zxy生物統(tǒng)計概論課件

生物統(tǒng)計學(xué)1教學(xué)準(zhǔn)備1、教材李春喜等編著，生物統(tǒng)計學(xué)。2、主要參考書杜榮騫主編，生物統(tǒng)計學(xué)，高等教育出版社，1999。3、計算器2建議學(xué)習(xí)方法掌握基本原理，理解公式含義及應(yīng)用條件，不必深究推導(dǎo)；通過課堂作業(yè)加深對統(tǒng)計方法及公式使用范圍了解；培養(yǎng)科學(xué)的統(tǒng)計思維方法。結(jié)合專業(yè)，了解統(tǒng)計方法的實際應(yīng)用。3本課程主要內(nèi)容第一章緒論第二章資料的整理與特征數(shù)的計算第三章概率與概率分布第四章統(tǒng)計推斷第五章χ2檢驗第六章非參數(shù)檢驗第七章方差分析第八章正交設(shè)計第九章常用試驗設(shè)計及統(tǒng)計分析4第一章緒論5統(tǒng)計學(xué)發(fā)展史中的重大事件與重要代表人物J.Bernoulli（貝努里，瑞士，1654～1705）

系統(tǒng)論證了“大數(shù)定律”，即樣本容量越大，樣本統(tǒng)計數(shù)與總體參數(shù)之差越小。P.S.Laplace（拉普拉斯，法國，1749～1827）

最早系統(tǒng)的把概率論方法運用到統(tǒng)計學(xué)研究中去，建立了嚴(yán)密的概率數(shù)學(xué)理論，并應(yīng)用到人口統(tǒng)計、天文學(xué)等方面的研究上。7Gauss（高斯，德國，1777～1855）

正態(tài)分布理論最早由DeMoiver于1733年發(fā)現(xiàn)，后來Gauss在進行天文觀察和研究土地測量誤差理論時又一次獨立發(fā)現(xiàn)了正態(tài)分布（又稱常態(tài)分布）的理論方程，提出“誤差分布曲線”，后人為了紀(jì)念他，將正態(tài)分布也稱為Gauss分布。正態(tài)分布是指隨機變量的發(fā)生頻率所遵循的一種規(guī)律8K.Pearson（卡.皮爾遜，英國，1857～1936）

Pearson的一生是統(tǒng)計研究的一生。他首創(chuàng)頻數(shù)分布表與頻數(shù)分布圖，如今已成為最基本的統(tǒng)計方法之一；觀察到許多生物的度量并不呈現(xiàn)正態(tài)分布，利用相對斜率得到矩形分布、J型分布、U型分布或鈴型分布等；1900年獨立發(fā)現(xiàn)了X2分布，提出了有名的卡方檢驗法，后經(jīng)Fisher補充，成為小樣本推斷統(tǒng)計的早期方法之一；Pearson對“回歸與相關(guān)”進一步作了發(fā)展，Pearson還提出復(fù)相關(guān)、總相關(guān)、相關(guān)比等概念，不僅發(fā)展了Galton的相關(guān)理論，還為之建立了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。10W.S.Gosset（歌賽特，英國，1876～1937）

在生產(chǎn)實踐中對樣本標(biāo)準(zhǔn)差進行了大量研究。于1908年以“Student（學(xué)生）”為筆名在該年的Biometrika上發(fā)表了論文《平均數(shù)的概率誤差》，創(chuàng)立了小樣本檢驗代替大樣本檢驗的理論，即t分布和t檢驗法，也稱為學(xué)生式分布。t檢驗已成為當(dāng)代生物統(tǒng)計工作的基本工具之一，為多元分析理論的形成和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，為此，許多統(tǒng)計學(xué)家把1908年看作是統(tǒng)計推斷理論發(fā)展史上的里程碑。11R.A.Fisher（費歇爾，英國，1890～1962）

Fisher一生論著頗多，共寫了329篇。1915年在Biometrika上發(fā)表論文《無限總體樣本相關(guān)系數(shù)值的頻率分布》，被稱為現(xiàn)代推斷統(tǒng)計學(xué)的第一篇論文。1923年發(fā)展了顯著性檢驗及估計理論，提出了F分布和F檢驗，1918年在《孟德爾遺傳試驗設(shè)計間的相對關(guān)系》一文中首創(chuàng)“方差”和“方差分析”兩個概念1925年提出隨機區(qū)組和正交拉丁方試驗設(shè)計，在試驗設(shè)計中提出“隨機化”原則，1938年和Yates合編了FisherYates隨機數(shù)字表。12時期科學(xué)家發(fā)明與應(yīng)用1857-1936KarlPearson現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)之父相關(guān)分析，x21880-1949MajorGreenwood抽樣誤差1879-1940RaymondPearl醫(yī)院統(tǒng)計，生物統(tǒng)計1890-1962RonaldA.Fisher現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)奠基誤差理論極大似然《實驗設(shè)計》隨機化做實驗，F(xiàn)檢驗1897-1991Hill爵士現(xiàn)代臨床試驗(clinicaltrial)1415統(tǒng)計描述內(nèi)容搜集數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)

