《统计学导论》课件.ppt

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1、1-1统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)举出一个统计没有用途的领域名称举出一个统计没有用途的领域名称比举出一个统计作为其组成部分的比举出一个统计作为其组成部分的领域名称要困难得多。领域名称要困难得多。Robert Johnson1-2统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)第第 1 章章 导导 论论作者：中国人民大学统计学院作者：中国人民大学统计学院贾俊平贾俊平统计学1-3统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计应用统计应用质量管理中的质量管理中的6 统统计计在在许许多多领领域域都都有有应应用用，其其中中在在企企业业产产品品质质量量管管理理中中的的应应用用就就

2、是是一一个个重重要要的的方方面面。在在统统计计中中，表表示示一一个个总总体体的的标标准准差差，它它说说的的是是数数据据之之间间的的差差异异程程度度。比比如如，在在企企业业生生产产的的产产品品中中，同同一一种种产产品品也也没没有有两两个个是是完完全全一一样样的的，因因为为在在生生产产过过程程中中，由由于于各各种种因因素素的的影影响响而而使使产产品品质质量量产产生生波波动动。在在服服务务领领域域就就更更是是如如此此。产产品品或或服服务务的的这这种种差差异异称称为为质质量量的的波波动动性性，也也正正是是由由于于波波动动性性的的存存在在才才需需要要进进行行质质量量管理管理6 6 是是质质量量管管理理中

3、中使使用用的的一一个个术术语语，它它的的含含义义是是指指偏偏离离正正态态分分布布的的中中心心6 6个个标标准准差差。就就产产品品生生产产或或服服务务而而言言，它它表表示示在在生生产产或或服服务务过过程程中中缺缺陷陷率率不不超超过过百百万万分分之之，通通俗俗地地说说，如如果果生生产产100100万万个个产产品品或或进进行行100100万万次次服服务务，产产品品的的不不合合格格率率或或服服务务达达不不到到要要求求的的比比率率平平均均来来说说不不超超过过个个或或次次。这这样的不合格率非常低以致于可以忽略不计样的不合格率非常低以致于可以忽略不计1-4统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计

4、应用统计应用质量管理中的质量管理中的6 6 6 质质量量管管理理已已成成为为最最新新的的质质量量管管理理理理念念，近近年年来来，它它已已成成为为一一些些著著名名国国际际大大企企业业的的质质量量管管理理方方法法，并并在在这这样样的的管管理理理理念念下下使使企企业业受受益益匪匪浅浅。例例如如，实实行行了了6 6 质质量量标标准准，使使摩摩托托罗罗拉拉公公司司在在3 3年年中中节节省省的的资资金金超超过过亿亿美美元元。实实行行6 6 管管理理的的大大公公司司还还有有美美国国通通用用电电器器公公司司(简简称称GE)GE)、宝宝利利来来(Polaroid)Polaroid)和和德德州州仪器仪器(Texa

5、s Instruments)Texas Instruments)等等GEGE的的前前CEOCEO杰杰克克.韦韦尔尔奇奇19991999年年4 4月月曾曾说说过过这这样样一一段段话话：“6 6 培培训训计计划划是是GEGE下下一一个个世世纪纪领领导导层层得得以以产产生生繁繁衍衍的的园园地地，6 6 是是我我们们曾曾经经尝尝试试过过的的最最重重要要的的管管理理培培训训方方法法，它它胜胜过过到到哈哈佛佛工工商商学学院院就就读读，也也胜胜过过到到克克顿顿维维尔尔（注注：克克顿顿维维尔尔是是GEGE公公司司内内部部的的质质量量培培训训部部）进进修修，它它教教会会你你一一种种完完全全与与众众不不同同的的思

6、思维维方方式式。”在在推推广广6 6 质质量量管管理理策策略略不不到到1010年年的的时时间间内内，通用电器公司总市值从世界排名第十位跃升到第二位通用电器公司总市值从世界排名第十位跃升到第二位 1-5统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)第第 1 章章 导导 论论 统计及其应用领域统计及其应用领域1.2 统计数据的类型统计数据的类型1.3 统计中的几个基本概念统计中的几个基本概念1-6统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)学习目标学习目标1.理解统计学的含义理解统计学的含义2.理解统计数据与统计学的关系理解统计数据与统计学的关系3.了解统计学的应用领域了解统计学的应用领域4

