1、第一章 概 論,1,學(xué)習(xí)交流PPT,第一節(jié) 什么是統(tǒng)計(jì)學(xué)？,一、概念,統(tǒng)計(jì)學(xué)（Statistics）是把數(shù)學(xué)的語言引入具體的科學(xué)領(lǐng)域，把具體科學(xué)領(lǐng)域中要待研究的問題抽象為數(shù)學(xué)問題的過程，它是收集、分析、列示和解釋數(shù)據(jù)的一門藝術(shù)和科學(xué)。,2,學(xué)習(xí)交流PPT,二、發(fā)展概況,原 始 社 會,奴 隸 社 會,封 建 社 會,資 本 主 義 社 會,迅速發(fā)展,生物統(tǒng)計(jì)學(xué),3,學(xué)習(xí)交流PPT,形成不同學(xué)派：,1、政治算術(shù)學(xué)派 起源于17世紀(jì)60年代的英國 代表人物：威廉.配第（William Petty，16231687） 約翰.格朗托（John Graunt，16201674） 代表作：政治算術(shù) 但未采

2、用“統(tǒng)計(jì)學(xué)”這個(gè)詞,4,學(xué)習(xí)交流PPT,2、國勢學(xué)派，又叫記述學(xué)派 創(chuàng)建于17世紀(jì)的德國 代表人物：海爾曼.康令（Herman Conring，16061681） 阿痕瓦爾（Gottfried Achenwall，17911772） 代表作：近代歐洲各國國勢論首次采用“stastistik” 德國經(jīng)濟(jì)學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家克尼斯（K . G . A Knies，18211898）在1850年發(fā)表的論文獨(dú)立科學(xué)的統(tǒng)計(jì)學(xué)中主張把“國家論”作為“國勢學(xué)”的科學(xué)命名，“統(tǒng)計(jì)學(xué)”作為“政治算術(shù)”的科學(xué)命名。,5,學(xué)習(xí)交流PPT,3、數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)派 產(chǎn)生于19世紀(jì)中葉 代表人物：阿道夫.凱特勒（L.A.J Quet

3、elet，17961874） 高爾登（F.Galtonl，18221911） 皮爾遜（K.Pearson，18571936 ） 逐漸形成一門獨(dú)立的應(yīng)用數(shù)學(xué)。 1867年韋特斯坦（T.Wittstein）把既是數(shù)學(xué)，又是統(tǒng)計(jì)學(xué)的新生科學(xué)命名為數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)。,6,學(xué)習(xí)交流PPT,4、社會統(tǒng)計(jì)學(xué)派 以德國為中心，創(chuàng)建于19世紀(jì)后期 代表人物：恩格爾（C.I.E. Engel，18211896） 梅爾（ C.G.V. Mager ，18411925） 認(rèn)為統(tǒng)計(jì)學(xué)研究的對象是社會科學(xué)，而數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)。 19世紀(jì)中葉誕生了馬克思主義的統(tǒng)計(jì)理論，后來，列寧對其進(jìn)行了豐富和發(fā)展。,7,學(xué)習(xí)交流PPT

4、,三、統(tǒng)計(jì)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，16541705） 系統(tǒng)論證了“大數(shù)定律”，即樣本容量越大，樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)與總體參數(shù)之差越小。,P.S. Laplace（拉普拉斯，法國，17491827） 最早系統(tǒng)的把概率論方法運(yùn)用到統(tǒng)計(jì)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(jì)、天文學(xué)等方面的研究上。,8,學(xué)習(xí)交流PPT,Gauss（高斯，德國，17771855） 正態(tài)分布理論最早由De Moiver于1733年發(fā)現(xiàn)，后來Gauss在進(jìn)行天文觀察和研究土地測量誤差理論時(shí)又一次獨(dú)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

