生物统计学课件上(南昌大学).ppt

授课人 邹志文TELmail zouzhiwen 南昌大学生命科学与食品工程学院 名人名言 生活中最重要的问题 其中占大多数实际上只是概率的问题 拉普拉斯在终极的分析中 一切知识都是历史 在抽象的意义下 一切科学都是数学 在理性的世界里 所有的判断都是统计学 C R劳若想了解上帝在想什么 我们就必须学统计 因为统计学就是在量测他的旨意 南丁格尔 世界上有三种谎言 谎言 该死的谎言和统计Therearethreekindsoflies lies damnedliesandstatistics 马克 吐温自传引述十九世纪英国首相狄斯雷利的名句 国家统计局相关官员表示 我国居民消费增长较慢 居民消费支出在GDP中的比重较低 据悉 2008年中国居民消费率 居民消费占GDP的比重 为35 3 美国为70 1 印度为54 7 09年12月3日新华网 前三季度中国国内生产总值 GDP 同比增长7 7 其中第三季度增长8 9 中国城市化率已达45 68 97 外出农民工已就业 央视网消息 CTR市场研究公司通过随机抽样 电话调查了2290个收看家庭 结果显示 96 1 的用户收看了今年春晚 其中81 6 认为今年春晚办得好 而15日的 广州日报 报道 在某门户网站对今年春晚的满意度调查上 截至今日零时记者截稿前 认为 好 的只占15 2 不到两成 46 5 的人认为不好 春晚的满意度每年都有两个版本 央视永远志得意满 神采飞扬 民间许多人并不买账 骂声不绝 京华时报 15日报道 央视市场研究公司公布历年的调查结果 近5年来 央视春晚的叫好率逐年走低 其中 2006年叫好率为85 5 2007年为83 6 2008年为81 1 2009年为81 1 绪论第一节生物统计的地位意义第二节生物统计学发展简史第三节生物统计的主要内容第四节生物统计的常用术语第五节生物统计学教学要求 第一节生物统计的地位意义 一 生物统计的概念生物统计学 把概率论和数理统计的科学原理和方法应用于生物科学研究中的数量资料的搜集 整理和分析的科学 是一门应用数学 是现代生物学研究中不可缺少的工具 数理统计 是以随机现象的数量特征和分布规律为研究对象的一种数学方法 重要任务就是对客观事物得出本质的和规律性的认识 使人们对所研究的资料作出正确的结论 第一节生物统计的地位意义 二 生物统计的地位生物数学 Biomathematics 以数学方法研究和解决生物学问题 并对生物学有关的数学方法进行理论研究 介于生物学和数学之间的边缘学科 从研究使用的数学方法划分 生物数学可分为生物统计学 生物信息学 生物系统论 生物控制论和生物方程等分支 第一节生物统计的地位意义 三 生物统计的作用1 为科学地整理分析数据提供方法2 判断试验结果的可靠性由于存在试验误差 从试验所得的数据资料必须借助于统计分析方法才能获得可靠的结论 3 确定事物之间的相互关系科学试验的目的 不仅是研究事物的特征 特性 同时还要研究事物间的相互关系的联系形式 4 提供试验设计的原则和方法5 为学习其他课程提供基础 第一节生物统计的地位意义 四 生物统计的意义W Gosset于1908年以 Student 笔名将 t 检验 发表于 Biometrika 上 文章说 任何实验可以作为是许多可能在相同条件下作出的实验的总体中的一个个体 一系列的实验则是从这个总体所抽得的一个样品 第一节生物统计的地位意义 21世纪是生命科学的世纪 无疑也为生物统计学的发展与应用拓展了广阔的空间 生物医学期刊杂志社聘请统计学专家为期刊论文把握统计处理的质量 新英格兰医学杂志 柳叶刀 等著名的医学期刊还增设了负责处理统计学问题常务编委 第一节生物统计的地位意义 生物统计分析软件包的普及将生物统计学从统计学家的书本里解放出来 成为生物学研究者的常用工具 但它也带来了一个严重的弊端 对生物统计方法的误用与滥用 如果把整个统计分析过程变成一个黑箱 那就有可能垃圾进 垃圾出 garbagein garbageout 第一节生物统计的地位意义 五 生物统计学的特点Characteristics1 根据有限数量的样本观察数据来推断和估计事物的总体 是生物统计的基本特点 2 用样本来推断总体 要求样本具有一定的含量和代表性 