[理学]概率论与数理统计课件中国矿业大学第六章.pptx

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1、概率论与数理统计课件 制作人：PPT制作者时间：2024年X月目录第第1 1章章 概率论基础概率论基础第第2 2章章 理学概率论与数理统计课件中国矿业大学理学概率论与数理统计课件中国矿业大学第第3 3章章 概率分布概率分布第第4 4章章 统计推断统计推断第第5 5章章 多元统计分析多元统计分析第第6 6章章 总结与展望总结与展望 0101第1章 概率论基础 概率论的历史概率论是一门研究随机现象规律的数学学科，起源于赌博和游戏中对赌局的分析。事件发生的概率难以确定随机事件0103不可再分的事件基本事件02描述事件发生可能性的数值概率概率的计算方法基于等可能性假设古典概率以几何形状计算概率几何概率

2、通过统计数据计算概率概率统计 计算事件联合发生的概率加法规则0103概率介于0和1之间概率性质02计算事件交替发生的概率乘法规则条件概率与贝叶条件概率与贝叶斯定理斯定理条件概率是指在已知其他条件概率是指在已知其他相关事件发生的条件下，相关事件发生的条件下，某一事件发生的概率。贝某一事件发生的概率。贝叶斯定理是一种描述在已叶斯定理是一种描述在已知结果的条件下，推导出知结果的条件下，推导出原因的方法。原因的方法。离离散散型型随随机机变变量量分分布布二项分布二项分布泊松分布泊松分布连续型随机变量分布连续型随机变量分布正态分布正态分布指数分布指数分布 随机变量及其分布随机变量及其分布随机变量分类随机变

3、量分类离散型随机变量离散型随机变量连续型随机变量连续型随机变量 0202第6章 理学概率论与数理统计课件中国矿业大学 总体与样本总体与样本总体是指研究对象的所有总体是指研究对象的所有个体的集合，样本是从总个体的集合，样本是从总体中抽取的部分个体。抽体中抽取的部分个体。抽样方法包括简单随机抽样、样方法包括简单随机抽样、分层抽样等，应用于对总分层抽样等，应用于对总体特征的推断。统计推断体特征的推断。统计推断的基本思想是根据样本信的基本思想是根据样本信息推断总体特征。息推断总体特征。参数估计利用样本数据估计总体参数的方法点估计的基本概念包括最大似然估计、矩估计等方法常用的估计方法衡量估计准确性的标准

4、估计量的性质及评价准则 根据样本数据推断假设的真假假设检验的基本原理0103如t检验、F检验等常用方法常用假设检验方法及其应用02包括建立假设、选择显著性水平等步骤假设检验的步骤多多因因素素方方差差分分析析的的应用场景应用场景用于研究多个因素对结果的影用于研究多个因素对结果的影响，分析交互作用等响，分析交互作用等方方差差分分析析的的统统计计推推断断及结论及结论利用检验统计量对方差的差异利用检验统计量对方差的差异进行推断，判断结论的显著性进行推断，判断结论的显著性 方差分析方差分析单单因因素素方方差差分分析析的的基本原理基本原理通过对组间、组内均方差的比通过对组间、组内均方差的比较来判断性能是否

5、有显著差异较来判断性能是否有显著差异总结数理统计是一门应用广泛的学科，通过对数据的分析和推断，揭示事物背后的规律。参数估计、假设检验、方差分析等方法是数理统计的重要内容，深入理解这些概念和方法对于科研工作和决策分析至关重要。0303第三章 概率分布 二项分布二项分布二项分布是一种离散概率二项分布是一种离散概率分布，描述在一系列独立分布，描述在一系列独立同分布的伯努利试验中成同分布的伯努利试验中成功次数的概率分布。它的功次数的概率分布。它的应用非常广泛，包括可靠应用非常广泛，包括可靠性工程、医学统计等领域。性工程、医学统计等领域。二项分布与泊松分布之间二项分布与泊松分布之间存在密切的关系。存在密

