统计学第六章抽样和抽样分布
概率论与数理统计(06)第6章 统计量及其抽样分布

σx =
σ
n
当样本容量足够 大时( 大时(n ≥ 30) , 样本均值的抽样 分布逐渐趋于正 态分布
6 - 11
µx = µ
xቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x 的分布趋 于正态分布 的过程
6 - 12
6.4 正态总体 6.3.1 χ2分布 6.3.2 t 分布 6.3.3 F 分布
6 - 13
χ2 分布
第六章 样本与统计量
6.1引言 6.1引言
数理统计学: 运用概率论的基础知识,对要研究的随机现象进行 多次观察或试验,研究如何合理地获得数据资料, 建立有效的数学方法,根据所获得的数据资料,对 所关心的问题作出估计与检验。
6-1
§6.2总体与样本 6.2总体与样本
对某一问题的研究对象全体称为总体。 组成总体的某个基本单元,称为个体。 总体可以是具体事物的集合,如一批产品。 也可以是关于事物的度量数据集合,如长度测量。 总体可以包含有限个个体,也可以包含无限个个体。 有限总体在个体相当多的情况下,可以作为无限 总体进行研究。 总体中的个体,应当有共同的可观察的特征。该 特征与研究目的有关。
6 - 16
χ2分布
(图示) 图示)
n=1 n=4 n=10
n=20
6 - 17 不同容量样本的抽样分布
χ2
t 分布
6 - 18
t 分布
1. 高 塞 特 (W.S.Gosset) 于 1908 年 在 一 篇 以 (W. “Student”(学生)为笔名的论文中首次提出 Student”(学生)
X ~ N(µ,σ ) ,则
2
χ2分布
2. 3.
z=
X −µ
Y=z
抽样与抽样分布

抽样与抽样分布在统计学中,抽样是一种常用的数据收集方法,通过从总体中选择一部分样本来进行研究和分析。
抽样的目的是通过样本来推断总体的特征和性质。
在进行抽样时,我们需要了解抽样的方法和抽样分布的概念。
一、抽样方法1. 无偏抽样无偏抽样是指所有样本有相同被选中的机会。
这样可以确保样本的代表性,从而减小样本估计值和总体真值之间的误差。
常见的无偏抽样方法包括简单随机抽样、系统抽样和分层抽样等。
2. 有偏抽样有偏抽样是指样本的选择并不具有相等的机会。
这样可能导致样本的代表性不足,从而产生较大的估计误差。
有时,有偏抽样也可以用于特定的研究目的,但需要明确地说明和分析偏差带来的影响。
二、抽样分布1. 抽样分布的概念抽样分布是指统计量在各个可能样本上的取值分布。
统计量可以是样本均值、样本方差等。
抽样分布的性质对于进行统计推断和假设检验非常重要。
2. 样本均值的抽样分布样本均值的抽样分布在中心极限定理的条件下近似服从正态分布。
中心极限定理指出,当样本容量足够大时,无论总体分布如何,样本均值的抽样分布都会接近正态分布。
3. 样本比例的抽样分布样本比例的抽样分布在满足一些条件的情况下也近似服从正态分布。
这些条件包括样本容量足够大、总体比例接近0.5以及样本与总体之间的独立性等。
4. 样本方差的抽样分布样本方差的抽样分布不服从正态分布。
通常情况下,样本方差的抽样分布呈右偏态,即偏度大于0。
为了得到样本方差的抽样分布,可以使用抽样分布的近似分布,如卡方分布。
三、应用案例抽样与抽样分布的方法和理论在实际统计学中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用案例:1. 调查研究在进行调查研究时,我们经常需要从总体中选择一部分样本进行问卷调查或面访。
