统计学第六章抽样法.ppt
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1、1,第六章 抽 样 法,教学目的与要求,抽样法包括抽样调查和抽样推断两大部分,抽样推断又包括抽样估计和假设检验,抽样估计是抽样调查的继续,它提供了一套利用抽样资料来估计总体数量特征的方法。通过本章的学习,要理解和掌握抽样估计的概念、特点,抽样误差的含义、计算方法,抽样估计的置信度,推断总体参数的方法,能结合实际资料进行抽样估计。,第六章 抽样法,作业5小题,2,在学习过程中主要解决以下几个问题,抽样调查的适用范围抽样调查的基本概念、理论依据抽样误差的含义、计算全及指标的推断(抽样估计的方法)必要抽样单位数的确定,第六章 抽样法,第六章 抽样法,第一节 抽样法的意义和作用第二节 有关抽样的基本概
2、念第三节 抽样误差 第四节 抽样估计 第五节 必要抽样单位数的确定,3,第六章 抽样法,第一节 抽样法的意义和作用(1),一 抽样法的意义(一)什么是抽样法?抽样法是按照随机原则,从全部研究对象中随机抽取一部分单位进行观察,并依据所获得的数据对全部研究对象的数量特征做出具有一定可靠性的估计判断,从而达到对全部研究对象的认识的一种统计方法。,4,第六章 抽样法,5,研究如何利用样本数据来推断总体特征。内容包括:参数估计和假设检验。目的:对总体特征作出推断。,这是推断统计学研究的问题,第六章 抽样法,6,反映客观现象的数据,描述统计(统计数据的搜集、整理、显示和分析等),描述统计与推断统计的关系,
3、第六章 抽样法,7,第一节 抽样法的意义和作用(2),(二)特点1、抽样法建立在随机取样的基础上;2、抽样法是由部分推算总体的一种方法;3、抽样法是运用概率估计的方法;4、抽样推断的抽样误差可以事先计算并加以控制。,第六章 抽样法,8,第一节 抽样法的意义和作用(3),二 抽样法的作用(适用范围)p.2451、对某些不可能进行全面调查而又要了解其全面情况的社会经济现象,必须运用抽样法。2、对某些现象虽然可以进行全面调查,但抽样法仍然有其独到的作用。3、和全面调查相比较,抽样调查能节省人力、费用和时间。4、可以对全面调查的结果加以补充修正。5、在有些情况下,抽样调查的结果比全面调查要准确。6、用
4、于工业产品生产过程的产品质量检查和控制。7、可以对总体的某种假设进行检验,判断这种假设的真伪,以决定行动的取舍。,第六章 抽样法,第一节 抽样法的意义和作用(4),三 抽样法的理论基础p.252(一)大数法则 如果随机变量总体存在着有限的平均数和方差,则对于充分大的抽样单位数n,可以以几乎趋近于1的概率,来期望抽样平均数与总体平均数的绝对离差为任意小。即:,9,第六章 抽样法,大数法则的意义在于:p.253,10,大数法则的意义,、现象的某种总体规律性,只有当具有这种现象的足够多数的单位综合汇总在一起时,才能显示出来。、现象的总体规律性,通常是以平均数的形式表现出来。、当所研究的现象总体包含的
5、单位越多时,平均数也就越能够正确地反映这些现象的规律性。、各单位的共同倾向决定着平均数的水平,而各单位对平均数的离差则会由于足够多数单位的综合汇总的结果,而相互抵消,趋于消失。,第六章 抽样法,11,第一节 抽样法的意义和作用(5),(二)中心极限定理p.254 定理一:如果变量X服从于总体平均数为,总体标准差为x的正态分布,则,从这个总体抽取容量为n的全部样本平均数也服从于正态分布,其(全部样本平均数)平均数和标准差分别为:,第六章 抽样法,第一节 抽样法的意义和作用(6),定理二:如果变量X的分布具有有限的平均数 和标准差X,则,从这个总体抽取容量为n的全部样本,其平均数的分布随着n的增大
