生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課件上(南昌大學(xué)).ppt

授課人：鄒志文 TEL:Email: 南昌大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院,名人名言,生活中最重要的問題,其中占大多數(shù)實(shí)際上只是概率的問題。 拉普拉斯 在終極的分析中，一切知識(shí)都是歷史。 在抽象的意義下，一切科學(xué)都是數(shù)學(xué)。 在理性的世界里，所有的判斷都是統(tǒng)計(jì)學(xué)。 C.R勞 若想了解上帝在想什么，我們就必須學(xué)統(tǒng)計(jì)，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)學(xué)就是在量測(cè)他的旨意。 南丁格爾,世界上有三種謊言：謊言、該死的謊言和統(tǒng)計(jì) There are three kinds of lies: lies, damned lies and statistics. 馬克吐溫自傳引述十九世紀(jì)英國首相狄斯雷利的名句,國家統(tǒng)計(jì)局相關(guān)官員表示，我國居民消費(fèi)增長較慢，居民消費(fèi)支出在GDP中的比重較低。據(jù)悉，2008年中國居民消費(fèi)率(居民消費(fèi)占GDP的比重)為35.3%，美國為70.1%，印度為54.7%。（09年12月3日新華網(wǎng)） “前三季度中國國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）同比增長7.7，其中第三季度增長8.9”、“中國城市化率已達(dá)45.68%”、“97%外出農(nóng)民工已就業(yè)”,央視網(wǎng)消息，CTR市場(chǎng)研究公司通過隨機(jī)抽樣，電話調(diào)查了2290個(gè)收看家庭，結(jié)果顯示，96.1%的用戶收看了今年春晚，其中81.6%認(rèn)為今年春晚辦得好。 而15日的廣州日?qǐng)?bào)報(bào)道，在某門戶網(wǎng)站對(duì)今年春晚的滿意度調(diào)查上，截至今日零時(shí)記者截稿前，認(rèn)為“好”的只占15.2%，不到兩成，46.5%的人認(rèn)為不好。,春晚的滿意度每年都有兩個(gè)版本，央視永遠(yuǎn)志得意滿，神采飛揚(yáng)，民間許多人并不買賬，罵聲不絕。京華時(shí)報(bào)15日?qǐng)?bào)道，央視市場(chǎng)研究公司公布?xì)v年的調(diào)查結(jié)果，近5年來，央視春晚的叫好率逐年走低。其中，2006年叫好率為85.5%，2007年為83.6%，2008年為81.1%，2009年為81.1%。,緒 論 第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義 第二節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史 第三節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的主要內(nèi)容 第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常用術(shù)語 第五節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)要求,第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義,一、生物統(tǒng)計(jì)的概念 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)：把概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的科學(xué)原理和方法應(yīng)用于生物科學(xué)研究中的數(shù)量資料的搜集、整理和分析的科學(xué)，是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)，是現(xiàn)代生物學(xué)研究中不可缺少的工具。 數(shù)理統(tǒng)計(jì)：是以隨機(jī)現(xiàn)象的數(shù)量特征和分布規(guī)律為研究對(duì)象的一種數(shù)學(xué)方法。 重要任務(wù)就是對(duì)客觀事物得出本質(zhì)的和規(guī)律性的認(rèn)識(shí)，使人們對(duì)所研究的資料作出正確的結(jié)論。,第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義,二、生物統(tǒng)計(jì)的地位 生物數(shù)學(xué)(Biomathematics):以數(shù)學(xué)方法研究和解決生物學(xué)問題，并對(duì)生物學(xué)有關(guān)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行理論研究，介于生物學(xué)和數(shù)學(xué)之間的邊緣學(xué)科。從研究使用的數(shù)學(xué)方法劃分，生物數(shù)學(xué)可分為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、生物信息學(xué)、生物系統(tǒng)論、生物控制論和生物方程等分支。,第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義,三、生物統(tǒng)計(jì)的作用 1、為科學(xué)地整理分析數(shù)據(jù)提供方法 2、判斷試驗(yàn)結(jié)果的可靠性 由于存在試驗(yàn)誤差，從試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)資料必須借助于統(tǒng)計(jì)分析方法才能獲得可靠的結(jié)論。 3、確定事物之間的相互關(guān)系 科學(xué)試驗(yàn)的目的，不僅是研究事物的特征、特性，同時(shí)還要研究事物間的相互關(guān)系的聯(lián)系形式。 4、提供試驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則和方法 5、為學(xué)習(xí)其他課程提供基礎(chǔ),第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義,四、生物統(tǒng)計(jì)的意義 W.Gosset于1908年以“Student”筆名將“t-檢驗(yàn)”發(fā)表于Biometrika上，文章說：“任何實(shí)驗(yàn)可以作為是許多可能在相同條件下作出的實(shí)驗(yàn)的總體中的一個(gè)個(gè)體，一系列的實(shí)驗(yàn)則是從這個(gè)總體所抽得的一個(gè)樣品?！?