5、了紀(jì)念他，將正態(tài)分布也稱為Gauss分布。,9,學(xué)習(xí)交流PPT,F. Galton（高爾登，英國，18221911） 19世紀(jì)末統(tǒng)計(jì)學(xué)開始用于生物學(xué)的研究。1882年Galton開設(shè)“人體測量實(shí)驗(yàn)室”，測量9337人的資料，探索能把大量數(shù)據(jù)加以描述與比較的方法和途徑，引入了中位數(shù)、百分位數(shù)、四分位數(shù)、四分位差以及分布、相關(guān)、回歸等重要的統(tǒng)計(jì)學(xué)概念與方法。1889年發(fā)表第一篇生物統(tǒng)計(jì)論文自然界的遺傳。1901年Galton和他的學(xué)生Pearson創(chuàng)辦了“Biometrika（生物統(tǒng)計(jì)學(xué)報(bào)）”雜志，首次明確“Biometry（生物統(tǒng)計(jì)）”一詞。所以后人推崇Galton為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的創(chuàng)始人。,10,

6、學(xué)習(xí)交流PPT,K. Pearson（卡.皮爾遜，英國，18571936） Pearson的一生是統(tǒng)計(jì)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(jì)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(dú)立發(fā)現(xiàn)了X2分布，提出了有名的卡方檢驗(yàn)法，后經(jīng)Fisher補(bǔ)充，成為小樣本推斷統(tǒng)計(jì)的早期方法之一； Pearson對“回歸與相關(guān)”進(jìn)一步作了發(fā)展，在18971905年，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)。,11,學(xué)習(xí)交流PPT,W.S.Gosse

7、t（歌賽特，英國，17771855） 在生產(chǎn)實(shí)踐中對樣本標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)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(yàn)代替大樣本檢驗(yàn)的理論，即t分布和t檢驗(yàn)法，也稱為學(xué)生式分布。t檢驗(yàn)已成為當(dāng)代生物統(tǒng)計(jì)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(jì)學(xué)家把1908年看作是統(tǒng)計(jì)推斷理論發(fā)展史上的里程碑。,12,學(xué)習(xí)交流PPT,R.A.Fisher（費(fèi)歇爾，英國，18901962） Fisher一生論著頗多，共寫了329篇。他跨進(jìn)統(tǒng)計(jì)學(xué)界是從研究概率分布開始的，1915年在Biometrika上

8、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(jì)學(xué)的第一篇論文。1923年發(fā)展了顯著性檢驗(yàn)及估計(jì)理論，提出了F分布和F檢驗(yàn)，1918年在孟德爾遺傳試驗(yàn)設(shè)計(jì)間的相對關(guān)系一文中首創(chuàng)“方差”和“方差分析”兩個(gè)概念，1925年提出隨機(jī)區(qū)組和正交拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并在盧桑姆斯坦德農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站得到檢驗(yàn)與應(yīng)用，他還在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中提出“隨機(jī)化”原則，1938年和Yates合編了Fisher Yates隨機(jī)數(shù)字表。,13,學(xué)習(xí)交流PPT,另外， Neyman（18941981）和S.Pearson進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)理論研究，分別與1936和1938年提出一種統(tǒng)計(jì)假說檢驗(yàn)學(xué)說。P.C.Mabeilinrobis對作

9、物抽樣調(diào)查、A.Waecl對序貫抽樣、Finney對毒理統(tǒng)計(jì)、K.Mather對生統(tǒng)遺傳學(xué)、F.Yates對田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)等都作出了杰出貢獻(xiàn)。,14,學(xué)習(xí)交流PPT,四、統(tǒng)計(jì)學(xué)在中國的傳播,我國在解放前，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用和發(fā)展受到了很大的限制。1913年，顧澄教授（1882？）翻譯了英國統(tǒng)計(jì)學(xué)家尤爾的著作統(tǒng)計(jì)學(xué)之理論（1911），即為英美數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)傳入中國之始。之后又有一些英美統(tǒng)計(jì)著作被翻譯成中文，F(xiàn)isher的理論和方法也很快傳入中國。 在20世紀(jì)30年代，生物統(tǒng)計(jì)與田間試驗(yàn)就作為農(nóng)學(xué)系的必修課，1935年王綬（18761972）編著出版的實(shí)用生物統(tǒng)計(jì)法是我國出版最早的生物統(tǒng)計(jì)專著