7、.了解数据的类型了解数据的类型5.理解统计中的几个基本概念理解统计中的几个基本概念 1-7统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)1.1 统计及其应用领域统计及其应用领域1.1.1 什么是统计学什么是统计学1.1.2 统计的应用领域统计的应用领域1.1.3 历史上著名的统计学家历史上著名的统计学家1-8统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)什么是统计学什么是统计学?(statistics)1.统计学是收集、分析、表述和解释数据的科学(不列颠百科全书不列颠百科全书)2.统计是一门收集、分析、解释和提供数据的科学(韦伯斯特国际辞典第韦伯斯特国际辞典第3 3版版)3.统计指的是一组

8、方法，用来设计实验、获得数据，然后在这些数据的基础上组织、概括、演示、分析、解释和得出结论(Mario Mario F.F.TriolaTriola,初级统计学初级统计学)1-9统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)什么是统计学什么是统计学?(statistics)1.1.收集数据：取得数据收集数据：取得数据2.2.处理数据：整理与图表展示处理数据：整理与图表展示 3.3.分析数据：利用统计方法分分析数据：利用统计方法分析数据析数据4.4.数据解释：结果的说明数据解释：结果的说明5.5.得到结论：从数据分析中得得到结论：从数据分析中得出客观结论出客观结论收集、处理、分析、解释数据并从

9、数据中得出结论的科学收集、处理、分析、解释数据并从数据中得出结论的科学 1-10统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计研究的过程统计研究的过程收集数据收集数据(取得数据取得数据取得数据取得数据)整理数据整理数据(处理数据处理数据处理数据处理数据)解释数据解释数据(结果说明结果说明结果说明结果说明)分析数据分析数据(研究数据研究数据研究数据研究数据)实际问题实际问题1-11统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计方法统计方法1-12统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)描述统计描述统计(descriptive statistics)1.研究数据收集、整理和描研

10、究数据收集、整理和描述的统计学分支述的统计学分支 2.内容内容n n收集数据收集数据n n整理数据整理数据n n展示数据展示数据n n描述性分析描述性分析3.目的目的n n描述数据特征描述数据特征n n找出数据的基本规律找出数据的基本规律0 0 0252525505050Q QQ1 1 1Q QQ2 2 2Q QQ3 3 3Q QQ4 4 4￥x x x=30 =30 =30 s s s2 22=105=105=1051-13统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)推断统计推断统计 (inferential statistics)1.研究如何利用样本数研究如何利用样本数据来推断总体特征

11、的据来推断总体特征的统计学分支统计学分支2.内容内容参数参数估计估计假设检验假设检验3.目的目的对总体特征作出推断对总体特征作出推断样样本本总体总体1-14统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)描述统计与推断统计的关系描述统计与推断统计的关系反映客观现反映客观现反映客观现反映客观现象的数据象的数据象的数据象的数据总体内在的总体内在的总体内在的总体内在的数量规律性数量规律性数量规律性数量规律性推断统计推断统计推断统计推断统计(利用样本信息和概率利用样本信息和概率利用样本信息和概率利用样本信息和概率论对总体的数量特征进论对总体的数量特征进论对总体的数量特征进论对总体的数量特征进行估计和检

12、验等行估计和检验等行估计和检验等行估计和检验等)概率论概率论概率论概率论(分布理论、大数定律和中分布理论、大数定律和中分布理论、大数定律和中分布理论、大数定律和中心极限定理等心极限定理等心极限定理等心极限定理等)描述统计描述统计描述统计描述统计(数据的收集、整理、数据的收集、整理、数据的收集、整理、数据的收集、整理、显示和分析等显示和分析等显示和分析等显示和分析等)总体数据总体数据样本数据样本数据1-15统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计的应用领域统计的应用领域经济学经济学经济学经济学管理学管理学管理学管理学医学医学医学医学工程学工程学工程学工程学社会学社会学社会学社会学 统

13、计学统计学1-16统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计的应用领域统计的应用领域actuarial workactuarial work (精算精算精算精算)agricultureagriculture (农业农业农业农业)animal scienceanimal science (动物学动物学动物学动物学)anthropologyanthropology (人类学人类学人类学人类学)archaeology archaeology(考古学考古学考古学考古学)auditing auditing(审计学审计学审计学审计学)crystallography crystallography

