较
13、较 有效有效有效有效 矩估计法借助样本矩去估计总体的矩借助样本矩去估计总体的矩用样本的一阶原点矩来估计总体的均值用样本的一阶原点矩来估计总体的均值用样本的二阶中心矩来估计总体的方差用样本的二阶中心矩来估计总体的方差 例例3.1 矩法估计例题矩法估计例题 设总体设总体 ,为为总体的样本,总体的样本,求求,的矩法估计量。的矩法估计量。解:解:解:解:例例3.2 灯泡平均寿命分析灯泡平均寿命分析 设从某灯泡厂某天生产的灯泡中随机抽取设从某灯泡厂某天生产的灯泡中随机抽取设从某灯泡厂某天生产的灯泡中随机抽取设从某灯泡厂某天生产的灯泡中随机抽取1010只灯泡,测得只灯泡,测得只灯泡,测得只灯泡,测得其寿命
14、为其寿命为其寿命为其寿命为(单位单位单位单位:小时小时小时小时)1050)1050,11001100,10801080,11201120,12001200,12501250,10401040,11301130,13001300,12001200。试用矩法估计该厂这天。试用矩法估计该厂这天。试用矩法估计该厂这天。试用矩法估计该厂这天生产的灯泡的平均寿命及寿命分布的方差。生产的灯泡的平均寿命及寿命分布的方差。生产的灯泡的平均寿命及寿命分布的方差。生产的灯泡的平均寿命及寿命分布的方差。解:解:解:解:极大似然估计法极大似然估计法求极大似然估计的一般步骤求极大似然估计的一般步骤求极大似然估计的一般步骤
15、求极大似然估计的一般步骤 写出似然函数写出似然函数写出似然函数写出似然函数 对似然函数取对数,并整理对似然函数取对数,并整理对似然函数取对数,并整理对似然函数取对数,并整理 求导数求导数求导数求导数 解似然方程解似然方程解似然方程解似然方程 例例3.4 极大似然估计例题极大似然估计例题设总体设总体X服从服从N(,),是,是X 的样本值,求的样本值,求,的极大似然估计的极大似然估计解:解:似然方程为:似然方程为:,S2的极大似然估计量分别为 ,频次分析模块频次分析模块AnalyzAnalyzDescriptiveDescriptive Statistics Statistics Frequenc
16、ies Statistics Frequencies Statistics 均值均值 中位数中位数 众数众数 样本数据值总和样本数据值总和数据分布的斜度数据分布的斜度 数据分布的峰度数据分布的峰度 最大值与最小值之差最大值与最小值之差 标准差标准差 方差方差 均值标准差均值标准差 最大值最大值 最小值最小值 计算四分点计算四分点 按顺序分组按顺序分组 设置指定的百分点设置指定的百分点 频次分析模块(续)频次分析模块(续)StatisticsStatistics净净重重重重N NValidValid100100MissingMissing0 0MeanMean343.76343.76Std.De
17、viationStd.Deviation4.1304.130VarianceVariance17.05317.053从从100个样本中推断总体的净重均值为个样本中推断总体的净重均值为343.76g,方差为,方差为17.053 从从100个样本中推断总体的净重均值为个样本中推断总体的净重均值为343.76g,方差为,方差为17.053 从从100个样本中推断总体的净重均值为个样本中推断总体的净重均值为343.76g,方差为,方差为17.053 样本方差样本方差 样本均值样本均值 描述统计模块描述统计模块 AnalyzeAnalyzeDescriptiveDescriptive Statistic
18、sStatisticsDescriptivesDescriptivesOptionsOptions标准差标准差 均值均值 方差方差 Descriptive StatisticsDescriptive StatisticsN NMeanMeanStd.DeviationStd.DeviationVarianceVariance净净重重重重100100343.76343.764.1304.13017.05317.053Valid N(Valid N(listwiselistwise)100100净重均值、方差估计值,结果同净重均值、方差估计值,结果同Statistics表表 标准差标准差 均值均值
19、 方差方差 标准差标准差 均值均值 净重均值、方差估计值,结果同净重均值、方差估计值,结果同Statistics表表 方差方差 标准差标准差 均值均值 标准差标准差 均值均值 标准差标准差 均值均值 方差方差 标准差标准差 均值均值 3.3 区间估计区间估计3.3 区间估计区间估计 用一个区间去估计未知参数,用一个区间去估计未知参数,用一个区间去估计未知参数,用一个区间去估计未知参数,即把未知参数值估计在某两即把未知参数值估计在某两即把未知参数值估计在某两即把未知参数值估计在某两界限之间界限之间界限之间界限之间 设设设设 是来自密度是来自密度是来自密度是来自密度 的样本的样本的样本的样本 对给
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