通过利用抽样与抽样分布的方法,我们可以将样本的调查结果推广到总体中,从而得到总体的特征和性质。
2. 假设检验假设检验是统计学中常用的推断方法之一。
通过比较样本统计量与假设的总体参数值,我们可以判断假设的合理性。
6教育统计学第六章

n
(3)总体非正态分布条件下平均数的显著性检验
① 当 n≥30 时,尽管总体分布非正态,对于平均数的显 著性检验仍可用Z 检验。
Z
X
0(σ
已知)或
Z
X 0( σ 未知)
S
n
n
② 当 n<30 时,若总体分布非正态,对于平均数的显著 性检验不符合近似 Z 检验的条件,严格讲此时也不符合t 检验 的条件。
计算其置信区间:
X t SX (其X 中 t SX
2
2
)
SX
S n
小样本的情况
例如,从某小学二年级随机抽取12名学生,其阅读能 力得分为28、32、36、22、34、30、33、25、31、33、 29、26.试估计该校二年级阅读能力总体平均数95%和 99%的置信区间。
X 29.917 , S 4.100 , X 3.926
三、样本平均数与总体平均数离差统计量的形态
从正态总体中随机抽取样本容量为n的一切可 能样本平均数以总体平均数为中心呈正态分布。
当总体标准差已知时:
Z
X
X
X
n
当总体标准差未知时:
N (0,1)
总体标准差 的无偏估计量为
S (X X )2 n 1
S S X
X 2 ( X )2 / n
抽样分布是统计推断的理论依据。实际中只能抽取一个 随机样本根据一定的概率来推断总体的参数。即使是抽取一 切可能样本,计算出的某种统计量与总体相应参数的真值, 大多也是不相同的,这是由于抽样误差的缘故。抽样误差用 抽样分布的标准差来表示。因此,某种统计量在抽样分布上 的标准差称为该种统计量的标准误。
标准误越小,表明样本统计量与总体参数的值越接近, 样本对总体越有代表性,用样本统计量推断总体参数的可靠 度越大,所以标准误是统计推断可靠性的指标。
统计学第六章抽样推断

尖山一委…
尖山二委
居民一组
居民二
组
…
第六章 抽样推断
某外国公司在##进行 微波炉市场调查:
STAT
在商场的大门口
在微波炉柜台前
在市区街道旁边
在某个住宅小区
时间表抽样框
第六章 抽样推断
连续出产的产品总体 可以编制抽样框:均STAT 匀的出产时间、可以 预见到的产品总量.
连续到加油站加油的 汽车总体无法编制抽 样框:时间不定、总 量也无法确定.
抽样估计的特点
第六章 抽样推断
按随机原则抽取样本单位
目的是推断总体的数量特征
抽样推断的结果具有一定的可靠程度, 抽样误差可以事先计算并控制
抽样估计的应用
第六章 抽样推断
不可能进行全面调查时 不必要进行全面调查时 来不及进行全面调查时 对全面调查资料进行补充修正时
抽样调查研究
Sampling Study
P N nN N NN n
共n个
⒉ 不重复抽样的可能样本数目:
C N n N N 1 N n 1
第六章 抽样推断
第六章 抽样推断
STAT
★§1.1 抽样方案的设计 ★§1.2 简单随机抽样的抽样误差的测定
§1.3 简单随机抽样的抽样估计
第六章 抽样推断
§1.2 简单随机抽样的抽样误差的测定 STAT
n1 1{i n1E(xiX)2nn(E xX)2} 由E(于 xX)2D (x)D (i1 nxi)n 1 2i n1D (xi)n2
E(sn21)n11{n2nn2}
2
⒋ 样本成数:
pn1,qn0 1p nn
⒌ 样本单位是非标志的标准差:
第六章 抽样推断
统计学之抽样与抽样分布

的抽样分布
统计推断的过程
• 总体均值
m=?
