前五章我们主要研究概率论,其中的随机变量即概率分布全面描述了随机现象的统计规律性。在概率论研究中许多题目的概率分布通常是假定已知的,而一切计算推理均基于这个已知的分布进行,但在现实问题中,情况并非如此,我们先看下面的例子:
在一个统计问题中,我们把研究对象的全体称为总体。
构成总体的每个成员称为个体。
抽象来说,总体就是一堆数,这堆数中,有大有小,有的出现多有的出现少,因此用某个概率分布去描述和归纳总体是合适的。
从这个意义上看,总体就是一个分布,而其数量指标就是服从这个分布的随机变量,以后说"从总体中抽样"和"从某分布中抽样"是同一个意思。
例1:考察某厂的产品质量,将其产品脂粉味合格和不合格,并以0代表合格,1代表不合格,则:
总体={该厂生产的全部合格与不合格产品} = {由0和1组成的一大堆数}
1-p
工厂1:
0.983
0.017
工厂2:
0.915
0.085
我们可以据此判断工厂1的产品质量由于工厂2。
实际中,分布中的不合格率是未知的,如何对之进行估计是统计学要研究的问题。
样本具有所谓的二重性:
例2:啤酒厂生产瓶装啤酒,规定啤酒的净含量是640g,由于随机性,事实上不可能使得所有啤酒净含量均为640g;现从某厂生产的啤酒中随机抽取10瓶测定其净含量,得到如下结果:
这是一个样本容量为10 的样本观测值,对应的总体为该厂生产的瓶装啤酒的净含量。
从总体中抽取样本可以有不同的抽法,为了能由样本对总体做出较为可靠的推断,就希望样本能很好地代表总体,这就需要对抽样方法提出一些要求:
用这种方法得到的样本称为简单随机样本,也简称为样本。除非特别指明,否则本课程中的样本均为简单随机样本!!!
若总体为离散型随机变量,则样本的(联合)分布律为:
样本来自总体,样本观测值中含有总体的各种信息,但这些信息较为分散,又是看起来杂乱无章,为了将这样的信息集中起来以反映总体的各种特征,需要对样本进行加工,数表和图是一类常用的加工形式,它使得人们从中获得对总体的初步认识,当人们需要从样本中获得对总体的各种参数的认识时,最常用的加工方法是构造样本的函数,不同的函数反映总体的不同特征。
例1:某食品厂生产听装饮料,现从生产线上随机抽取5听饮料,称得其净重(单位:g)为:
这是一个样本容量为5的样本,经排序可得有序样本:
其经验分布函数为:
关于样本均值有以下性质:
实际上,样本标准差实际意义更大,因为它与样本均值具有相同的度量单位。
这里注意:
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偏差平方和的三个公式都可以用来计算样本方差。
例2:某单位手机20名青年人某月的娱乐支出费用数据(单位:元):
79,84,84,88,92,93,94,97,98,99
100,101,101,102,102,108,110,113,118,125
我们证明一下:
于是:
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样本均值和样本方差的更一般推广是:样本矩,这是一类常见的统计量。
特别地:样本一阶原点矩就是样本均值。
为极小顺序统计量和极大顺序统计量。
分别对它们求导可得对应的概率密度函数。
有许多统计判断是基于正态总体假设的,以标准正态变量为基石而构造的三个著名统计量再实践中有广泛的应用,它们被称为统计中的**三大抽样分布**;它们分别是:
统计量构造
抽样分布的概率密度
数学期望
方差
玛雅,这也太变态了!!!
该密度函数的图像:
其概率密度的图像为:
其概率密度图像为:
它是一个关于纵轴对称的分布,与标准正态分布的概率密度(上图深蓝色的线条)形态类似,整体上比标准正态分布更平缓一些。
则有:
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