10、之一。隨后1942年范福仁出版了田間試驗(yàn)技術(shù)等，這些對推動我國農(nóng)業(yè)生物統(tǒng)計(jì)和田間試驗(yàn)方法的應(yīng)用都產(chǎn)生了很大影響。,15,學(xué)習(xí)交流PPT,新中國成立后，許多學(xué)者翻譯、編著了統(tǒng)計(jì)學(xué)論著，有力的推動了數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在中國的普及和應(yīng)用。1978年12月國家統(tǒng)計(jì)局在四川峨眉召開了統(tǒng)計(jì)教學(xué)、科研規(guī)劃座談會，全面引進(jìn)了前蘇聯(lián)的社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)理論和統(tǒng)計(jì)制度，對我國社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展起到了一定的積極作用。這以后有關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)的教材與論著如雨后春筍般涌現(xiàn)，統(tǒng)計(jì)工作和統(tǒng)計(jì)科研迅速發(fā)展。1984年1月1日頒布實(shí)施中華人民共和國統(tǒng)計(jì)法，1987年2月國家統(tǒng)計(jì)局又發(fā)布中華人民共和國統(tǒng)計(jì)法實(shí)施細(xì)則，1996年5月八屆人大十九次會

11、議通過了關(guān)于修改的決定。 隨著計(jì)算機(jī)的迅速普及，統(tǒng)計(jì)電算程序SAS(Statistical Analysis System)、SPSS(Statistical Package for Social Science) 、 Excel等的引進(jìn)，統(tǒng)計(jì)學(xué)在中國的應(yīng)用與研究出現(xiàn)了嶄新的局面。,16,學(xué)習(xí)交流PPT,第二節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念及主要內(nèi)容,17,學(xué)習(xí)交流PPT,一、概念,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)（Biostatistics）是數(shù)理統(tǒng)計(jì)在生物學(xué)研究中的應(yīng)用，它是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)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(yàn)調(diào)查資料的科學(xué)。屬于生物數(shù)學(xué)的范疇。,18,學(xué)習(xí)交流PPT,二、主要

12、內(nèi)容,生 的 物 基 統(tǒng) 本 計(jì) 內(nèi) 學(xué) 容,試 驗(yàn) 設(shè) 計(jì),統(tǒng) 計(jì) 分 析,基本原則 方案制定 常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,資料的搜集和整理 數(shù)據(jù)特征數(shù)的計(jì)算 統(tǒng)計(jì)推斷 方差分析 回歸和相關(guān)分析 協(xié)方差分析 主成分分析 聚類分析,對比設(shè)計(jì) 隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì) 裂區(qū)設(shè)計(jì) 拉丁方設(shè)計(jì) 正交設(shè)計(jì),19,學(xué)習(xí)交流PPT,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本作用：,提供整理和描述數(shù)據(jù)資料的科學(xué)方法，確定某些性狀和特征的數(shù)量特征。,運(yùn)用顯著檢驗(yàn)，判斷試驗(yàn)結(jié)果的可靠性或可行性。,提供由樣本推斷總體的方法。,提供試驗(yàn)設(shè)計(jì)的的一些重要原則。,20,學(xué)習(xí)交流PPT,第三節(jié) 常用統(tǒng)計(jì)學(xué)術(shù)語,一、總體與樣本,具有相同性質(zhì)或?qū)傩缘膫€(gè)體所組成的集合稱為總

