高二数学独立性检验
高二数学人选择性必修件独立性检验

系。
02
社会学领域
研究两个社会现象是否独立, 如研究教育程度与职业选择的
关系。
03
经济学领域
研究两个经济指标是否独立, 如研究通货膨胀率与失业率的
关系。
03
独立性检验方法
卡方检验法
01
02
03
卡方统计量
用于衡量实际观测值与理 论期望值之间的差异,其 值越大,表明差异越显著 。
Spearman等级相关系数
同样用于衡量两个有序分类变量之间的关联程度,与Kendall's tau-b类似,但计算方 法略有不同。
04
数据处理与结果分析
数据收集与整理
数据来源
明确数据的来源,确保数据的真实性 和可靠性。
数据整理
将数据按照一定的格式进行整理,便 于后续的计算和分析。
数据筛选
根据研究目的,筛选与研究问题相关 的数据。
将计算得到的统计量与临界值进 行比较,判断假设是否成立。
意义探讨
根据假设检验的结果,探讨数据背 后的实际意义,如两个变量之间是 否存在关联等。
注意事项
在讨论结果时,需要注意结果的可 靠性、可重复性以及可能存在的误 差来源。
05
实际应用案例解析
医学领域案例:疾病与基因关系研究
01
研究目的
探究某种疾病与特定基因之间 的关联程度。
02
数据收集
收集患者的基因数据和疾病信 息。
03
独立性检验
通过卡方检验等方法,判断疾 病与基因之间是否存在统计学
上的独立性。
04
结果解读
若检验结果拒绝原假设,则认 为疾病与基因之间存在关联, 这为疾病的预防、诊断和治疗
数学高二-选修2素材 3.2独立性检验是如何判断两个事件是否相互独立的

3.2 独立性检验是如何判断两个事件是否相互独立的独立性检验的基本思想类似于反证法.要确认“两个分类变量有关系”这一结论成立的可信程度,首先假设结论不成立,即假设结论“两个分类变量没有关系”成立,在该假设下构造的随机变量2χ应该很小.如果由观测数据计算得到的2χ的观测值很大,则在一定程度上说明假设不合理.根据随机变量2χ的含义,可以通过概率式评价该假设不合理的程度,由实际计算的2χ>6.635,说明假设不合理的程度约为99%,即“两个分类变量有关系”这一结论成立的可信程度约为99%.当2χ≤3.841时,认为两个分类变量是无关的.对于两事件而言即相互独立.1.两个事件独立的判定例1: 为了研究不同的给药方式(口服与注射)和药的效果(有效与无效)是否有关,进行了相应的抽样调查,调查结果列表如下:根据193个病人的数据,能否作出药的效果与给药方式有关的结论?请说明理由.解:提出假设H0:药的效果与给药方式无关系.根据列联表中的数据,得χ2=2193(58314064)122719895-⨯-⨯⨯⨯⨯≈1.3896<2.072.当H0成立时,χ2>1.3896的概率大于15%,这个概率比较大,所以根据目前的调查数据,不能否定假设H0,即不能作出药的效果与给药方式有关的结论.注意:这是一个由列联表来验证的独立性检验问题,其结论是没有关系的假设成立.并且应该注意上述结论是对所有口服药物与注射药物的实验人而言的,绝不要误以为对被跟踪的193个跟踪研究对象成立.例2:调查某医院某段时间内婴儿出生的时间与性别的关系,得到下面的数据表.试问能以多大把握认为婴儿的性别与出生时间有关系.分析:利用表中的数据通过公式计算出2χ统计量,可以用它的取值大小来推断独立性是否成立.解:由公式()841.368892.35732345531826248922<≈⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=χ 故婴儿的性别与出生时间是相互独立的(也可以说没有充分证据显示婴儿的性别与出生时间有关).2.两个事件不独立的判定例3:在某医院,因为患心脏病而住院的665名男性病人中,有214人秃顶,而另外772名不是因为患心脏病而住院的男性病人中有175人秃顶.利用独立性检验方法判断秃顶与患心脏病是否有关系?你所得的结论在什么范围内有效?分析:列出22⨯列联表,利用公式求出2χ与两个临界值3.841与6.635比较大小得适当范围.解:根据题目所给数据得到如下表所示: 秃顶与患心脏病列联表由公式,得:()635.6373.167726651048389451175597214143722>≈⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=χ所以有99%的把握认为“秃顶与患心脏病有关”.说明:因为这组数据来自住院的病人,因此所得到的结论适合住院的病人群体.例4.某班主任对全班50名学生进行了作业量多少的调查,喜欢玩电脑游戏的同学认为作业多的有18人,认为作业不多的有9人,不喜欢玩电脑游戏的同学认为作业多的有8人,认为作业不多的有15人,则认为喜欢玩电脑游戏与认为作业量的多少有关系的把握大约是多少?解:2x =059.523272426)981518(502=⨯⨯⨯⨯-⨯, ()024.52>x P =0.025, 有97.5%的把握认为喜欢玩电脑游戏与认为作业多有关系.。
独立性检验-高二数学课件(人教B版2019选择性必修第二册)