• 从总体中抽取 • 样本容量为 n 的样本
• 用 作为m 的点估计
• 计算样本平均值
的抽样分布
的抽样分布是指所有可能的样本平均值 的概率分 布
的期望值
E( ) = = 总体平均值
的抽样分布
的标准差
•
有限总体
无限总体
• 当 n/N < .05时,可以将一个有限总体看作是无限
统计学之抽样与抽样分 布
2020年4月29日星期三
Chapter 7
抽样和抽样分布
本章主要内容
简单随机抽样 点估计 抽样分布 样本平均值 的抽样分布 样本比例 的抽样分布 抽样方法
•n = 100
•n = 30
统计推断
统计推断的目的是利用样本的信息推断总体的信息 总体是指感兴趣的所有元素的集合 样本是总体的一个子集 通过样本统计量对总体参数进行估计 只要抽样方法恰当,通过样本统计量可以对总体参数 进行很好的估计
也就是说,样本平均值在总体平均值+/-10分范围内的 概率为0.5036
•面积 = 2(.2518) = .5036
• 的抽样分布
•980 •990•1000
的抽样分布
的抽样分布是指所有可能的样本比例 的概率分布 的期望值
p = 总体比例
的抽样分布
的标准差 有限总体
无限总体
• 也称为样本比例的标准误
总体
•
称为有限总体校正因子.
• 也称为样本均值的标准误
的抽样分布
中心极限定理:只要样本容量足够大 (n > 30),不管总 体服从什么分布,样本平均值 都可以认为近似服从 正态分布。
统计学中抽样和抽样分布基础知识

样本均值的抽样分布
定义:样本均值的所有可能值的概率分布 样本均值的数学期望:对于简单随机样本时,样本均值的数学期望与总体均值相等 样本均值样本中具有感兴趣特征的个体个数/样本容量 样本比率的抽样分布:是样本比率的所有可能值的概率分布
样本比率的数学期望:样本比率的数学期望与总体比率相等 样本比率的标准差
有限总体:有限总体修正系数*无限总体样本比率的标准差 无限总体:根号下p(1-p)/n 样本比率的抽样分布的形态 当样本容量足够大,同时np≥5和n(1-p)大于等于5时,样本比率的抽样分布可以 用正态分布近似
统计学中抽样和抽样分布基础知识
抽样基本属于
抽样总体:抽取样本的总体 抽样框:用于抽选样本的个体清单 参数:总体的数字特征
抽样
从有限总体的抽样 建议采用概率抽样 简单随机样本:从容量为N的有限总体中抽取一个容量为n的样本,如果容量为n 的每一个可能的样本都以相等的概率被抽出,则称该样本为简单随机样本 无放回抽样和有放回抽样 无放回抽样:被抽取对象已经选入样本,不希望该对象被多次选入 有放回抽样:对已经出现过的随机数仍选入样本
点估计
样本统计量:为了估计总体参数,计算样本的特征 抽样总体和目标总体
目标总体是我们想要推断的总体 抽样总体是指实际抽取样本的总体 点估计的性质 无偏性:样本统计量是相应总体参数的无偏估计量 有效性:采用标准误差较小的点估计量,给出的估计值与总体参数更接近 一致性:大样本容量给出的点估计与总体均值更接近
其他抽样方法
分层随机抽样:总体中的个体首先被分成层,总体中的每一个体属于且仅属于某一 层,从每一层抽一个简单随机样本 整群抽样:总体中的个体首先被分成单个组,总体中的每一个个体属于且仅属于某 一群,有群为单位抽取一个简单随机样本 系统抽样:对容量很大的总体,第一个个体为随机抽样,总体个体排列时个体的随 机顺序 方便抽样:非概率抽样 判断抽样:对总体非常了解主观确定总体中认为最具代表性的个体组成样本
统计学 第6章 统计量及其抽样分布

1. 样本统计量的概率分布,是一种理论分布
2. 随机变量是样本统计量
3. 结果来自容量相同的所有可能样本 4. 提供了样本统计量长远而稳定的信息,是进行 推断的理论基础,也是抽样推断科学性的重要 依据
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统计学
STATISTICS (第五版)
重要统计量
1.样本均值:
n 1 若X ~ N(, 2), X X i, n i 1
1 n 1 则E X EX i ,D X 2 n i 1 n 2.样本方差:
n 1 2 S2 ( X X ) i n 1 i 1
1 1 2 2 DX i 2 n n n i 1
X ~ (n)
2
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统计学
STATISTICS (第五版)
2分布
(图示)
n=1 n=4 n=10
n=20
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不同容量样本的抽样分布
2
统计学
STATISTICS (第五版)
2 分布:
定理:如果随机变量 X1, X 2, , X n 相互独立,且都服从 同一正态分布
6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4
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统计学
STATISTICS (第五版)
统计量
(statistic)
1. 设 X1,X2,…,Xn 是从总体 X中抽取的容量为 n的一个样本,如果由此样本构造一个函 数 T(X1,X2,…,Xn) ,不依赖于任何未知参 数,则称函数 T(X1,X2,…,Xn) 是一个统计 量
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统计学
STATISTICS (第五版)
第六章 统计量及其抽样分布

样本均值的抽样分布
样本均值的抽样分布
1. 容量相同的所有可能样本的样本均值的概率分 布
2. 一种理论概率分布 3. 进行推断总体总体均值的理论基础
样本均值的抽样分布
(例题分析)
【例】设一个总体,含有4个元素(个体) ,即总体单位 数N=4。4 个个体分别为x1=1、x2=2、x3=3 、x4=4 。 总体的均值、方差及分布如下
第 一
16个样本的均值(x)
个
第二个观察值
观 察值1 2
3
4
11
1.
