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文檔簡介
1、流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計學教研室,金英良,第四章 抽樣誤差與假設檢驗,本章主要內(nèi)容:,第一節(jié) 均數(shù)的抽樣誤差與標準誤差 第二節(jié) 總體均數(shù)的估計 第三節(jié) 假設檢驗的意義和步驟,第一節(jié) 均數(shù)的抽樣誤差與標準誤差,假定某年某地所有13歲女學生身高服從總體均數(shù)=155.4cm,總體標準差=5.3cm的正態(tài)分布N(155.4,5.32)。隨機抽取30人為一個樣本(n=30),并計算樣本的均數(shù)和標準差,共抽取100次,可以得到100份樣本,每份樣本可以計算相應的均數(shù)和標準差。,1. 156.7 5.16 158.1 5.21 155.6 5.32 99. 154.6 5.15 100. 156.6 5.25,=1
2、55.4cm =5.3cm,X S,一百個樣本,抽樣誤差(smpling error) 這種由抽樣造成的樣本統(tǒng)計量與總體參數(shù)之間的差異成為抽樣誤差.,只要有個體變異和隨機抽樣研究,抽樣誤差就是不可避免的。,若從正態(tài)總體N(, 2)中,反復多次隨機抽取樣本含量固定為n的樣本,那么這些樣本均數(shù) 也服從正態(tài)分布。樣本均數(shù) 的總體均數(shù)仍為,樣本均數(shù)的標準差為 ,其計算公式為:,中心極限定理,SAMPLE 1:x11 x12 x13 x14.x1n,SAMPLE 2:x21 x22 x23 x24.x2n,SAMPLE k:xk1 xk2 xk3 xk4.xkn,原始 總體 ,k個樣本均數(shù)的頻數(shù)分布圖,
3、標準誤(standard error,SE) 樣本均數(shù)的標準差。 它反映了來自同一總體的樣本均數(shù)之間的離散程度以及樣本均數(shù)和總體均數(shù)的差異程度,即均數(shù)的抽樣誤差的大小。,統(tǒng)計上用標準誤來衡量抽樣誤差的大??!,由于在實際工作中,總體標準差往往未知,而是用樣本標準差S來代替,故只能求得樣本均數(shù)標準誤的估計值S X ,其計算公式為:,估計,例 4.1 某市隨機抽查成年男子140人,得紅細胞均數(shù)4.771012/L,標準差0.381012/L,計算其標準誤。,第二節(jié) 總體均數(shù)的估計,1.統(tǒng)計推斷(statistical inference)在總體中隨機抽取一定數(shù)量觀察單位作為樣本進行抽樣研究,然后由樣
4、本信息推斷總體特征,這一過程稱為統(tǒng)計推斷。,一、可信區(qū)間的概念,統(tǒng)計推斷,參數(shù)估計,假設檢驗,點估計,區(qū)間估計(可信區(qū)間),2.參數(shù)估計(parameter estimation)是指由樣本統(tǒng)計量估計總體參數(shù),是統(tǒng)計推斷的一個重要內(nèi)容。 (1)點估計(point estimation) 用樣本統(tǒng)計量直接作為總體參數(shù)的估計值。 (2)區(qū)間估計(interval estimation)又稱可信區(qū)間(置信區(qū)間,CI) 按預先給定的概率,計算出一個區(qū)間,使它能夠包含未知的總體均數(shù)。,=155.4cm,身高(cm),總體均數(shù)的95%可信區(qū)間,平均有95個可信區(qū)間包括了總體均數(shù),只有5個可信區(qū)間不包括,即
5、估計錯誤。,進行100次抽樣,每次樣本量為n=30,利用樣本均數(shù)和標準差估計總體均數(shù)范圍。,3.可信區(qū)間有兩個要素:,(1)準確度(accuracy)可信度的大小,即可信區(qū)間包容的概率大?。?-)。 (2)精密度(precision)反映在區(qū)間的長度,區(qū)間長度越小精密度越高。 一般情況下,95%的可信區(qū)間更為常用。 在可信度確定的情況下,增加樣本量,可減少區(qū)間長度,提高精密度。,t分布是t檢驗的基礎(chǔ),亦稱 student t檢驗,是計量資料中最常用的假設檢驗方法。,戈塞特 (William Sealey Gosset) 英國著名統(tǒng)計學家。出生于英國肯特郡坎特伯雷市,求學于曼徹斯特學院和牛津大學