14、(晶体学晶体学晶体学晶体学)demography demography(人口统计学人口统计学人口统计学人口统计学)dentistry dentistry(牙医学牙医学牙医学牙医学)ecologyecology (生态学生态学生态学生态学)econometrics econometrics(经济计量学经济计量学经济计量学经济计量学)education education(教育学教育学教育学教育学)election forecasting and projectionelection forecasting and projection (选举预测和策划选举预测和策划选举预测和策划选举预测和策划)

15、engineering engineering(工程工程工程工程)epidemiology epidemiology(流行病学流行病学流行病学流行病学)finance finance(金融金融金融金融)fisheries researchfisheries research (水产渔业研究水产渔业研究水产渔业研究水产渔业研究)gambling gambling(赌博赌博赌博赌博)genetics genetics(遗传学遗传学遗传学遗传学)geography geography(地理学地理学地理学地理学)geology geology(地质学地质学地质学地质学)historical histo

16、rical researchresearch (历历历历史史史史研研研研究究究究)human human geneticsgenetics (人人人人类类类类遗遗遗遗传传传传学学学学)1-17统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计的应用领域统计的应用领域hydrology hydrology(水文学水文学水文学水文学)industryindustry (工业工业工业工业)linguisticslinguistics (语言学语言学语言学语言学)literature literature(文学文学文学文学)manpower planningmanpower planning (劳动

17、力计划劳动力计划劳动力计划劳动力计划)management sciencemanagement science (管理科学管理科学管理科学管理科学)marketing marketing(市场营销学市场营销学市场营销学市场营销学)medical diagnosismedical diagnosis (医学诊断医学诊断医学诊断医学诊断)meteorology meteorology(气象学气象学气象学气象学)military sciencemilitary science (军事科学军事科学军事科学军事科学)nuclear material safeguardsnuclear material

18、safeguards (核材料安全管理核材料安全管理核材料安全管理核材料安全管理)ophthalmology ophthalmology(眼科学眼科学眼科学眼科学)pharmaceutics pharmaceutics(制药学制药学制药学制药学)physicsphysics (物理学物理学物理学物理学)political sciencepolitical science (政治学政治学政治学政治学)psychology psychology(心理学心理学心理学心理学)psychophysics psychophysics(心理物理学心理物理学心理物理学心理物理学)quality control

19、quality control (质量控制质量控制质量控制质量控制)religious studiesreligious studies (宗教研究宗教研究宗教研究宗教研究)sociologysociology (社会学社会学社会学社会学)survey samplingsurvey sampling (调查抽样调查抽样调查抽样调查抽样)taxonomy taxonomy(分类学分类学分类学分类学)weather modification weather modification (气象改善气象改善气象改善气象改善)1-18统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)历史上著名的统计学家历史

20、上著名的统计学家 Jacob Bernoulli(Jacob Bernoulli(伯努利伯努利)(1654-1705)(1654-1705)Edmond Halley(Edmond Halley(哈雷哈雷)(1656-1742)(1656-1742)De Moivre(De Moivre(棣莫弗棣莫弗)(1667-1754)(1667-1754)Thomas Bayes(Thomas Bayes(贝叶斯贝叶斯)(1702-1761)(1702-1761)LeonhardLeonhard Euler(Euler(欧拉欧拉)(1707-1783)(1707-1783)Pierre Simon Pi

21、erre Simon LaplaceLaplace(拉普拉斯拉普拉斯)(1749-1827)(1749-1827)AdrienAdrien Marie Marie LegendreLegendre(勒让德勒让德)(1752-1833)(1752-1833)Thomas Robert Thomas Robert MalthusMalthus(马尔萨斯马尔萨斯)(1766-1834)(1766-1834)Pierre Simon Laplace Pierre Simon Laplace Francis GaltonFrancis GaltonJames BernoulliJames Bernoul

22、liAbraham de MoivreAbraham de MoivreWilliam S.GossetWilliam S.Gosset1-19统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)历史上著名的统计学家历史上著名的统计学家 Friedrich Gauss(Friedrich Gauss(高斯高斯)(1777-1855)(1777-1855)Johann Johann GregorGregor Mendel(Mendel(孟德尔孟德尔)(1822-1884)(1822-1884)Karl Pearson(Karl Pearson(皮尔逊皮尔逊)(1857-1936)(1857-1936