20.
52. 0.
5
21
2.
25.
03. 5.
0
23
2.
30.
53. 0.
5
24
3.
35.
04. 5.
0
.3 P (X ) .2 .1 0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 X
第六章 统计量及其抽样分布
抽样理论依据: 1、大数定律 (1)独立同分布大数定律:证明当N足够大时,平均数据有稳定性,为用样本平 均数估计总体平均数提供了理论依据。 (2)贝努力大数定律:证明当n足够大时,频率具有稳定性,为用频率代替概率 提供了理论依据 2、中心极限定律 (1)独立同分布中心极限定律:设从均值为u、方差为s2(有限)的任意一个总体 中抽取样本量为n的样本,但n充分大时,样本均值X的抽样分布近似服从均值为u, 方差为s2/n的正态分布。 (2)德莫佛-拉普拉斯中心极限定律:证明属性总体的样本数和样本方差,在n足 够大时,同样趋于正态分布。
(central limit theorem)
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统计学第六章抽样和抽样分布
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一、总体与样本
▪ 把握两个问题: ▪ 1、总体和总体参数; ▪ 2、样本和样本统计量。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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1、总体与总体参数
(1)总体:指根据研究目的确定的所 要研究的同类事物的全体,是所要说 明其数量特征的研究对象。按所研究 标志性质不同,分为变量总体和属性 总体,分别研究总体的数量特征和品 质特征。 构成总体的个别事物(基本单元 )就是总体单位,也称个体。总体单 位的总数称为总体容量,记作N。
缺点:受主观影响易产生倾向性误差; 不能计算、控制误差,无法说明调查结果 的可靠程度。
抽样一般都是指概率抽样。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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2、重复抽样和非重复抽样
(1)重复抽样:又称重置抽样,是指从总体 中抽出一个样本单位,记录其标志值后,又将 其放回总体中继续参加下一轮单位的抽取。特 点是:第一,n个单位的样本是由n次试验的结 果构成的。第二,每次试验是独立的,即其试 验的结果与前次、后次的结果无关。第三,每 次试验是在相同条件下进行的,每个单位在多 次试验中选中的机会(概率)是相同的。在重复 试验中,样本可能的个数是 N n ,N为总体单位 数,n为样本容量。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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2、重复抽样和非重复抽样
(2)非重复抽样:又称为不重置抽样,即每次从
总体抽取一个单位,登记后不放回原总体,不参加下
一轮抽样。下一次继续从总体中余下的单位抽取样本
。特点是:第一,n个单位的样本由 n 次试验结果构成
统计学第六章抽样和抽样分 布
第六章 抽样与抽样分布
▪ 本章内容:抽样与抽样分布是推断统 计学中的最基本内容。学习本章了解 抽样的概率抽样方法;理解抽样分布 的概念和形式;掌握样本平均数、样 本比例的抽样分布;了解抽样组织方 式及其抽样分布。重点是样本平均数、 样本比例的抽样分布。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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统计学第六章抽样和抽样分布
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1、总体与总体参数
▪ (2)总体参数:指抽样估计中用来反映总体数量特征 的指标。研究目的确定后,总体确定,总体参数存在 但未知,需要估计。
▪ A、变量总体中各单位可以直接用数量表示,设各单 位变量值为:X1, X2,… XN,则总体参数有均值, 标准差或方差以及总体标志总量,即
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统计学第六章抽样和抽样分布
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2、样本和样本统计量
(2)样本统计量:又称样本指标或估计量
,它是根据样本资料计算的、用以估计和推
断相应总体参数的综合指标,常用的有:
n
xi