(1)事件 (2)事件
A B
发生的概率可估计为P( A) 发生的概率可估计为P(B)
a a
c n b
(3)事件 AB 发生的概率可估计为
P(
n AB)
a
n
如果 A 与 B 独立,那么上述 P( AB)与 P( A )P( B )的估计值
相差不会太大,注意到总数为 n,因此利用后者可以估计出,理论上
非优秀 45 30
总计 55 50
总计
30
75
105
题型二:独立性检验解决实际问题
例5:有甲乙两个班级进行数学考试,按照大于等于85分为优秀,85分
以下为非优秀统计成绩后,得到如下的列联表.已知在全部105人中随机 抽取1人为优秀的概率为 2 .
7
(2)根据列联表的数据,若按照95%的可靠性要求,能否认为“成绩与班
既是 A 又是 B 的数据有n P( A )P( B )个,注意到实际的数据为 a
(即n P( AB ))个,因此
[nP( AB) nP( A)P(B)]2 [na n(a c)(a b)]2
nP( A)P(B)
na c(a b)
不会太大.
类似地,考虑 A 与 B ,A 与 B ,A 与 B ,可知
3
33
合计 3x x 4x 11.20 x 14.65 33.60 3x 43.96
题型二:独立性检验解决实际问题
例4:某年调查某桑场采桑人员和不采桑人员的桑毛虫皮炎发病情 况,结果如表所示,利用列联表的独立性检验估计“患桑毛虫皮 炎病与采桑”是否有关?认为两者有关系犯错误的概率是多少?
采桑 不采桑 合计
由于12.981>6.635,所以在犯错误的概率不超过1%的前提下,
8.3.2独立性检验 课件—高二下数学人教A版(2019)选择性必修第三册

P( x )
2
临界值xα
的方法称为χ2独立性检验,
读作“卡方独立性检验”,
简称独立性检验.
概率值α越小,临界值xα越大.
这种利用χ2的取值推断分类变量X和Y是否独立的方法称为χ2独立
性检验,读作“卡方独立性检验”,简称独立性检验.
犯错误的
概率
例2: 依据小概率值α=0.1的χ2独立性检验,分析例1中的抽样数据,
甲校
乙校
合计
你认为“两校学生的数
学成绩优秀率存在差异”
这一结论是否有可能是
错误的?
因此,需要找到一种更为合理的推断方法,希望能对出现错误
判断的概率有一定的控制或估算。
本节课给到一个方法:独立性检验
独立性检验是一种“概率反证法”。依据是小概率原理(在一次实
验中几乎不可能发生)
找到了,假设不成立,嫌
疑人有罪。
例4 :为研究吸烟是否与肺癌有关,某肿瘤研究所采取有放回简单随机
抽样的方法,调查了9965人,得到成对样本观测数据的分类统计结果,
如下表所示. 依据小概率值α=0.001的独立性检验,分析吸烟是否会增加
患肺癌的风险.
解:零假设为H0: 吸烟与患肺癌之间
无关联,由表中数据可得
9965(7775 49 42 2099)
数学成绩
不优秀
优秀
合计
甲校
乙校
合计
解:零假设为H0:分类变量X与Y相互独立,即两校学生的数学成绩优
秀率无差异根据表中的数据,计算得到
2
88
(33
7
10
38)
2
0.837 2.706 x0.1
3.2高二数学独立性检验