6、而趋近于正态分布,全部样本平均数的平均数为:,全部样本平均数的标准差为。并且:这种近似程度随着n的增大而更准确。,12,第六章 抽样法,第二节 有关抽样的基本概念(1),一 全及总体和样本总体p.247(一)全及总体 它是由具有某种共同性质的许多单位组成的集合体,是统计要研究的全体。全及总体按所研究的标志性质不同,分为变量总体和属性总体,研究总体的数量标志,该总体称为变量总体;研究总体的品质标志,该总体称为属性总体。总体单位数一般用N表示。,13,第六章 抽样法,第二节 有关抽样的基本概念(2),(二)抽样总体 也称子样,样本或样本总体,它是从全及总体中随机抽取出来的,代表全及总体的那部分单位
7、的集合体。抽样总体的单位数称为样本容量,用n表示,对于N来说,n是很小的。,14,第六章 抽样法,第二节 有关抽样的基本概念(3),二 全及指标和抽样指标p.249(一)全及指标 根据全及总体各单位的标志值或标志特征计算,反映总体某种属性的综合指标,称为全及指标,也称参数。不同性质的总体要计算不同的全及指标。1、变量总体 由于各单位的标志用数量表示,可以计算全及总体的平均数,标准差。,15,第六章 抽样法,17,第二节 有关抽样的基本概念(4),2、属性总体 由于各单位的标志不能用数量表示,只能用一定的术语加以描述,所以应计算比重结构指标,称为总体成数,用P表示。它说明总体中具有某种标志表现或
8、属性的单位数在总体中所占的比重。变量总体也可以计算成数,即总体单位数在规定的某标志值以上或以下的比重,视同具有或不具有某种属性的单位数比重。,16,第六章 抽样法,17,参数:,指反映总体数量特征的综合指标。,第六章 抽样法,第二节 有关抽样的基本概念(5),(二)抽样指标 抽样指标是由样本总体各单位标志值或标志特征计算的综合指标,也称统计量。与全及指标相对应有:样本平均数,样本标准差;样本成数,样本成数的标准差。,18,第六章 抽样法,19,统计量:,根据样本数据计算的综合指标。,第六章 抽样法,20,总体参数和样本统计量,第六章 抽样法,第二节 有关抽样的基本概念(6),三 重复抽样和不重
9、复抽样p.250(一)重复抽样(回置抽样)从总体N个单位中,取一个容量n的样本,每次从总体中抽取一个,把它看做一次试验,连续进行n次试验构成一个样本。每次抽取一个单位把结果登记下来又放回,重新参加下一次抽取。因此重复抽样的样本是由n次相互独立的连续试验所组成,每次试验是在完全相同的条件下进行的,每个单位中选或不中选机会在各次都是一样的。,21,第六章 抽样法,第二节 有关抽样的基本概念(7),(二)不重复抽样(不回置抽样)从总体N个单位中,取一个容量n的样本,每次从总体中抽取一个,把它看做一次试验,连续进行n次试验构成一个样本。每次抽取一个单位把结果登记下来不再放回参加下一次抽取。因此不重复抽
10、样实质上是一次同时从总体中抽取n个单位组成的一个样本,连续n次抽取的结果是不相互独立的,每个单位中选或不中选机会在各次都是不一样的。,22,第六章 抽样法,第二节 有关抽样的基本概念(8),四 样本可能数目 样本可能数目即从总体中可以抽取的样本个数。它既和每个样本的容量有关,也和抽样的方法有关。在样本容量确定的情况下,则决定于抽样的方法。(一)考虑顺序的不重复抽样数目,23,第六章 抽样法,第二节 有关抽样的基本概念(9),(二)考虑顺序的重复抽样数目,24,(三)不考虑顺序的不重复抽样数目,(四)不考虑顺序的重复抽样数目,第六章 抽样法,第三节 抽样误差(1),一 什么是抽样误差(Sampl