第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義,21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，無疑也為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用拓展了廣闊的空間。生物醫(yī)學(xué)期刊雜志社聘請(qǐng)統(tǒng)計(jì)學(xué)專家為期刊論文把握統(tǒng)計(jì)處理的質(zhì)量，新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志、柳葉刀等著名的醫(yī)學(xué)期刊還增設(shè)了負(fù)責(zé)處理統(tǒng)計(jì)學(xué)問題常務(wù)編委。,第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義,生物統(tǒng)計(jì)分析軟件包的普及將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)從統(tǒng)計(jì)學(xué)家的書本里解放出來，成為生物學(xué)研究者的常用工具。但它也帶來了一個(gè)嚴(yán)重的弊端對(duì)生物統(tǒng)計(jì)方法的誤用與濫用。如果把整個(gè)統(tǒng)計(jì)分析過程變成一個(gè)黑箱， 那就有可能垃圾進(jìn)，垃圾出(garbage in, garbage out)。,第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義,五、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的特點(diǎn) Characteristics 1、 根據(jù)有限數(shù)量的樣本觀察數(shù)據(jù)來推斷和估計(jì)事物的總體，是生物統(tǒng)計(jì)的基本特點(diǎn)。 2、 用樣本來推斷總體，要求樣本具有一定的含量和代表性。 3、推斷有很大的可靠性，但有一定的錯(cuò)誤率（如假陽性）。 4、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該先于生物統(tǒng)計(jì)分析的思考!,第一節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的地位意義,第二節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史,最早建立生物統(tǒng)計(jì)思想的是A.Quetelet(1796-1874),把統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用于解決生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和社會(huì)學(xué)中的問題，第一個(gè)認(rèn)識(shí)到大量變異數(shù)據(jù)中蘊(yùn)涵規(guī)律性（近代統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要思想） 最早應(yīng)用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的是C.Darwin（1809-1882），進(jìn)化論的本質(zhì)是生物統(tǒng)計(jì) 遺傳學(xué)奠基人G.Mendel的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了生物統(tǒng)計(jì)的規(guī)律,第二節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史,統(tǒng)計(jì)學(xué)用于生物學(xué)的研究，開始于19世紀(jì)末，1870年，英國遺傳學(xué)家，Galton (1822-1911)提出了相關(guān)與回歸的概念，被公認(rèn)為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的創(chuàng)始人。 Galton和他的繼承人K.Plarson (1857-1936)于1895年成立了倫敦大學(xué)生物統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，提出了 檢驗(yàn)方法。 K.Plarson的學(xué)生Gosset (1876-1937)在1908年以“student”筆名發(fā)表了“t分布和t檢驗(yàn)法”創(chuàng)立了小樣本檢驗(yàn)代替大樣本檢驗(yàn)的理論和方法。 Fisher于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)，創(chuàng)立了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方差分析。 1901年英國著名統(tǒng)計(jì)學(xué)家Pearson創(chuàng)辦了生物統(tǒng)計(jì)學(xué)雜志(Biometrika)，標(biāo)志著生物數(shù)學(xué)發(fā)展的起點(diǎn)。,第二節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史,Neyman (1894-1981)和S.Pearson進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)理論的研究工作，提出統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)系統(tǒng)，標(biāo)志著統(tǒng)計(jì)學(xué)真正形成。 