吸烟与肺癌列联表 不患肺癌 患肺癌 a b c a+c d b+d
不吸烟 吸烟 总计
总计 a+b c+d a+b+c+d
n(ad - bc) K = (a + b)(c + d)(a + c)(b + d)
2
2
作为检验在多大程度上可以认为“两个变量 有关系”的标准 。
独立性检验
不吸烟 吸烟 总计 通过公式计算 吸烟与肺癌列联表 不患肺癌 患肺癌 7775 42 2099 49 9874 91
总计 7817 2148 9965
9965(7775 49 42 2099) K 56.632 7817 2148 9874 91
2 2
独立性检验
已知在 H 0成立的情况下,
P( K 6.635) 0.01
2
即在 H 0 成立的情况下,K2 大于6.635概率非常 小,近似为0.01 现在的K2=56.632的观测值远大于6.635
独立性检验基本的思想类似反证法
(1)假设结论不成立,即“两个分类变量没有关系”.
(2)在此假设下随机变量 K2 应该很能小,如果由观测数据
计算得到K2的观测值k很大,则在一定程度上说明假设
不合理.
(3)根据随机变量K2的含义,可以通过 评价该假设不合理的程度,由实际计算出的, 说明假设合理的程度为99.9%,即“两个分类变量有关 系”这一结论成立的可信度为约为99.9%.
3)通过图形直观判断两个分类变量是否相关:
等高条 形图
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 不吸烟 吸烟
独立性检验(课件)高二数学(人教A版2019选修第三册)

|ad-bc|越大,说明玩电脑游戏与注意力集中之间的关系越强.
为了使不同样本容量的数据有统一的评判标准,我们构造一个随
机变量
n(ad-bc)2 χ2=
(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)
这种利用χ2的取值推断分类变量X和Y是否独立的方法称为χ2独立性 检验,读作卡方独立性检验,简称独立性检验.
若H0成立,即玩电脑游戏与注意力集中没有关系,则χ2应该 很小;若H0不成立,即玩电脑游戏与注意力集中有关系,则χ2应 该很大.那么,究竟χ2大到什么程度,可以推断H0不成立呢?
2 88(33 7 10 38)2
43 45 7117
α
0.1 0.05 0.01 0.005
xα 2.706 3.841 6.635 7.879
学校
甲校(X=0) 乙校(X=1)
合计
数学成绩
不优秀(Y=0) 优秀(Y=1)
33
10
38
7
71
17
0.001 10.828
合计
43 45 88
0.837 2.706 x0.1.
于不同的小概率值α的检验规则,对应不同的临界值x0,其与χ2的大小关 系可能不同,相当于检验的标准发生变化,因此结论可能会不同.
3. 为考察某种药物A对预防疾病B的效果,进行了动物试验,根据105个有
放回简单随机样本的数据,得到如下列联表: 依据α=0.05的独立性检验,分析药物A对
药物A
疾病B 未患病 患病
解:根据题意,可得
xα 2.706 3.841 6.635 7.879 10.828
2 4.881 3.841 x0.05 .
根据小概率值α=0.05的χ2独立性检验,推断H0不成立,即认为两种疗 法的效果有差异,该推断犯错误的概率不超过0.05.
独立性检验