目的描述數(shù)據(jù)特征找出數(shù)據(jù)的基本規(guī)律02550Q1Q2Q3Q4￥x=30s2=10517推斷統(tǒng)計內(nèi)容參數(shù)估計假設(shè)檢驗?zāi)康膶傮w特征作出推斷樣本總體18統(tǒng)計描述與統(tǒng)計推斷的關(guān)系反映客觀現(xiàn)象的數(shù)據(jù)總體內(nèi)在的數(shù)量規(guī)律性推斷統(tǒng)計（利用樣本信息和概率論對總體的數(shù)量特征進行估計和檢驗等）概率論（包括分布理論、大數(shù)定律和中心極限定理等）描述統(tǒng)計（統(tǒng)計數(shù)據(jù)的搜集、整理、顯示和分析等）總體數(shù)據(jù)樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)探索現(xiàn)象數(shù)量規(guī)律性的過程19統(tǒng)計分析最重要的內(nèi)容：差異顯著性檢驗。獲得具有變異的資料，產(chǎn)生變異的原因是什么？-----處理間實質(zhì)性差異----無法控制的偶然因素所引起？顯著性檢驗的目的-----承認(rèn)并排除無法控制的偶然因素干擾----揭示處理間是否存在本質(zhì)差異20研究的目的是要了解總體，能觀測到的是樣本，通過樣本來推斷總體是統(tǒng)計分析的基本特點。樣本畢竟只是總體的一部分，樣本具有代表性，樣本來推斷總體有很大可靠性但有一定的錯誤率這是統(tǒng)計分析的又一特點。特點21t檢驗——主要用于檢驗兩個處理平均數(shù)差異是否顯著；方差分析——主要用于檢驗多個處理平均數(shù)間差異是否顯著；

檢驗——主要用于由質(zhì)量性狀得來的次數(shù)資料的顯著性檢驗等。顯著性檢驗的方法很多，生物統(tǒng)計常用的有：22二.生物統(tǒng)計學(xué)的概念及主要內(nèi)容24概念生物統(tǒng)計學(xué)（Biostatistics）：運用數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法來認(rèn)識、分析、推斷和解釋生命過程中的各種現(xiàn)象和試驗調(diào)查資料的科學(xué)。是數(shù)理統(tǒng)計在生物學(xué)研究中的應(yīng)用，屬于生物數(shù)學(xué)的范疇。25最重要的內(nèi)容：差異顯著性檢驗。獲得具有變異的資料，產(chǎn)生變異的原因是什么？-----處理間實質(zhì)性差異----無法控制的偶然因素所引起？顯著性檢驗的目的-----承認(rèn)并排除無法控制的偶然因素干擾----揭示處理間是否存在本質(zhì)差異27研究的目的是要了解總體，能觀測到的是樣本，通過樣本來推斷總體是統(tǒng)計分析的基本特點。樣本畢竟只是總體的一部分，樣本具有代表性，樣本來推斷總體有很大可靠性但有一定的錯誤率這是統(tǒng)計分析的又一特點。特點28t檢驗——主要用于檢驗兩個處理平均數(shù)差異是否顯著；方差分析——主要用于檢驗多個處理平均數(shù)間差異是否顯著；

檢驗——主要用于由質(zhì)量性狀得來的次數(shù)資料的顯著性檢驗等。顯著性檢驗的方法很多，生物統(tǒng)計常用的有：29提供試驗設(shè)計的依據(jù)和重要原則：隨機，重復(fù)，對照，樣本數(shù)，正交實驗采用等等試驗或調(diào)查設(shè)計主要解決合理地收集必要而有代表性資料的問題。三、為什么要學(xué)生物統(tǒng)計學(xué)？用統(tǒng)計學(xué)思維方式考慮和設(shè)計科研問題30整理資料的基本方法是根據(jù)資料的特性將其整理成統(tǒng)計表、繪制成統(tǒng)計圖。通過統(tǒng)計表、圖可以大致看到所得資料集中、離散的情況。利用所收集得來的數(shù)據(jù)計算出幾個統(tǒng)計量，以表示該資料的數(shù)量特征、估計相應(yīng)的總體參數(shù)。

2.提供整理和描述數(shù)據(jù)資料的科學(xué)方法，確定某些性狀特征和數(shù)量特征。31

提供由樣本推斷總體的方法---差異顯著性檢驗，顯著性檢驗常用的有t檢驗、方差分析、χ2檢驗、非參數(shù)檢驗等。另外還包括相關(guān)分析與回歸分析。結(jié)果的合理判斷“陽性”結(jié)果是否是虛假聯(lián)系？某感冒藥治療1周后，治愈率為90%，能否說該感冒藥十分有效？