6、,主要學習化學和數(shù)學。,二、總體均數(shù)可信區(qū)間的計算,1899年作為一名釀酒師進入愛爾蘭的都柏林一家啤酒廠工作,在那里他涉及到有關(guān)釀造過程的數(shù)據(jù)處理問題。 由于釀酒廠的規(guī)定禁止戈塞特發(fā)表關(guān)于釀酒過程變化性的研究成果,因此戈塞特不得不于1908年,首次以“學生” (Student)為筆名,在生物計量學雜志上發(fā)表了“平均數(shù)的概率誤差”。Gosset在文章中使用Z統(tǒng)計量來檢驗常態(tài)分配母群的平均數(shù)。由于這篇文章提供了“學生t檢驗”的基礎(chǔ),為此,許多統(tǒng)計學家把1908年看作是統(tǒng)計推斷理論發(fā)展史上的里程碑。,隨機變量X N(m,s2),標準正態(tài)分布 N(0,12),u變換,均數(shù),標準正態(tài)分布 N(0,12)
7、,在實際工作中, 往往未知,常用 代替進行變換,即,不服從標準正態(tài)分布! 而服從自由度=n-1的t分布,t分布,1、以0為中心,左右對稱的單峰分布。 2、t分布曲線是一簇曲線,其形態(tài)變化與自由度的大小有關(guān)系( =n-1)。,t分布的特征:,自由度越小,t分布的峰越低,而兩側(cè)尾部翹得越高; 自由度逐漸增大時,t分布逐漸逼近標準正態(tài)分布,當自由度為無窮大時,t分布就是標準正態(tài)分布。,為便于使用,統(tǒng)計學家編制了不同自由度對應的t界值表。,t分布的用途: 主要用于總體均數(shù)的區(qū)間估計及t檢驗。,s未知 且 n較小 (n50) 按u分布 s已知 按u分布,總體均數(shù)可信區(qū)間的計算方法,隨總體標準差s是否已知
8、,以及樣本含量n的大小而異。 通常有t分布和u分布兩類方法:,(一)已知,u變換公式:,(二)未知,1.n較?。╪50),2.n較大(n50),例4.2 某醫(yī)生測得25名動脈粥樣硬化患者血漿纖維蛋白原含量的均數(shù)為3.32g/L,標準差為0.57g/L,試計算該種病人血漿纖維蛋白原含量總體均數(shù)的95%可信區(qū)間。,該種病人血漿纖維蛋白原含量總體均數(shù)的95%可信區(qū)間為3.09g/L 3.56g/L,例4.3 試計算例4.1中該地成年男子紅細胞總體均數(shù)的95%可信區(qū)間。,該地成年男子紅細胞總體均數(shù)的95%可信區(qū)間為4.711012/L 4.831012/L,第三節(jié) 假設檢驗的意義和步驟,一、假設檢驗的
9、基本思想,“反證法”的思想 先根據(jù)研究目的建立假設,從H0假設出發(fā),先假設它是正確的,再分析樣本提供的信息是否與H0有較大矛盾,即是否支持H0,若樣本信息不支持H0,便拒絕之并接受H1,否則不拒絕H0 。,例4.4 以往通過大規(guī)模調(diào)查已知某地新生兒出生體重為3.30kg. 從該地難產(chǎn)兒中隨機抽取35名新生兒作為研究樣本,平均出生體重為3.42kg, 標準差為0.40kg。,問該地難產(chǎn)兒出生體重是否與一般新生兒體重不同?,0=3.30kg 次/分,已知總體,未知總體,n=35, =3.42kg S=0.40kg,與0之間的差異(不相等),有兩種可能: 1、 = 0,僅因為用 去估計時存在抽樣誤差
10、,所以導致了 與0之間的差異。 2、 與0本身就不相等,所以導致了 與之間的差異。,假設檢驗的基本原理: 抽樣誤差所致 P0.05 (來自同一總體) ? 假設檢驗回答 本身存在差別 P0.05 (來自不同總體),兩均數(shù)兩率不等,二、假設檢驗的基本步驟,1.建立假設檢驗和確定檢驗水準 H0(無效假設):=0 H1(備擇假設 ):0(雙側(cè)檢驗),檢驗水準:在實際工作中一般取0.05。它確定了小概率事件的標準,即規(guī)定了概率不超過就是小概率事件。,0(單側(cè)檢驗),0 (單側(cè)檢驗),=0.05,例如:要比較經(jīng)常參加體育鍛煉的中學男生心率是否低于一般中學男生的心率,就屬于單側(cè)檢驗。,H1: 0,雙側(cè),0都有可能 H1: 0,單側(cè) H1: 0,單側(cè),單、雙側(cè)檢驗,單雙側(cè)問題要由專業(yè)知識確定,2.選擇檢驗方法和計算統(tǒng)計量 根據(jù)資料的類型和分析目的選擇適當?shù)臋z驗方法,并根據(jù)選擇的方法計算相應的統(tǒng)計量。,3.確定概率P值和作出統(tǒng)計推斷,樣本統(tǒng)計量值的概率P,樣本統(tǒng)計量值的概率P,用P值與檢驗水準進行比較,根據(jù)比較結(jié)果作出統(tǒng)計推斷。,檢驗水準確定的P值,樣本統(tǒng)計量值的概率P,檢驗水準確定的P值,樣本統(tǒng)計量值的概率P,P ,則拒絕H0,
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