6、切的关系。二项分布包括独立性和相同概率事件的多次重复试验概念与性质在实际问题中描述二分类事件的概率应用当试验次数足够大但成功概率很小时，二项分布逼近泊松分布与泊松分布的关系 正态分布钟形曲线、均值等于中位数等特点特点与性质将不同正态分布转化为标准正态分布标准化处理用于连续型随机变量的描述与分析实际应用 泊松分布泊松分布是一种描述单位时间（空间）内随机事件发生次数的概率分布，常用于描述单位时间内到达的事件次数。它的性质与计算方法在实际工程问题中非常有用，同时泊松分布也与二项分布密切相关。性质与计算方法性质与计算方法均值等于方差均值等于方差泊松分布的概率质量函数是指泊松分布的概率质量函数是指数型的

7、数型的与二项分布的关系与二项分布的关系二项分布的二项分布的n n很大，很大，p p很小时，很小时，逼近泊松分布逼近泊松分布 泊松分布泊松分布概念与应用场景概念与应用场景适用于描述单位时间内的事件适用于描述单位时间内的事件发生概率发生概率常见于排队论、通信等领域常见于排队论、通信等领域描述等待时间或寿命的概率分布定义与特点0103用于描述产品寿命分布、故障率分布等可靠性工程中的应用02期望为1/，方差为1/2期望与方差指数分布无记忆性、单峰分布等特点特点与性质期望为1/、方差为1/2期望与方差在可靠性工程中描述产品的寿命分布应用 0404第四章 统计推断 区间估计区间估计是统计推断中的重要概念，

8、其基本思想是通过给出一个参数的区间估计值，来估计参数的真实取值范围。计算方法通常涉及样本均值、标准差等统计量，并且可以应用在各种实际问题中，比如市场调研、医学研究等领域。参数检验参数检验是统计推断的重要方法，通过对样本数据进行假设检验，来判断总体参数的取值。基本原理参数检验可以分为单样本检验、双样本检验、方差分析等不同类型，每种类型适用于不同的情境。类型参数检验在医学、经济、社会学等领域都有广泛的应用，方法包括t检验、F检验、卡方检验等。应用场景及方法 非参数检验是一种不依赖总体分布的统计推断方法，适用于不满足正态分布的情况。概念与特点0103非参数检验在实际问题中的应用包括医学疾病研究、环境

9、监测等领域，能够应对数据分布不确定的情况。实际应用02常见的非参数检验方法包括Mann-Whitney U检验、Kruskal-Wallis检验等，具有较强的鲁棒性。常用方法相关性分析相关性分析用于研究两个或多个变量之间的关联程度，主要通过相关系数来衡量。基本原理Pearson相关系数适用于连续变量的线性关系分析，Spearman秩相关系数适用于顺序变量的关联性分析。Pearson相关系数与Spearman秩相关系数相关性分析在金融领域的资产相关性研究、社会学领域的人口统计等方面有广泛的应用，可以帮助发现变量之间的内在关系。应用举例 统计推断应用举统计推断应用举例例统计推断在生物统计学中统计推

10、断在生物统计学中的应用十分广泛，比如通的应用十分广泛，比如通过区间估计推断某种药物过区间估计推断某种药物的疗效是否显著，利用参的疗效是否显著，利用参数检验研究不同基因型在数检验研究不同基因型在人群中的分布情况，利用人群中的分布情况，利用相关性分析探究吸烟与肺相关性分析探究吸烟与肺癌之间的关联等。这些应癌之间的关联等。这些应用都体现了统计推断在现用都体现了统计推断在现实生活中的重要性。实生活中的重要性。0505第5章 多元统计分析 多元正态分布多元正态分布多元正态分布是指具有多多元正态分布是指具有多元随机变量的联合正态分元随机变量的联合正态分布。其特点包括各分量之布。其特点包括各分量之间的线性相

