生物統(tǒng)計學(xué)課件-01

授課人：田雪杭州電子科技大學(xué)統(tǒng)計教研室成績評定：平時30%：作業(yè)、考勤。

期末70%參考教材：知識回憶數(shù)理統(tǒng)計：應(yīng)用概率論的原理，通過搜集、整理、分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)總體內(nèi)在規(guī)律并給出判斷和預(yù)測。主要內(nèi)容：參數(shù)估計、假設(shè)檢驗。生活中的統(tǒng)計學(xué)國家統(tǒng)計局相關(guān)官員表示，我國居民消費增長較慢，居民消費支出在GDP中的比重較低。據(jù)悉，2021年中國居民消費率(居民消費占GDP的比重)為35.3%，美國為70.1%，印度為54.7%?！?9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)〞統(tǒng)計學(xué)分支第一節(jié)生物統(tǒng)計的地位意義一、概念生物統(tǒng)計學(xué)：把概率論和數(shù)理統(tǒng)計的科學(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。

第一節(jié)生物統(tǒng)計的地位意義二、生物統(tǒng)計的地位生物數(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)計的地位意義三、生物統(tǒng)計的作用1、為科學(xué)地整理、描述數(shù)據(jù)提供方法2、判斷試驗結(jié)果的可靠性由于存在試驗誤差，從試驗所得的數(shù)據(jù)資料必須借助于統(tǒng)計分析方法才能獲得可靠的結(jié)論。3、提供由樣本推斷總體的方法。4、提供試驗設(shè)計的原那么和方法第一節(jié)生物統(tǒng)計的地位意義四、生物統(tǒng)計的意義21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，無疑也為生物統(tǒng)計學(xué)的開展與應(yīng)用拓展了廣闊的空間。第一節(jié)生物統(tǒng)計的地位意義生物統(tǒng)計分析軟件包的普及將生物統(tǒng)計學(xué)從統(tǒng)計學(xué)家的書本里解放出來，成為生物學(xué)研究者的常用工具。但它也帶來了一個嚴(yán)重的弊端——對生物統(tǒng)計方法的誤用與濫用。如果把整個統(tǒng)計分析過程變成一個黑箱，那就有可能垃圾進(jìn)，垃圾出(garbagein,garbageout)。第一節(jié)生物統(tǒng)計的地位意義五、生物統(tǒng)計學(xué)的特點Characteristics1、根據(jù)有限數(shù)量的樣本觀察數(shù)據(jù)來推斷和估計事物的總體，是生物統(tǒng)計的根本特點。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，但有一定的錯誤率〔如假陽性〕。4、實驗設(shè)計應(yīng)該先于生物統(tǒng)計分析的思考!第一節(jié)生物統(tǒng)計的地位意義第二節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)開展簡史最早建立生物統(tǒng)計思想的是A.Quetelet(1796-1874),把統(tǒng)計學(xué)應(yīng)用于解決生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和社會學(xué)中的問題，第一個認(rèn)識到大量變異數(shù)據(jù)中蘊涵規(guī)律性〔近代統(tǒng)計學(xué)的重要思想〕最早應(yīng)用生物統(tǒng)計學(xué)的是C.Darwin〔1809-1882〕，進(jìn)化論的本質(zhì)是生物統(tǒng)計遺傳學(xué)奠基人G.Mendel的豌豆雜交實驗結(jié)果也證實了生物統(tǒng)計的規(guī)律第二節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)開展簡史統(tǒng)計學(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)計實驗室，提出了檢驗方法。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檢驗法〞創(chuàng)立了小樣本檢驗代替大樣本檢驗的理論和方法。Fisher于1923年開展了顯著性檢驗及估計理論，提出了F分布和F檢驗，創(chuàng)立了正交試驗設(shè)計和方差分析。1901年英國著名統(tǒng)計學(xué)家Pearson創(chuàng)辦了?生物統(tǒng)計學(xué)雜志?(Biometrika)，標(biāo)志著生物數(shù)學(xué)開展的起點。第二節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)開展簡史Neyman(1894-1981)和S.Pearson進(jìn)行了統(tǒng)計理論的研究工作，提出統(tǒng)計假設(shè)檢驗系統(tǒng)，標(biāo)志著統(tǒng)計學(xué)真正形成。Therearefivecomponentstoanexperiment：Hypothesis〔假設(shè)〕Experimentaldesign〔實驗設(shè)計〕Experimentalexecution〔實驗實施〕Statisticalanalysis〔數(shù)據(jù)分析〕Interpretation〔描述〕第二節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)開展簡史第三節(jié)生物統(tǒng)計的主要內(nèi)容統(tǒng)計研究設(shè)計統(tǒng)計描述統(tǒng)計分析第三節(jié)生物統(tǒng)計的主要內(nèi)容調(diào)查設(shè)計指調(diào)查研究工作全過程的方案。試驗設(shè)計是指試驗研究工作進(jìn)行前應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計原理，制定試驗方案，選擇試驗材料，對實驗因素作合理、有效的安排，最大限度地減少試驗誤差，使之到達(dá)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:研究者能較主動地安排試驗因素，控制實驗條件，盡可能排除或抵消非試驗因素的干擾和影響。統(tǒng)計研究設(shè)計統(tǒng)計描述統(tǒng)計分析第三節(jié)生物統(tǒng)計的主要內(nèi)容統(tǒng)計研究設(shè)計統(tǒng)計描述統(tǒng)計分析第三節(jié)生物統(tǒng)計的主要內(nèi)容a.假設(shè)檢驗b.統(tǒng)計推斷estimativestatisticsc.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)部的附屬關(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，對未知個體的歸屬進(jìn)行分類的判別分析。1、總體與樣本Populationandsample1)總體根據(jù)研究目確實定的研究對象的全體稱為總體。構(gòu)成總體的每個成員稱為個體(individual)。含有有限個個體的總體稱為有限總體(finitepopulation)。包含有無限多個個體的總體叫無限總體(infinitepopulation)。2)樣本總體的一局部稱為樣本。樣本中所包含的個體數(shù)目叫樣本容量或大小(samplesize)。樣本容量常記為n。通常n≤30的樣本叫小樣本，n＞30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?samplingwithreplacement)和非放回式抽樣(withoutreplacement)。隨機(jī)抽樣(randomsampling)是確定樣本代表性的有效方法。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：由總體計算得來的特征數(shù)，常用希臘字母表示。用μ表示總體平均數(shù)，用σ表示總體標(biāo)準(zhǔn)差。2)統(tǒng)計量statistics：由樣本計算得來的特征數(shù)，常用拉丁字母表示統(tǒng)計量。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)計量來估計，例如用估計μ，用S估計σ等?？傮w樣本抽樣描述計算統(tǒng)計量推斷統(tǒng)計量4、方差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)variance,standarddeviationandvariationcoefficient1)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：4、方差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)variance,standarddeviationandvariationcoefficient3〕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變異程度的大小。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)(continuousdata)，又稱度量數(shù)據(jù)(measurementdata);例如，長度、時間、重量等。對連續(xù)型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的方法，通常稱為變量的方法(methodofvariable)。由記錄不同類別個體的數(shù)目所得到的數(shù)據(jù)，稱為離散型數(shù)據(jù)(discretedata)，又稱為計數(shù)數(shù)據(jù)(countdata)；例如種子數(shù)、株數(shù)、人頭等。對離散型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的方法，通常稱為屬性的方法(methodofattribute)。2〕頻數(shù)〔率〕表frequencytable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frequencygraph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。6、中位數(shù)和眾數(shù)medianandmode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。7、中心矩、原點矩、偏斜度和峭度centralmonent,momentabouttheorigin,skewnessandkurtosis中心矩：原點矩：偏斜度：度量數(shù)據(jù)圍繞眾數(shù)呈不對稱的程度。計算公式：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。計算公式：其中：m4為四階中心矩。8、隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差1)隨機(jī)誤差randomerror