不
独立性检验的定义
上面这种利用随机变量K 上面这种利用随机变量 2来确定在多大程度上 可以认为“两个分类变量有关系”的方法, 可以认为“两个分类变量有关系”的方法,称为两 个分类变量的独立性检验 独立性检验。 个分类变量的独立性检验。
独立性检验的基本思想(类似反证法) 独立性检验的基本思想(类似反证法) 反证法
研究两个变量的相关关系:
定量变量——回归分析(画散点图、相关系数r ——回归分析 定量变量——回归分析(画散点图、相关系数r、 相关指数R 残差分析) 变量 相关指数R 2、残差分析) 分类变量—— 独立性检验 分类变量——
本节研究的是两个分类变量的独立性检验问题。
探究
列联表
为了调查吸烟是否对肺癌有影响, 为了调查吸烟是否对肺癌有影响,某肿瘤研究所随机 地调查了9965 9965人 得到如下结果(单位: 地调查了9965人,得到如下结果(单位:人)
二:求解假设检验问题
考虑假设检验问题: 考虑假设检验问题: H0:面包分量足 ←→ H1:面包分量不足 求解思路: 求解思路: 1. 在H0成立的条件下,构造与 0矛盾的小概 成立的条件下,构造与H 率事件; 率事件; 2. 如果样本使得这个小概率事件发生,就能 如果样本使得这个小概率事件发生, 以一定把握断言H 成立;否则, 以一定把握断言 1成立;否则,断言没有 发现样本数据与H 相矛盾的证据。 发现样本数据与 0相矛盾的证据。
的观测值k是大还是小呢 是大还是小呢? 怎样判断K2的观测值 是大还是小呢?
这仅需要确定一个正数 k0 ,当 k ≥ k0 时就认为K2的观测 的判断规则为: 值 k大。此时相应于 k0 的判断规则为: 大
0
就认为“两个分类变量之间有关系” 如果 k ≥ k0 ,就认为“两个分类变量之间有关系”;否则 就认为“两个分类变量之间没有关系” ----临界值 就认为“两个分类变量之间没有关系”。 临界值 k
高二数学(选修2-3人教B版)-独立性检验1

例4.在对人们的休闲方式的一次调查中,共调查了124人,其 中女性70人,男性54人.女性中有43人主要的休闲方式是看电 视,另外27人主要的休闲方式是运动;男性中有21人主要的休 闲方式是看电视,另外33人主要的休闲方式是运动. (1)根据以上数据建立一个2×2列联表; (2)判断性别与休闲方式是否有关系.
因为7.469 6.635,所以我们有99%的把握说,50岁以上的人
患慢性气管炎与吸烟习惯有关.
2 2列联表独立性检验的步骤: (1)根据样本数据制成 22 列联表;
2 2列联表独立性检验的步骤: (1)根据样本数据制成 22 列联表; (2)根据公式计算 的值;
2 2列联表独立性检验的步骤: (1)根据样本数据制成 22 列联表; (2)根据公式计算 的值; (3)比较 的值与临界值的大小关系作统计推断.
当事件A与B相互独立时,事件A 与B,A与 B , A 与 B 也独立.
例2 为了探究慢性气管炎是否与吸烟有关,调查了339 名50岁以上的人,调查结果如下表所示:
吸烟 不吸烟 合计
患慢性气管炎 未患慢性气管炎
43
162
13
121
56
283
合计 205 134 339
试问:50岁以上的人患慢性气管炎与吸烟习惯有关吗?
若 c = c d a c 成立,则可以认为 A与 B 独立. nn n
同理若 b = a b b d 成立,则可以认为A与 B 独立. nn n
若 c = c d a c 成立,则可以认为 A与 B 独立. nn n
若 d = c d b d 成立,则可以认为 A与 B 独立. nn n
计算统计量
2=
n(ad bc)2
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