23、)Ronald Aylmer Fisher(Ronald Aylmer Fisher(费希尔费希尔)(1890-1962),)(1890-1962),JerzyJerzy NeymanNeyman（奈曼）奈曼）(1894-1981)(1894-1981)EgonEgon Sharpe Pearson(Sharpe Pearson(皮尔逊皮尔逊)(1895-1980)(1895-1980)William Feller(William Feller(费勒费勒)(1906-1970).)(1906-1970).Friedrich Gauss Friedrich Gauss EgonEgonKarl

24、PearsonKarl PearsonJerzy NeymanJerzy Neyman1-20统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)1.2.1 分类数据、顺序数据、数值型数据分类数据、顺序数据、数值型数据1.2.2 观测数据和实验数据观测数据和实验数据1.2.3 截面数据和时间序列数据截面数据和时间序列数据1.2 统计统计数据的类型数据的类型1-21统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计数据的分类统计数据的分类统计数据的分类统计数据的分类按计量层次按计量层次分分分分类类类类的的的的数数数数据据据据顺顺顺顺序序序序的的的的数数数数据据据据数数数数值值值值型型型型数数数数据

25、据据据按时间状况按时间状况截截截截面面面面的的的的数数数数据据据据时时时时序序序序的的的的数数数数据据据据按收集方法按收集方法观观观观察察察察的的的的数数数数据据据据试试试试验验验验的的的的数数数数据据据据1-22统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计数据的分类统计数据的分类(按计量尺度分按计量尺度分)1.1.分类数据分类数据分类数据分类数据(categorical data)categorical data)n n只能归于某一类别的非数字型数据只能归于某一类别的非数字型数据n n对事物进行分类的结果，数据表现为类别，用文字来表述对事物进行分类的结果，数据表现为类别，用文字来表述

26、n n例如，人口按性别分为男、女两类例如，人口按性别分为男、女两类 2.2.顺序数据顺序数据顺序数据顺序数据(rank data)rank data)n n只能归于某一有序类别的非数字型数据只能归于某一有序类别的非数字型数据n n对事物类别顺序的测度，数据表现为类别，用文字来表述对事物类别顺序的测度，数据表现为类别，用文字来表述n n例如，产品分为一等品、二等品、三等品、次品等例如，产品分为一等品、二等品、三等品、次品等 3.3.数值型数据数值型数据数值型数据数值型数据(metric data)metric data)n n按数字尺度测量的观察值按数字尺度测量的观察值n n结果表现为具体的数值

27、，对事物的精确测度结果表现为具体的数值，对事物的精确测度n n例如：身高为例如：身高为175175cmcm、168cm168cm、183cm183cm1-23统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计数据的分类统计数据的分类(按收集方法分按收集方法分)1.1.观测的数据观测的数据观测的数据观测的数据观测的数据观测的数据(observational data)observational data)n nn通过调查或观测而收集到的数据通过调查或观测而收集到的数据通过调查或观测而收集到的数据n nn在没有对事物人为控制的条件下而得到的在没有对事物人为控制的条件下而得到的在没有对事物人为控制

28、的条件下而得到的n nn有关社会经济现象的统计数据几乎都是观测数据有关社会经济现象的统计数据几乎都是观测数据有关社会经济现象的统计数据几乎都是观测数据2.2.试验的数据试验的数据试验的数据试验的数据试验的数据试验的数据(experimental data)experimental data)n nn在试验中控制试验对象而收集到的数据在试验中控制试验对象而收集到的数据在试验中控制试验对象而收集到的数据n nn比比比如如如，对对对一一一种种种新新新药药药疗疗疗效效效的的的试试试验验验，对对对一一一种种种新新新的的的农农农作作作物物物品种的试验等品种的试验等品种的试验等n nn自然科学领域的数据大多

29、数都为试验数据自然科学领域的数据大多数都为试验数据自然科学领域的数据大多数都为试验数据1-24统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计数据的分类统计数据的分类(按时间状况分按时间状况分)1.截面数据(cross-sectional data)n n在相同或近似相同的时间点上收集的数据在相同或近似相同的时间点上收集的数据n n描述现象在某一时刻的变化情况描述现象在某一时刻的变化情况n n比如，比如，20052005年我国各地区的国内生产总值数据年我国各地区的国内生产总值数据2.时间序列数据(time series data)n n在不同时间上收集到的数据在不同时间上收集到的数据n n