11、ing error)(一)定义p.255 抽样误差是指由于随机抽样的偶然因素使样本各单位的结构不足以代表总体各单位的结构,而引起的抽样指标和全及指标之间的离差。抽样误差仅指由于抽样的随机因素所产生的这部分误差,而不包括抽样调查的其它误差。(二)影响抽样误差的因素 总体单位标志值的差异程度,样本容量,抽样方法,抽样调查的组织形式。,25,第六章 抽样法,26,5、多阶段抽样:在抽样调查抽选样本时,不是一次从总体中直接抽取,而是分两个或两个以上的阶段进行。,4、整群抽样:将总体各单位划分成许多群,然后从其中随机抽取部分群,对中选群的所有单位进行全面调查的抽样组织形式。,3、等距抽样:先按某一标志对
12、总体各单位进行排队,然后依一定顺序和间隔来抽取样本单位的一种组织形式。,2、类型抽样:先对总体各单位按主要标志加以分组,然后再从各组中按随机的原则抽选一定单位构成样本。,1、简单随机抽样:按随机原则直接从总体N个单位中抽取 n 个单位作为样本。,抽样调查的组织形式,第六章 抽样法,第三节 抽样误差(2),二 实际抽样误差 实际抽样误差是指某一具体样本的样本估计值与总体参数的真实值之间的离差。实际抽样调查中,由于总体参数是未知数,因此,每次抽样的实际抽样误差是无法计算的。抽样调查中所谓抽样误差可以计算和控制,并不是指某次具体抽样的实际抽样误差,而是指从所有可能样本来考察的抽样平均误差和抽样极限误
13、差。,27,第六章 抽样法,第三节 抽样误差(3),三 抽样平均误差(一)定义 抽样平均误差就是抽样平均数(或抽样成数)的标准差。它反映抽样平均数(或抽样成数)与总体平均数(或总体成数)的平均误差程度。,28,第六章 抽样法,第三节 抽样误差(4),(二)抽样平均误差的定义公式,29,第六章 抽样法,但在实际工作中,抽样误差计算不能根据此公式计算。后面将验证定义公式与实际计算时的公式的计算结果。,公式中M为可能样本数目,30,第三节 抽样误差(5),(三)抽样平均误差的计算,1、抽样平均数的抽样平均误差,(1)在重复抽样下p.258,(2)在不重复抽样下p.261262,公式验证p.260/2
14、63,第六章 抽样法,31,31,抽样平均误差公式验证 举例验证:设有4个工人,各人奖金分别如下:40、50、70、80元,现在随机从其中抽取2人并求平均奖金,用以代表4人总体的平均奖金。如果采用重复抽样的方法,则所有可能的样本以及平均奖金如下表:,第六章 抽样法,32,46,第六章 抽样法,33,样本平均数的平均数,抽样平均误差(根据定义公式),现在我们根据4人总体求总平均奖金和标准差。,标准差,抽样平均误差,总平均奖金,两者计算结果一致,29,元,元,元,元,元,第六章 抽样法,34,第三节 抽样误差(6),2、抽样成数的抽样平均误差p.264/265,(1)在重复抽样下,(2)在不重复抽
15、样下,例,第六章 抽样法,31,作业1,35,例题一:,随机抽选某校学生100人,调查他们的体重。得到他们的平均体重为58公斤,标准差为10公斤。问抽样推断的平均误差是多少?,例题二:,某厂生产一种新型灯泡共2000只,随机抽出400只作耐用时间试验,测试结果平均使用寿命为4800小时,样本标准差为300小时,求抽样推断的平均误差?,第六章 抽样法,36,例题一解:,即:当根据样本学生的平均体重估计全部学生的平均体重时,抽样平均误差为1公斤。,已知:,则:,第六章 抽样法,37,例题二解:,计算结果表明:根据部分产品推断全部产品的平均使用寿命 时,采用不重复抽样时的抽样平均误差为13.42小时