3 推断有很大的可靠性 但有一定的错误率 如假阳性 4 实验设计应该先于生物统计分析的思考 第一节生物统计的地位意义 第二节生物统计学发展简史 最早建立生物统计思想的是A Quetelet 1796 1874 把统计学应用于解决生物学 医学和社会学中的问题 第一个认识到大量变异数据中蕴涵规律性 近代统计学的重要思想 最早应用生物统计学的是C Darwin 1809 1882 进化论的本质是生物统计遗传学奠基人G Mendel的豌豆杂交实验结果也证实了生物统计的规律 第二节生物统计学发展简史 统计学用于生物学的研究 开始于19世纪末 1870年 英国遗传学家 Galton 1822 1911 提出了相关与回归的概念 被公认为生物统计学的创始人 Galton和他的继承人K Plarson 1857 1936 于1895年成立了伦敦大学生物统计实验室 提出了检验方法 K Plarson的学生Gosset 1876 1937 在1908年以 student 笔名发表了 t分布和t检验法 创立了小样本检验代替大样本检验的理论和方法 Fisher于1923年发展了显著性检验及估计理论 提出了F分布和F检验 创立了正交试验设计和方差分析 1901年英国著名统计学家Pearson创办了 生物统计学杂志 Biometrika 标志着生物数学发展的起点 第二节生物统计学发展简史 Neyman 1894 1981 和S Pearson进行了统计理论的研究工作 提出统计假设检验系统 标志着统计学真正形成 Therearefivecomponentstoanexperiment Hypothesis 假设 Experimentaldesign 实验设计 Experimentalexecution 实验实施 Statisticalanalysis 数据分析 Interpretation 描述 第二节生物统计学发展简史 第三节生物统计的主要内容 统计研究设计统计描述统计分析 第三节生物统计的主要内容 调查设计指调查研究工作全过程的计划 试验设计是指试验研究工作进行前应用数理统计原理 制定试验方案 选择试验材料 对实验因素作合理 有效的安排 最大限度地减少试验误差 使之达到高效 快速 准确 可靠和经济的目的 两者的区别前者 是被动地进行观察 希望干扰因素的影响尽可能减少 后者 研究者能较主动地安排试验因素 控制实验条件 尽可能排除或抵消非试验因素的干扰和影响 统计研究设计统计描述统计分析 第三节生物统计的主要内容 统计表和统计图定量资料集中趋势的度量算术均数 几何均数 调和均数 中位数 分位数和众数定量资料离散趋势的度量标准差 标准误差 变异系数 极差和四分位数间距随机变量及其概率分布离散型 二项分布 波松分布连续型 正态分布 t分布 2分布 F分布 统计研究设计统计描述统计分析 第三节生物统计的主要内容 a 假设检验b 统计推断estimativestatisticsc 研究变量之间的关系无自变量与因变量之分 直线相关分析 典型相关分析研究多变量内部的从属关系 主成分分析 因子分析等 多变量之间亲疏关系 聚类分析有自变量与因变量之分 直线回归分析 曲线回归分析 多项式回归分析 Logistic概率模型回归分析等d 判别分析根据一些明确分类的总体所提供的信息 对未知个体的归属进行分类的判别分析 第四节生物统计的常见术语 第四节生物统计的常见术语 1 总体与样本Populationandsample1 总体根据研究目的确定的研究对象的全体称为总体 构成总体的每个成员称为个体 individual 含有有限个个体的总体称为有限总体 finitepopulation 包含有无限多个个体的总体叫无限总体 infinitepopulation 2 样本总体的一部分称为样本 样本中所包含的个体数目叫样本容量或大小 samplesize 样本容量常记为n 通常n 30的样本叫小样本 n 30的样本叫大样本 3 抽样sampling从总体中获得样本的过程 可分为放回式抽样 samplingwithreplacement 和非放回式抽样 withoutreplacement 随机抽样 randomsampling 是确定样本代表性的有效方法 第四节生物统计的常见术语 