2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中的統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)中，用于描述物體形狀相對(duì)大小和比例的指標(biāo)通常是？A.總面積B.周長(zhǎng)C.形狀指數(shù)（如面積/周長(zhǎng)比）D.高度2.下列哪項(xiàng)技術(shù)通常用于將高維形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)投影到低維空間，以便可視化群體間的形狀差異？A.主成分分析（PCA）B.Procrustes分析C.多元方差分析（MANOVA）D.t-SNE或MDS3.在進(jìn)行主成分形狀分析（PCSA）時(shí)，第一個(gè)主成分解釋了形狀變異的多少？A.最小部分B.平均部分C.最大部分D.隨機(jī)部分4.當(dāng)研究者想要比較不同物種或群體在形狀上的絕對(duì)差異，而不是比例差異時(shí)，通常首選的方法是？A.基于比例的形狀分析（如PCAonratios）B.橢圓擬合分析C.Procrustes分析D.形狀多邊形分析5.統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)研究中的“測(cè)量空間”（Morphometrics）主要關(guān)注的是？A.測(cè)量的精確度B.測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)量C.形態(tài)學(xué)特征的量化及其空間或結(jié)構(gòu)信息D.測(cè)量?jī)x器的類型6.下列哪項(xiàng)指標(biāo)通常不用于描述二維或三維物體的形狀？A.長(zhǎng)寬比B.表面積C.輪廓復(fù)雜度D.體積7.在統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)分析中，對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行中心化（減去均值）的主要目的是？A.提高計(jì)算速度B.消除測(cè)量單位的影響C.消除形狀差異，保留比例差異D.使數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布8.當(dāng)研究者懷疑形狀差異主要是由大小變化引起的，而非形狀本身的變化時(shí)，可以采用什么方法進(jìn)行檢驗(yàn)？A.基于比例的形狀分析B.大小調(diào)整的形狀分析（如ANOSIMonresiduals）C.直接比較總大小D.MDS分析9.Procrustes分析的核心目標(biāo)是什么？A.尋找形狀的主要變異方向B.比較不同形狀之間的差異，通過(guò)旋轉(zhuǎn)、縮放和平移使它們對(duì)齊C.計(jì)算形狀的相似性或距離D.對(duì)形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行降維10.形態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)通常具有哪些特點(diǎn)，使其需要特殊的統(tǒng)計(jì)方法處理？A.連續(xù)性B.正態(tài)分布C.通常是相互關(guān)聯(lián)的（如長(zhǎng)、寬、高）D.以上所有二、填空題（每空1分，共15分）1.統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)是統(tǒng)計(jì)學(xué)和生物學(xué)的交叉領(lǐng)域，主要關(guān)注生物學(xué)數(shù)據(jù)的________和________。2.形態(tài)測(cè)量空間（Morphometrics）的發(fā)展經(jīng)歷了從________測(cè)量到________測(cè)量的轉(zhuǎn)變。3.描述物體形狀的兩個(gè)基本方面是________和________。4.主成分分析（PCA）在統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)中主要用于________和________。5.為了比較不同大小樣本的形狀差異，常用________分析來(lái)剔除大小效應(yīng)。6.t-SNE是一種用于高維數(shù)據(jù)降維和可視化的方法，特別適用于探索________。7.形狀多邊形是一種常用的________表示方法。8.統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)分析中，選擇合適的距離或相似性度量（如________距離）至關(guān)重要。9.橢圓擬合可以用來(lái)估計(jì)物體的________和________。10.ANOSIM（AnalysisofSimilarity）是一種非參數(shù)的________檢驗(yàn)方法。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述Procrustes分析的三個(gè)基本步驟。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明形狀比例分析（如PCAonratios）與PCA的主要區(qū)別。3.解釋什么是“測(cè)量誤差”，以及它在統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)分析中可能產(chǎn)生什么問(wèn)題。4.簡(jiǎn)述統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)在分類學(xué)研究中可以提供哪些信息。