x i1 (或
xf )
n f
s2
1n
n 1 i1
xi x 2 (或
2
xx
f ),s
s2
f 1
总体成数,如前面所学P=N1/ N, Q=N0/N,P+Q=1,则总体参数有均值, 标准差或方差以及具有某一属性的单位
总数,即:
__
X P
P(1P),NP
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统计学第六章抽样和抽样分布
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2、样本和样本统计量
(1)样本:是从总体中抽出的部分单位 的集合,样本所包含的总体单位个数称为样本 容量,一般用n表示。把n≥30的样本称为大样
随机原则:就是排除主观意愿的干扰,使 总体的每一个单位都有一定的概率被抽选为样 本单位,每个单位能否入样是随机的。
概率抽样的基本组织方式有:简单随机抽 样、分层抽样、等距抽样和整群抽样。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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1、概率抽样与非概率抽样
▪ (2)概率抽样的特点:A、避免主观选 样带来的倾向性误差(系统偏差),使 样本资料能够估计、推断总体的数量特 征;B、因为抽样建立在概率和数理统 计基础上,可以计算和控制抽样误差, 能说明估计结果的可靠程度。
配额抽样:指抽选一群特定数目的满足特定 条件的被调查者的抽样方法,这群被调查者已知 对此研究主题有用,配额通常是年龄、收入、职 业等,使用配额抽样有助于降低非概率抽样方法 的偏差。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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1、概率抽样与非概率抽样(源自)非概率抽样:适用于:了解总体大致情况,总结经 验教训,进行大规模调查前的试点等,有 其优越性。
▪ 实际中,在不可能或不必要全面调查时, 常用概率抽样推断总体,还可以修正或 补充全面调查的结果。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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1、概率抽样与非概率抽样
(3)非概率抽样:又称非随机抽样,指从研 究目的出发,根据研究者的经验或判断,从总体 中有意识抽取若干个单位构成样本。有重点调查、 典型调查、配额抽样、方便抽样等 。
2
第六章 抽样与抽样分布
▪ 本章分三节: ▪ 第一节 抽样的基本概念 ▪ 第二节 抽样分布 ▪ 第三节 抽样组织方式及其抽样分
布
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统计学第六章抽样和抽样分布
3
第一节 抽样的基本概念
▪ 本节需要把握四个问题: ▪ 一、总体与样本; ▪ 二、抽样方法; ▪ 三、抽样框; ▪ 四、抽样误差。
本, n﹤30的样本称为小样本。对于既定总体,
由于抽取样本的方式方法不同,样本容量可大 可小,样本不确定。样本的内部构成与总体内 部构成总有一定差异,即样本不能完全代表总 体,用样本估计总体总存在代表性误差。
样本个数:又称样本可能数目,它是指 从一个总体中可能抽取多少个样本。样本个数 的多少与抽样方法有关。
x p n1 ,s p(1 p)
n
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统计学第六章抽样和抽样分布
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二、抽样方法
▪ 把握以下问题: ▪ 1、概率抽样与非概率抽样; ▪ 2、重复抽样与不重复抽样。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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1、概率抽样与非概率抽样
(1)概率抽样:又称随机抽样,指按随机 原则抽取样本。
N
Xi
Xi1 (或
N
XF ) , 21N
F
Ni1
Xi X2(或
2
XX F )
F
2,NX
▪ 我们研究变量X值的全体,X的取值有一定分布,为一 个随机变量。
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统计学第六章抽样和抽样分布
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1、总体与总体参数
▪ (2)总体参数:B、对于属性总体,
各单位不能用数值来表示,但可以计算