2 特征数表示总体和样本的数量特征的量称为特征数 1 参数Parameter 由总体计算得来的特征数 常用希腊字母表示 用 表示总体平均数 用 表示总体标准差 2 统计量statistics 由样本计算得来的特征数 常用拉丁字母表示统计量 用表示样本平均数 用S表示样本标准差 3 总体参数由相应的统计量来估计 例如用估计 用S估计 等 第四节生物统计的常见术语 3 平均数mean算术平均数 几何平均数 加权平均数 第四节生物统计的常见术语 4 方差 标准差和变异系数variance standarddeviationandvariationcoefficient1 极差 又称范围range 它是样本变量中最大值和最小值之差 一般用R表示 2 方差样本方差 总体方差 第四节生物统计的常见术语 4 方差 标准差和变异系数variance standarddeviationandvariationcoefficient3 标准差样本标准差 总体标准差 4 变异系数 是样本变量的相对变异量 是不带单位的纯数 用变异系数可以比较不同样本相对变异程度的大小 第四节生物统计的常见术语 5 数据类型与频数 率 分布1 连续型数据和离散型数据与某种标准做比较所得到的数据称为连续型数据 continuousdata 又称度量数据 measurementdata 例如 长度 时间 重量等 对连续型数据进行分析的方法 通常称为变量的方法 methodofvariable 由记录不同类别个体的数目所得到的数据 称为离散型数据 discretedata 又称为计数数据 countdata 例如种子数 株数 人头等 对离散型数据进行分析的方法 通常称为属性的方法 methodofattribute 2 频数 率 表frequencytable用频数分布或频率分布清楚地描述数据变化规律的表格 3 频数 率 图frequencygraph用频数分布或频率分布清楚地描述数据变化规律的图形 3种最常用的频数图为直方图 多边形图和累积频数图 第四节生物统计的常见术语 第四节生物统计的常见术语 6 中位数和众数medianandmode中位数 在累积频数图中1 2总频数位置上的数值 众数 离散型数据的众数是频数图中频数最高的组值 连续型数据的众数是频数图中频数最高的中值 第四节生物统计的常见术语 7 中心矩 原点矩 偏斜度和峭度centralmonent momentabouttheorigin skewnessandkurtosis中心矩 原点矩 偏斜度 度量数据围绕众数呈不对称的程度 计算公式 其中 m3为三阶中心矩 m2为二阶中心矩 峭度 度量曲线形状的量 计算公式 其中 m4为四阶中心矩 第四节生物统计的常见术语 8 随机误差与系统误差1 随机误差randomerror也叫抽样误差 samplingerror 是由于许多无法控制的内在和外在的偶然因素所造成 统计学上的试验误差指随机误差 2 系统误差systematicerror也叫片面误差 lopsidederror 是由试验对象的差异 仪器的灵敏度 药品的用量或种类不符合试验要求以及观测 记录 计算中的错误引起的 第五节生物统计学教学要求 第五节生物统计学教学要求 一 生物统计学的课程特点概念多 公式多 表格多 作业多 问题多 学生头痛的课程 老师糊涂的课程 学院怀疑的课程 对于我来说 教学压力很大而感兴趣的一门课程 第五节生物统计学教学要求 二 基本要求1 掌握正确收集试验数据的方法以及数据资料的整理方法 2 掌握数据资料的基本统计分析方法 3 掌握显著性检验的基本原理与常用方法 能对不同的试验资料应用显著性检验方法进行统计分析与处理 4 掌握相关分析与回归分析的常用统计分析方法 5 掌握常用抽样调查技术和方法 6 具备一定的科学试验设计能力 第五节生物统计学教学要求 三 学习方法1 弄懂基本原理和公式 理解公式的含义和应用条件 不必深究推导 2 认真做作业 加深对公式及统计步骤的了解 3 培养科学的统计思维方法 生物统计中新的思考方法 从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果 4 联系实际 结合专业 了解统计方法的实际应用 5 从实验