四、計(jì)算與分析題（共15分）假設(shè)研究者測(cè)量了三種鳥(niǎo)類（A、B、C）的翅膀形狀，使用以下四個(gè)二維測(cè)量指標(biāo)（單位：毫米）：翼長(zhǎng)（X1）、翼寬（X2）、初級(jí)飛羽長(zhǎng)度（X3）、次級(jí)飛羽長(zhǎng)度（X4）。對(duì)三種鳥(niǎo)類的部分測(cè)量數(shù)據(jù)（已中心化）如下：鳥(niǎo)類|X1|X2|X3|X4---|---|---|---|---A1|10|6|8|7A2|10.5|6.1|8.2|7.1A3|9.8|5.9|7.9|6.9B1|12|7|10|9B2|12.1|7.2|10.1|9.3B3|11.9|6.8|9.8|8.7C1|8|5|6|5C2|7.9|4.8|5.9|4.9C3|8.2|5.1|6.3|5.2（注意：此處數(shù)據(jù)僅為示例，并非真實(shí)數(shù)據(jù)，且未進(jìn)行Procrustes超擬合消除大小效應(yīng)）1.計(jì)算每個(gè)鳥(niǎo)類樣本的“形狀比例指數(shù)”（例如，翼寬/翼長(zhǎng)，初級(jí)飛羽長(zhǎng)度/翼長(zhǎng)，次級(jí)飛羽長(zhǎng)度/翼長(zhǎng)）。選擇其中兩個(gè)最有意義的比例指數(shù)，繪制簡(jiǎn)單的散點(diǎn)圖（無(wú)需坐標(biāo)軸標(biāo)簽和刻度），比較三種鳥(niǎo)類在這兩個(gè)比例上的差異。（6分）2.假設(shè)研究者進(jìn)行了主成分形狀分析（PCSA），得到第一個(gè)主成分（PC1）和第二個(gè)主成分（PC2）的載荷（代表原始變量對(duì)主成分的貢獻(xiàn)）如下：*PC1：X1(0.6),X2(0.7),X3(0.5),X4(0.4)*PC2：X1(-0.3),X2(-0.2),X3(0.7),X4(0.6)解釋PC1和PC2可能代表了翅膀形狀的哪些主要變化方向。（4分）3.基于上述比例指數(shù)的散點(diǎn)圖觀察或PCSA結(jié)果解釋，描述這三種鳥(niǎo)類的翅膀形狀可能存在的主要差異。（5分）試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.C5.C6.B7.B8.B9.B10.D二、填空題1.量化，分析2.一維，多維3.比例，大?。ɑ蛳鄬?duì)大小，絕對(duì)大小）4.降維，描述形狀變異5.Procrustes（分析）6.形狀空間7.圖形（或可視化）8.歐幾里得（或歐氏）9.形狀中心，大?。ɑ虮壤?0.多樣性（或相似性）三、簡(jiǎn)答題1.（1）將一組形狀對(duì)齊到一個(gè)參考形狀（通常是平均形狀或其中一個(gè)形狀），通過(guò)旋轉(zhuǎn)、縮放和平移使它們盡可能重合。（2）計(jì)算對(duì)齊過(guò)程中的最小平方誤差（或殘差和）。（3）根據(jù)誤差大小對(duì)不同的形狀對(duì)進(jìn)行排序或分類。2.形狀比例分析使用的是經(jīng)過(guò)比例調(diào)整（如取對(duì)數(shù)、計(jì)算比率）的變量，直接處理原始變量，不進(jìn)行比例調(diào)整。3.測(cè)量誤差是測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異。它可能導(dǎo)致形狀估計(jì)不準(zhǔn)確，影響形狀差異的檢測(cè)，使得不同樣本無(wú)法正確對(duì)齊（尤其在Procrustes分析中），從而影響最終結(jié)果的可靠性。4.統(tǒng)計(jì)形態(tài)學(xué)可以通過(guò)量化物種或群體的形狀特征，揭示不同類群間的形態(tài)差異和相似性。它可以用于檢驗(yàn)分類假說(shuō)，輔助物種鑒定和分類，探索形態(tài)演化模式，以及研究環(huán)境、發(fā)育或遺傳因素對(duì)形態(tài)塑造的影響。四、計(jì)算與分析題1.（1）計(jì)算比例指數(shù)：*A1:0.6,0.8,0.8*A2:0.58,0.78,0.8*A3:0.61,0.61,0.81*B1:0.58,0.83,0.83*B2:0.60,0.80,0.83*B3:0.57,0.57,0.82*C1:0.625,0.625,0.75*C2:0.613,0.61,0.77*C3:0.625,0.62,0.77*（選擇兩個(gè)比例，如翼寬/翼長(zhǎng)和初級(jí)飛羽長(zhǎng)度/翼長(zhǎng)）*繪制散點(diǎn)圖（示例性描述）：繪制兩個(gè)比例指數(shù)的散點(diǎn)圖，X軸為翼寬/翼長(zhǎng)，Y軸為初級(jí)飛羽長(zhǎng)度/翼長(zhǎng)。三個(gè)鳥(niǎo)類在圖上形成大致可區(qū)分的三個(gè)聚類或趨勢(shì)線，顯示它們?cè)谶@兩個(gè)比例維度上存在差異。例如，鳥(niǎo)類B的翼寬/翼長(zhǎng)比例和初級(jí)飛羽長(zhǎng)度/翼長(zhǎng)比例普遍較高，鳥(niǎo)類C較低，鳥(niǎo)類A介于兩者之間。（6分）2.PC1：載荷較高（絕對(duì)值）的變量是X2（翼寬）和X3（初級(jí)飛羽長(zhǎng)度），載荷較低的有X1（翼長(zhǎng)）和X4（次級(jí)飛羽長(zhǎng)度）。PC1可能代表了翅膀整體“寬度/長(zhǎng)度”或“初級(jí)飛羽發(fā)達(dá)程度”的變化方向，即樣本間在翼寬相對(duì)于翼長(zhǎng)、以及初級(jí)飛羽相對(duì)于翼長(zhǎng)的比例上存在主要差異。PC2：載荷較高的是X3（初級(jí)飛羽長(zhǎng)度）和X4（次級(jí)飛羽長(zhǎng)度），X1（翼長(zhǎng)）和X2（翼寬）載荷較低且?guī)в胸?fù)號(hào)。PC2可能代表了初級(jí)飛羽和次級(jí)飛羽相對(duì)“長(zhǎng)度”或“形狀復(fù)雜度”的變化方向，與PC1正交，描述了樣本間在PC1未捕捉到的另一維度上的形狀差異，例如翼羽長(zhǎng)度的相對(duì)比例變化。（4分）3.基于比例指數(shù)散點(diǎn)圖或PCSA解