13、體 (population)，它是指研究對象的全體； 組成總體的基本單元稱為個(gè)體(individual)； 從總體中抽出若干個(gè)體所構(gòu)成的集合稱為樣本(sample)； 總體又分為有限總體和無限總體： 含有有限個(gè)個(gè)體的總體稱為有限總體（finitude popuoation）； 包含有極多或無限多個(gè)體的總體稱為無限總體（infinitude popuoation）.,21,學(xué)習(xí)交流PPT,構(gòu)成樣本的每個(gè)個(gè)體稱為樣本單位；樣本中所包含的個(gè)體數(shù)目叫樣本容量或樣本大小(sample size)，樣本容量常記為n。 一般在生物學(xué)研究中，通常把n30的樣本叫小樣本，n 30的樣本叫大樣本。對于小樣本和大樣

14、本，在一些統(tǒng)計(jì)數(shù)的計(jì)算和分析檢驗(yàn)上是不一樣的。 研究的目的是要了解總體，然而能觀測到的卻是樣本，通過樣本來推斷總體是統(tǒng)計(jì)分析的基本特點(diǎn)。,22,學(xué)習(xí)交流PPT,二、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(jì)算而來，在一定過程中是不變的。,23,學(xué)習(xí)交流PPT,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),24,學(xué)習(xí)交流PPT,為了表示總體和樣本的數(shù)量特征，需要計(jì)算出幾個(gè)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）。 描述總體特征的數(shù)量稱為參數(shù)(parameter)，也稱

15、參量。常用希臘字母表示參數(shù)，例如用表示總體平均數(shù)，用表示總體標(biāo)準(zhǔn)差； 描述樣本特征的數(shù)量稱為統(tǒng)計(jì)數(shù)(staistic)，也稱統(tǒng)計(jì)量。常用拉丁字母表示統(tǒng)計(jì)數(shù)，例如用 表 示樣本平均數(shù)，用S表示樣本標(biāo)準(zhǔn)差。,三、參數(shù)與統(tǒng)計(jì)數(shù),25,學(xué)習(xí)交流PPT,四、效應(yīng)與互作,通過施加試驗(yàn)處理，引起試驗(yàn)差異的作用稱為效應(yīng)。效應(yīng)是一個(gè)相對量，而非絕對量，表現(xiàn)為施加處理前后的差異。效應(yīng)有正效應(yīng)與負(fù)效應(yīng)之分。,互作，又叫連應(yīng)，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上處理因素間相互作用產(chǎn)生的效應(yīng)?；プ饕灿姓?yīng)（協(xié)同作用）與負(fù)效應(yīng)（拮抗作用）之分。,26,學(xué)習(xí)交流PPT,五、機(jī)誤與錯(cuò)誤,變異,效應(yīng),誤差,隨機(jī)誤差機(jī)誤（Random erro

16、r）,系統(tǒng)誤差錯(cuò)誤（Systematic error）,27,學(xué)習(xí)交流PPT,隨機(jī)誤差，也叫 抽樣誤差(sampling error) 。這是由于試驗(yàn)中無法控制的內(nèi)在和外在的偶然因素所造成。如試驗(yàn)動物的初始條件、飼養(yǎng)條件、管理措施等盡管在試驗(yàn)中力求一致，但也不可能達(dá)到絕對一致，所以隨機(jī)誤差帶有偶然性質(zhì)，在試驗(yàn)中，即使十分小心也是不可避免的。如果通過良好的試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正確的試驗(yàn)操作，增加抽樣或試驗(yàn)次數(shù)，隨機(jī)誤差可能減小，但不可能完全消滅。統(tǒng)計(jì)上的試驗(yàn)誤差一般都指隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差越小，試驗(yàn)精確性越高。,28,學(xué)習(xí)交流PPT,系統(tǒng)誤差，也叫片面誤差 (lopsided error)。 這是由于試驗(yàn)條件控制不一致、測量儀器不準(zhǔn)、試劑配制不當(dāng)、試驗(yàn)人員粗心大意使稱量、觀測、記載、抄錄、計(jì)算中出現(xiàn)錯(cuò)誤等人為因素而引起的。系統(tǒng)誤差影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。只要以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度和細(xì)心的工作作風(fēng)是完