“陰性”結(jié)果是否是樣本含量不足？3.運用顯著檢驗，判斷試驗結(jié)果的可靠性或可行性。32吸煙與肺癌是否有關(guān)？兩種飼料配方哪種更好？新藥物是否更有效？科學(xué)回答各種實驗相關(guān)問題334.采用統(tǒng)計學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)不確定現(xiàn)象背后隱藏的規(guī)律。

最大值=6.18,最小值=3.29,極差=2.89算術(shù)均數(shù)=4.72，標(biāo)準(zhǔn)差=0.57。345保證你的研究論文能通過統(tǒng)計學(xué)審查據(jù)國外60～80年代對不同醫(yī)學(xué)雜志發(fā)表論文的調(diào)查結(jié)果顯示，有統(tǒng)計錯誤的論文所占比例高達(dá)72%，最低也有20%。有人曾對發(fā)表在Lancet,JAMA等著名醫(yī)學(xué)雜志上的71篇陰性結(jié)果的論文作過分析，發(fā)現(xiàn)其中有62篇（93%）可能是由于樣本含量不足造成的假陰性。IF23351.數(shù)據(jù)搜集：如，調(diào)查與試驗2.數(shù)據(jù)整理：如，分組3.數(shù)據(jù)顯示：如，圖和表4.數(shù)據(jù)分析：如，回歸分析統(tǒng)計學(xué)是一門收集、整理和分析數(shù)據(jù)的方法科學(xué)探索數(shù)據(jù)內(nèi)在規(guī)律，以達(dá)到對客觀事物科學(xué)認(rèn)識四.生物統(tǒng)計的基本內(nèi)容及步驟361.設(shè)計統(tǒng)計設(shè)計是研究能否成功的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是提高質(zhì)量的重要保證。A.調(diào)查設(shè)計：客觀描述研究總體，不對研究總體施加任何干預(yù)B.實驗設(shè)計(1)實驗研究設(shè)計：以動物或生物材料為研究對象，在研究過程中對研究對象施加干預(yù)。(2)臨床試驗設(shè)計：以人為研究對象，在研究過程中施加干預(yù)。372.搜集資料指采取措施使能取得準(zhǔn)確可靠的原始數(shù)據(jù)。統(tǒng)計資料主要來自：1.經(jīng)常性的工作記錄。2.專題調(diào)查或?qū)嶒炑芯俊?.統(tǒng)計年鑒和統(tǒng)計數(shù)據(jù)專輯。383.整理資料將原始數(shù)據(jù)凈化、系統(tǒng)化和條理化，為下一步的計算和分析打好基礎(chǔ)的過程。394.分析資料統(tǒng)計分析：statisticalanalysis統(tǒng)計指標(biāo)的選擇與計算；統(tǒng)計圖、表的繪制；統(tǒng)計方法的選擇及統(tǒng)計軟件的應(yīng)用。目的是在描述數(shù)據(jù)特征的基礎(chǔ)上，闡明事物的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律性。40A.統(tǒng)計描述：應(yīng)用統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖，對資料的數(shù)量特征及其分布規(guī)律進行測定和描述。(1)參數(shù)估計：如何由樣本統(tǒng)計量推斷總體參數(shù)。(2)假設(shè)檢驗：由樣本差異來推斷總體之間是否存在差異。B.統(tǒng)計推斷：在一定的可信程度下由樣本信息推斷總體特征。41五、常用統(tǒng)計學(xué)術(shù)語1.總體與樣本3.變量與常數(shù)4.準(zhǔn)確性與精確性5.隨機誤差與系統(tǒng)誤差2.參數(shù)與統(tǒng)計量6.頻率與概率42總體與樣本具有相同性質(zhì)或?qū)傩缘膫€體所組成的集合稱為總體，它是指研究對象的全體；從總體中抽出若干個體所構(gòu)成的集合稱為樣本；43總體又分為有限總體和無限總體：含有有限個個體的總體稱為有限總體包含有極多或無限多個體的總體稱為無限總體在實際研究中還有一類假想總體。例如進行幾種飼料的飼養(yǎng)試驗，實際上并不存在用這幾種飼料進行飼養(yǎng)的總體，只是假設(shè)有這樣的總體存在44樣本中所包含的個體數(shù)目叫樣本容量。一般在生物學(xué)研究中，通常把n≤30的樣本叫小樣本，n>30的樣本叫大樣本。對于小樣本和大樣本，在一些統(tǒng)計數(shù)的計算和分析檢驗上是不一樣的。