There are five components to an experiment： Hypothesis（假設(shè)） Experimental design（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)） Experimental execution（實(shí)驗(yàn)實(shí)施） Statistical analysis（數(shù)據(jù)分析） Interpretation（描述）,第二節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史,第三節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的主要內(nèi)容,統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì) 統(tǒng)計(jì)描述 統(tǒng)計(jì)分析,第三節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的主要內(nèi)容,調(diào)查設(shè)計(jì) 指調(diào)查研究工作全過程的計(jì)劃。 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 是指試驗(yàn)研究工作進(jìn)行前應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，制定試驗(yàn)方案，選擇試驗(yàn)材料，對(duì)實(shí)驗(yàn)因素作合理、有效的安排，最大限度地減少 試驗(yàn)誤差，使之達(dá)到高效，快速、準(zhǔn)確、可靠和經(jīng)濟(jì)的目的。 兩者的區(qū)別 前者:是被動(dòng)地進(jìn)行觀察，希望干擾因素的影響盡可能減少； 后者:研究者能較主動(dòng)地安排試驗(yàn)因素，控制實(shí)驗(yàn)條件，盡可能排除或抵消非試驗(yàn)因素的干擾和影響。,統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì) 統(tǒng)計(jì)描述 統(tǒng)計(jì)分析,第三節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的主要內(nèi)容,統(tǒng)計(jì)表和統(tǒng)計(jì)圖 定量資料集中趨勢(shì)的度量 算術(shù)均數(shù)、幾何均數(shù)、調(diào)和均數(shù)、中位數(shù)、分位數(shù)和眾數(shù) 定量資料離散趨勢(shì)的度量 標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤差、變異系數(shù)、極差和四分位數(shù)間距 隨機(jī)變量及其概率分布 離散型：二項(xiàng)分布、波松分布 連續(xù)型：正態(tài)分布、t分布、2分布、F分布,統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì) 統(tǒng)計(jì)描述 統(tǒng)計(jì)分析,第三節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的主要內(nèi)容,a.假設(shè)檢驗(yàn) b.統(tǒng)計(jì)推斷 estimative statistics c.研究變量之間的關(guān)系 無自變量與因變量之分：直線相關(guān)分析、典型相關(guān)分析 研究多變量內(nèi)部的從屬關(guān)系：主成分分析、因子分析等。 多變量之間親疏關(guān)系：聚類分析 有自變量與因變量之分：直線回歸分析、曲線回歸分析、多項(xiàng)式回歸分析、Logistic概率模型回歸分析等 d.判別分析 根據(jù)一些明確分類的總體所提供的信息，對(duì)未知個(gè)體的歸屬進(jìn)行分類的判別分析。,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,1、總體與樣本 Population and sample 1) 總體 根據(jù)研究目的確定的研究對(duì)象的全體稱為總體。構(gòu)成總體的每個(gè)成員稱為個(gè)體(individual)。含有有限個(gè)個(gè)體的總體稱為有限總體(finite population)。包含有無限多個(gè)個(gè)體的總體叫無限總體(infinite population)。 2) 樣本 總體的一部分稱為樣本。 樣本中所包含的個(gè)體數(shù)目叫樣本容量或大小(sample size)。樣本容量常記為n。通常n30的樣本叫小樣本，n30的樣本叫大樣本。 3）抽樣sampling 從總體中獲得樣本的過程?？煞譃榉呕厥匠闃?sampling with replacement)和非放回式抽樣(without replacement)。隨機(jī)抽樣(random sampling)是確定樣本代表性的有效方法。,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,2、特征數(shù) 表示總體和樣本的數(shù)量特征的量稱為特征數(shù)。 1) 參數(shù)Parameter ：由總體計(jì)算得來的特征數(shù)，常用希臘字母表示。用表示總體平均數(shù)，用表示總體標(biāo)準(zhǔn)差。 2) 統(tǒng)計(jì)量statistics ：由樣本計(jì)算得來的特征數(shù)， 常用拉丁字母表示統(tǒng)計(jì)量。用 表示樣本平均數(shù)，用S表示樣本標(biāo)準(zhǔn)差。 3) 總體參數(shù)由相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)量來估計(jì)，例如用 估計(jì)，用S估計(jì)等。,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,3、平均數(shù)mean 算術(shù)平均數(shù): 幾何平均數(shù): 加權(quán)平均數(shù)：,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,4、方差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)variance, standard deviation and variation coefficient 1)極差,又稱范圍range:它是樣本變量中最大值和最小值之差， 一般用R表示。 