30、描述现象随时间变化的情况描述现象随时间变化的情况n n比如，比如，20002000年至年至20052005年国内生产总值数据年国内生产总值数据1-25统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)1.3 统计中的几个基本概念统计中的几个基本概念1.3.1 总体和样本总体和样本1.3.2 参数和统计量参数和统计量1.3.3 变量变量1-26统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)总体和样本总体和样本1.总体总体(population)n n所研究的全部个体所研究的全部个体(数据数据)的集合，其中的每一个的集合，其中的每一个个体也称为元素个体也称为元素n n分为有限总体和无限总体分为有限

31、总体和无限总体l l有限总体的范围能够明确确定，且元素的数目是有限的有限总体的范围能够明确确定，且元素的数目是有限的l l无限总体所包括的元素是无限的，不可数的无限总体所包括的元素是无限的，不可数的2.样本样本(sample)n n从总体中抽取的一部分元素的集合从总体中抽取的一部分元素的集合n n构构成成样样本本的的元元素素的的数数目目称称为为样样本本容容量量或或样样本本量量 (sample size)sample size)1-27统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)参数和统计量参数和统计量1.1.参数参数参数参数(parameter)parameter)n n描述总体特征的概括

32、性数字度量，是描述总体特征的概括性数字度量，是研究者想要了解的研究者想要了解的总体的某种特征值总体的某种特征值n n所关心的参数主要有总体均值所关心的参数主要有总体均值()、标准差、标准差()、总体比、总体比例例()等等n n总体参数通常用希腊字母表示总体参数通常用希腊字母表示 2.2.统计量统计量统计量统计量(statistic)statistic)n n用用来来描描述述样样本本特特征征的的概概括括性性数数字字度度量量，它它是是根根据据样样本本数数据计算出来的一些量，是样本的函数据计算出来的一些量，是样本的函数n n所所关关心心的的样样本本统统计计量量有有样样本本均均值值(x x)、样样本本

33、标标准准差差(s s)、样本比例样本比例(p p)等等n n样本统计量通常用小写英文字母来表示样本统计量通常用小写英文字母来表示 1-28统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)变变 量量(variable)1.说明现象某种特征的概念n n如商品销售额、受教育程度、产品的质量等级等如商品销售额、受教育程度、产品的质量等级等n n变量的具体表现称为变量值，即数据变量的具体表现称为变量值，即数据2.变量可以分为n n分分类类变变量量(categorical categorical variablevariable)：说说明明事事物物类类别别的的名名称称n n顺序变量顺序变量(rank va

34、riablerank variable)：说明事物有序类别的名称说明事物有序类别的名称n n数数值值型型变变量量(metric metric variablevariable)：说说明明事事物物数数字字特特征征的的名称名称 l l离散变量：取有限个值离散变量：取有限个值 l l连续变量：可以取无穷多个值连续变量：可以取无穷多个值 1-29统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)变变 量量(其他分其他分类类)1.随机变量和非随机变量2.经验变量(empirical variables)和理论变量(theoretical variables)n n经经验验变变量量所所描描述述的的是是我我们

35、们周周围围可可以以观观察察到到的的事事物物n n理理论论变变量量则则是是由由统统计计学学家家用用数数学学方方法法所所构构造造出出来来的的一一些些变变量量，比比如如，z z 统统计计量量、t t 统统计计量量、2 2统计量、统计量、F F 统计量等统计量等1-30统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)变量及其类型变量及其类型变量变量变量变量基本分类基本分类其他分类其他分类分类变量分类变量顺序变量顺序变量数字变量数字变量随机变量随机变量非随机变量非随机变量经验变量经验变量理论变量理论变量1-31统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)统计中的几个基本概念统计中的几个基本概念平均数

36、平均数平均数平均数标准差标准差标准差标准差比比比比 例例例例参数参数统计量统计量 x s p 总体总体总体总体 样本样本样本样本1-32统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)几种常用的统计软件几种常用的统计软件(software)典型的统计软件典型的统计软件n nSASn nSPSSn nMINITABn nSTATISTICAn nExcelMINITABMINITABSTATISTICASTATISTICAExcelExcelSASSASSPSSSPSS1-33统计学统计学STATISTICS(第二版第二版)本章小节本章小节1.统计及其应用领域统计及其应用领域2.统计数据的类型统计数据的类型3.统计中的几个基本概念统计中的几个基本概念结结 束束