11、关性和不同分间的线性相关性和不同分量的方差之间的差异。协量的方差之间的差异。协方差矩阵是用来描述多元方差矩阵是用来描述多元正态分布中各变量之间关正态分布中各变量之间关系的重要工具。在统计分系的重要工具。在统计分析中，多元正态分布经常析中，多元正态分布经常用于多元数据的建模和分用于多元数据的建模和分析。析。方差分析包括单因素和多因素方差分析的基本原理基本原理介绍方差分析的不同类型以及具体分析步骤类型与步骤探讨方差分析在实验设计中的具体应用情景实验设计应用 介绍因子分析的基本概念和核心思想基本概念0103讨论如何解释因子分析的结果并应用于实际场景结果解释与应用02探讨因子分析所涉及的模型和基本假设

12、模型与假设层次聚类层次聚类层次聚类是一种自下而上或自层次聚类是一种自下而上或自上而下逐步合并的方法，用于上而下逐步合并的方法，用于构建聚类树。构建聚类树。K K均值聚类是一种迭代算法，均值聚类是一种迭代算法，将数据点分配给不同的簇，使将数据点分配给不同的簇，使得每个点到其所属簇的中心距得每个点到其所属簇的中心距离最小。离最小。应用场景及步骤应用场景及步骤聚类分析常被应用于市场细分、聚类分析常被应用于市场细分、社交网络分析等领域，步骤包社交网络分析等领域，步骤包括选择合适的聚类算法、距离括选择合适的聚类算法、距离度量等。度量等。聚类分析聚类分析思想与目的思想与目的聚类分析的主要思想是将样本聚类分

13、析的主要思想是将样本进行分类或分组，以发现数据进行分类或分组，以发现数据中的内在结构和相似性。目的中的内在结构和相似性。目的在于发现数据中潜在的群集关在于发现数据中潜在的群集关系。系。结尾第5章主要介绍了多元统计分析中的多元正态分布、方差分析、因子分析和聚类分析。通过本章的学习，可以更好地理解和应用多元统计分析方法，为数据分析提供更多的工具和思路。0606第6章 总结与展望 参参数数估估计计与与假假设设检检验方法验方法点估计点估计区间估计区间估计假设检验假设检验各各种种概概率率分分布布与与统统计计推断方法推断方法正态分布正态分布卡方分布卡方分布t t分布分布 总结本课程的重要内容总结本课程的重

14、要内容概概率率论论与与数数理理统统计计基本概念基本概念概率概率随机变量随机变量概率分布概率分布 深入研究统计学高级课程0103 不断提升数据分析与统计推断能力02 将数理统计知识应用于实际问题数理统计的重要数理统计的重要性性数理统计是一门应用广泛数理统计是一门应用广泛的学科，它通过概率论原的学科，它通过概率论原理和数学统计方法对数据理和数学统计方法对数据进行分析、推断和预测，进行分析、推断和预测，为决策提供科学依据。在为决策提供科学依据。在各个领域中都有着重要作各个领域中都有着重要作用。用。金融统计学金融统计学风险管理风险管理投资组合优化投资组合优化市场分析市场分析社会统计学社会统计学人口统计人口统计调查研究调查研究教育评估教育评估工程统计学工程统计学质量控制质量控制可靠性分析可靠性分析产品设计产品设计数理统计的应用领域数理统计的应用领域医学统计学医学统计学临床试验临床试验流行病学流行病学药物疗效评价药物疗效评价数理统计的发展历程概率论的发展奠定基础起源频率派与贝叶斯派的争论发展数据科学的兴起推动了统计学的发展应用大数据时代将为统计学带来新的挑战与机遇前景数理统计的发展趋势数理统计在当今信息爆炸的时代变得越发重要。随着人工智能和大数据技术的快速发展，统计学将更多地应用于机器学习、数据挖掘、商业决策等领域。未来，随着跨学科交叉的深化，数理统计的应用前景将更加广阔。谢谢观看！下次再会