2) 方差 樣本方差： 總體方差：,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,4、方差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)variance, standard deviation and variation coefficient 3）標(biāo)準(zhǔn)差 樣本標(biāo)準(zhǔn)差: 總體標(biāo)準(zhǔn)差: 4）變異系數(shù):是樣本變量的相對(duì)變異量， 是不帶單位的純數(shù)。用變異系數(shù)可以比較不同樣本相對(duì)變異程度的大小。,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,5、數(shù)據(jù)類型與頻數(shù)（率）分布 1）連續(xù)型數(shù)據(jù)和離散型數(shù)據(jù) 與某種標(biāo)準(zhǔn)做比較所得到的數(shù)據(jù)稱為連續(xù)型數(shù)據(jù)(continuous data)，又稱度量數(shù)據(jù)(measurement data); 例如，長度、時(shí)間、重量等。對(duì)連續(xù)型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的方法，通常稱為變量的方法(method of variable)。 由記錄不同類別個(gè)體的數(shù)目所得到的數(shù)據(jù)，稱為離散型數(shù)據(jù)(discrete data)，又稱為計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)(count data)；例如種子數(shù)、株數(shù)、人頭等。對(duì)離散型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的方法，通常稱為屬性的方法(method of attribute)。,2）頻數(shù)（率）表frequency table 用頻數(shù)分布或頻率分布清楚地描述數(shù)據(jù)變化規(guī)律的表格。 3）頻數(shù)（率）圖frequency graph 用頻數(shù)分布或頻率分布清楚地描述數(shù)據(jù)變化規(guī)律的圖形。3種最常用的頻數(shù)圖為直方圖、多邊形圖和累積頻數(shù)圖。,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,6、中位數(shù)和眾數(shù)median and mode 中位數(shù)：在累積頻數(shù)圖中1/2總頻數(shù)位置上的數(shù)值。 眾數(shù)：離散型數(shù)據(jù)的眾數(shù)是頻數(shù)圖中頻數(shù)最高的組值；連續(xù)型數(shù)據(jù)的眾數(shù)是頻數(shù)圖中頻數(shù)最高的中值。,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,7、中心矩、原點(diǎn)矩、偏斜度和峭度 central monent, moment about the origin, skewness and kurtosis 中心矩： 原點(diǎn)矩： 偏斜度：度量數(shù)據(jù)圍繞眾數(shù)呈不對(duì)稱的程度。 計(jì)算公式： 其中：m3為三階中心矩；m2為二階中心矩。 峭度：度量曲線形狀的量。 計(jì)算公式： 其中： m4為四階中心矩。,第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見術(shù)語,8、隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差 1) 隨機(jī)誤差 random error 也叫抽樣誤差(sampling error)，是由于許多無法控制的內(nèi)在和外在的偶然因素所造成。統(tǒng)計(jì)學(xué)上的試驗(yàn)誤差指隨機(jī)誤差。 2) 系統(tǒng)誤差 systematic error 也叫片面誤差(lopsided error) 。是由試驗(yàn)對(duì)象的差異、儀器的靈敏度、藥品的用量或種類不符合試驗(yàn)要求以及觀測(cè)、記錄、計(jì)算中的錯(cuò)誤引起的。,第五節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)要求,第五節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)要求,一、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的課程特點(diǎn) 概念多、公式多、表格多、作業(yè)多、問題多。 學(xué)生頭痛的課程？ 老師糊涂的課程？ 學(xué)院懷疑的課程？ 對(duì)于我來說：教學(xué)壓力很大而感興趣的一門課程！,第五節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)要求,二、基本要求 1掌握正確收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法以及數(shù)據(jù)資料的整理方法。 2. 掌握數(shù)據(jù)資料的基本統(tǒng)計(jì)分析方法。 3. 掌握顯著性檢驗(yàn)的基本原理與常用方法，能對(duì)不同的試驗(yàn)資料應(yīng)用顯著性檢驗(yàn)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與處理。 4. 掌握相關(guān)分析與回歸分析的常用統(tǒng)計(jì)分析方法。 5. 掌握常用抽樣調(diào)查技術(shù)和方法。 6. 具備一定的科學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。,第五節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)要求,三、學(xué)習(xí)方法 1. 弄懂基本原理和公式、理解公式的含義和應(yīng)用條件，不必深究推導(dǎo)； 2. 認(rèn)真做作業(yè)，加深對(duì)公式及統(tǒng)計(jì)步驟的了解； 3. 培養(yǎng)科學(xué)的統(tǒng)計(jì)思維方法。生物統(tǒng)計(jì)中新的思考方法從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果； 4. 聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合專業(yè)，了解統(tǒng)計(jì)