45樣本及其代表性對于一個具體的抽樣問題，總體是唯一確定的，而樣本則不是唯一的。影響樣本代表性的因素：1、總體分布的離散程度的大小。（用方差δ表示）2、抽樣單元數(shù)的多少(或稱樣本容量的大小)。3、抽樣方法（重復(fù)抽樣和不重復(fù)抽樣）。46參數(shù)與統(tǒng)計數(shù)(parameterstatistic)參數(shù)：總體的統(tǒng)計指標(biāo)，如總體均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差，采用希臘字母分別記為μ、σ。固定的常數(shù)

總體樣本抽取部分觀察單位

統(tǒng)計數(shù)

參數(shù)

推斷統(tǒng)計數(shù)：樣本的統(tǒng)計指標(biāo)，如樣本均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差，采用英文字母分別記為S,參數(shù)附近波動的隨機變量。為了表示總體和樣本的數(shù)量特征，需要計算出幾個特征數(shù)，包括平均數(shù)和變異數(shù)（極差、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等）。47變量與常量

變量，或變數(shù)，指相同性質(zhì)的事物間表現(xiàn)差異性或差異特征的數(shù)據(jù)。常量，或常數(shù)，表示能代表事物特征和性質(zhì)的數(shù)值，通常由變量計算而來，在一定過程中是不變的。48變量定性變量定量變量連續(xù)變量非連續(xù)變量只有整數(shù)出現(xiàn)可以有任何小數(shù)出現(xiàn)對變量的測得值稱為變量值或觀測值49定性變量的處理將觀察單位按某種屬性的不同程度分成等級后分組計數(shù)，分類匯總各組觀察單位數(shù)其變量值具有半定量性質(zhì)，表現(xiàn)為等級大小或?qū)傩猿潭取?0有效正常11.5816.80B組女55108……………………無效異常15.6622.56對照男554有效異常10.9317.33B組女433好轉(zhuǎn)正常12.5720.00對照女452治愈正常11.4718.67A組男371療效評價心電圖舒張壓(kPa)收縮壓(kPa)治療分組性別年齡(歲)患者編號108例高血壓患者治療后的臨床記錄5152準(zhǔn)確性與精確性

準(zhǔn)確性(accuracy)也叫準(zhǔn)確度，指在調(diào)查或試驗中某一試驗指標(biāo)或性狀的觀測值與其真值接近的程度。精確性(precision)也叫精確度，指調(diào)查或試驗中同一試驗指標(biāo)或性狀的重復(fù)觀測值彼此接近的程度。準(zhǔn)確性、精確性合稱為正確性。53●●●●●即準(zhǔn)確又精確●●●●●準(zhǔn)確而不精確●●●●●即不準(zhǔn)確又不精確●●●●●精確而不準(zhǔn)確54設(shè)某一試驗指標(biāo)或性狀的真值為μ，觀測值為x，若x與μ相差的絕對值|x－μ|越小，則觀測值x的準(zhǔn)確性越高；反之則低。若觀測值彼此接近，即任意二個觀測值xi、xj相差的絕對值|xi－xj|越小，則觀測值精確性越高；反之則低。55誤差實際測量值與真值之差，即樣本指標(biāo)與總體指標(biāo)之差。效應(yīng)誤差隨機誤差（Randomerror）系統(tǒng)誤差（Systematicerror）變異誤差（Error）測量值=真實值+隨機誤差+非隨機誤差

Xi=i

+i56隨機誤差與系統(tǒng)誤差(systematicerror)

系統(tǒng)誤差也叫片面誤差由于試驗動物的初始條件相差較大，飼料種類、品質(zhì)、數(shù)量、飼養(yǎng)條件未控制相同，測量的儀器不準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)試劑未經(jīng)校正，以及觀測、記載、抄錄、計算中的錯誤所引起。系統(tǒng)誤差影響試驗的準(zhǔn)確性。統(tǒng)計上的試驗誤差指隨機誤差。這種誤差愈小，試驗的精確性愈高。57隨機誤差隨機誤差：也叫抽樣誤差。一類不恒定的、隨機變化的誤差，由多種尚無法控制的因素引起。隨機誤差呈正態(tài)分布。隨機誤差帶有偶然性質(zhì)，在試驗中，即使十分小心也難以消除。如測量一個人身高(178.10cm)：178.12178.09178.15cm隨機誤差影響試驗的精確性。58減小隨機誤差方法：良好的試驗設(shè)計正確的試驗操作增加抽樣或試驗次數(shù)。統(tǒng)計上的試驗誤差一般都指隨機誤差。隨機誤差越小，試驗精確性越高。隨機誤差帶有偶然性質(zhì)，十分小心也是不可避免的。5990mmHg。。。。。。85mmHg真值血壓計測定值系統(tǒng)誤差。。。。。。隨機誤差和系統(tǒng)誤差隨機誤差60實驗者Buffon（法）k.pearson（英）k.pearson（英）投擲次數(shù)40401200024000“正面”次數(shù)204