也叫抽樣誤差(samplingerror)，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)計學(xué)上的試驗誤差指隨機(jī)誤差。2)系統(tǒng)誤差systematicerror

也叫片面誤差(lopsidederror)。是由試驗對象的差異、儀器的靈敏度、藥品的用量或種類不符合試驗要求以及觀測、記錄、計算中的錯誤引起的。第五節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)要求第五節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)要求一、生物統(tǒng)計學(xué)的課程特點概念多、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)院疑心的課程？？對于我來說：教學(xué)壓力很大而感興趣的一門課程！第五節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)要求第五節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)要求三、學(xué)習(xí)方法1.弄懂根本原理和公式、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)，加深對公式及統(tǒng)計步驟的了解；3.培養(yǎng)科學(xué)的統(tǒng)計思維方法。生物統(tǒng)計中新的思考方法——從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學(xué)試驗的結(jié)果；4.聯(lián)系實際，結(jié)合專業(yè)，了解統(tǒng)計方法的實際應(yīng)用；5.從實驗設(shè)計方法及其原理的角度來貫穿整個生物統(tǒng)計學(xué)的學(xué)習(xí)過程。第五節(jié)生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)要求國內(nèi)有關(guān)經(jīng)典著作1.《概率論基礎(chǔ)及其應(yīng)用》

王梓坤著科學(xué)出版社1976年版2.《數(shù)理統(tǒng)計引論》陳希儒著科學(xué)出版社1981年版國外有關(guān)經(jīng)典著作1.《概率論的分析理論》P.-S.拉普拉斯著

1812年版2.《