16、,采用 重复抽样时的平均误差为15小时。,已知:,则:,从以上计算可知:采用不重复抽样比重复抽样的平均误差要小。,第六章 抽样法,38,例题三:,某校随机抽选400名学生,发现戴眼镜的学生有80人。根据样本资料推断全部学生中戴眼镜的学生所占比重时,抽样误差为多大?,例题四:,一批食品罐头共60000桶,随机抽查300桶,发现有6桶不合格,求合格品率的抽样平均误差?,第六章 抽样法,39,例 题 三 解:,已知:,则:样本成数,即:根据样本资料推断全部学生中戴眼镜的学 生所占的比重时,推断的平均误差为2%。,第六章 抽样法,40,例 题 四 解:,已知:,则:样本合格率,计算结果表明:不重复抽样
17、的平均误差小于重复抽样,但是“N”的数值越大,则两种方法计算 的抽样平均误差就越接近。,第六章 抽样法,41,全及总体标准差资料的取得:,第六章 抽样法,在抽样平均误差计算公式中,无论是变量总体的标准差还是属性总体的标准差,都是指全及总体而言的,在抽样调查实践中,这两个指标是未知的,解决的方法:P.266,1、用过去调查所得到的资料2、用样本资料代替3、用小规模调查资料4、用估计的资料,24,作业1,42,第三节 抽样误差(7),四 抽样极限误差p.268,抽样极限误差是指抽样指标和总体指标之间抽样误差的可能范围。,或,抽样指标变动的上限或下限与总体指标之差的绝对值,即表示为抽样误差的可能范围
18、。,第六章 抽样法,43,第三节 抽样误差(8),上述抽样极限误差的等式可以变为不等式:,或,上述不等式的含义是:抽样平均数是以全及平均数为中心,在 之间变动;抽样成数是以全及成数为中心,在 之间变动。p.268。,第六章 抽样法,44,第三节 抽样误差(9),上述抽样极限误差的不等式与下面的不等式是等价的:,或,上述不等式的含义是:要求被估计的全及指标,落在抽样指标一定范围内,即落在 或 的范围内。,第六章 抽样法,第四节 抽样估计(1),一 抽样估计的特点(一)什么是抽样估计?抽样估计就是以样本的实际资料为依据,计算一定的抽样指标,并用以对总体作出数量上的估计和判断。,45,第六章 抽样法
19、,第四节 抽样估计(2),(二)抽样估计的特点1、在逻辑上运用归纳推理,而不是演绎推理。2、在方法上运用不确定的概率估计法,而不是运用确定的数学分析法。3、估计的结论存在着一定的抽样误差。,46,第六章 抽样法,第四节 抽样估计(3),二 抽样估计的优良标准1、无偏性:用抽样指标估计总体指标要求抽样指标的平均数等于被估计的总体指标。即:抽样平均数的平均数等于总体平均数。2、一致性:用抽样指标估计总体指标要求当样本的单位数充分大时,抽样指标也充分的靠近总体指标。3、有效性:用抽样指标估计总体指标要求样本平均数的标准差(抽样平均误差)比总体变量的标准差小。,47,第六章 抽样法,第四节 抽样估计(
20、4),三 抽样估计的可靠程度 F(t)(一)定义p.269 对于被估计的全及指标,找出样本的两个估计量,使全及指标落在该区间内的概率,称为抽样估计的可靠程度,也称可信程度、把握程度、置信程度。用样本估计量构成的数值区间称为置信区间或估计区间:或。,48,第六章 抽样法,概率计算的原理说明,49,通过前面的验证资料,可以整理出样本平均数的分布:,根据上列频率(概率)分布可以计算:各区间样本平均数的概率。,等等。上述说明:抽样极限误差一定与概率的可靠程度联系在一起。因此要确定抽样平均数落在一定区间内的概率,必须研究抽样平均数的概率分布。,第六章 抽样法,抽样分布的形成过程,0,1,2,3,样本平均
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