生物統(tǒng)計學(xué)課件--1緒論,數(shù)據(jù)整理

1、生生 物物 統(tǒng)統(tǒng) 計計 學(xué)學(xué)主講：于麗杰主講：于麗杰2008.2.25-6.212008.2.25-6.21 教教 研研 室：室： 植物生物學(xué)教研室植物生物學(xué)教研室研究方向：研究方向： 植物基因工程植物基因工程 發(fā)育植物學(xué)發(fā)育植物學(xué)辦辦 公公 室：室： 生物樓生物樓132132室室 319319室室第一章 緒論第一節(jié) 生物統(tǒng)計學(xué)的性質(zhì)和作用一、什么是生物統(tǒng)計學(xué)1、定義： 生物統(tǒng)計學(xué)就是運用統(tǒng)計學(xué)的原理和方法，來研究生物界數(shù)量現(xiàn)象的科學(xué)方法。 它是一門應(yīng)用統(tǒng)計方法或數(shù)學(xué)邏輯來搜集、整理、分析和解釋生物界數(shù)量現(xiàn)象的科學(xué)方法。是統(tǒng)計學(xué)和生物科學(xué)相結(jié)合的邊緣學(xué)科。 工具：顯微鏡、電子顯微鏡、2、生物統(tǒng)

2、計學(xué)的特點、屬性：歸納性、概率性要求個體間的度量值而不是個體間的分類，要求的是數(shù)據(jù)而不是修飾詞二、為什么要學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計學(xué)1.“生物統(tǒng)計學(xué)”能為我們提供數(shù)據(jù)整理分析的方法2.“生物統(tǒng)計學(xué)”能為我們提供由樣本推斷總體的方法3.“生物統(tǒng)計學(xué)”能為我們分析變異因素提供一系列決策和方法4.“生物統(tǒng)計學(xué)”可以幫助我們分析現(xiàn)象之間的關(guān)系5.“生物統(tǒng)計學(xué)”對實驗設(shè)計也有指導(dǎo)作用第二節(jié) 學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計學(xué)的預(yù)備知識一、總體和樣本（一）總體具有共同性質(zhì)的個體所構(gòu)成的集團無限總體有限總體（二）樣本由總體中隨機抽取的若干個體所構(gòu)成的集團樣本容量（n）大樣本， （n30）小樣本， （n 30 ）隨機樣本（總體中每個個體進入

3、到樣本中的機會均等）二、變數(shù)和變量1.變數(shù) X、Y2.變量 x1、x2、x3、 觀察值：對個體（數(shù)量）性狀的測量值。三、參數(shù)和統(tǒng)計量1.參數(shù)由總體中全部個體觀察值所算得的總體的特征數(shù)。特征數(shù)，如平均數(shù)、標準差2.統(tǒng)計量由樣本中全部個體觀察值所算得的樣本的特征數(shù)。標準差s、平均數(shù)x四、誤差、偏差和錯誤 誤差=觀察值-真值 偏差=觀察值-平均觀察值誤差和偏差統(tǒng)稱為“隨機誤差”，簡稱“機誤”錯誤：由于實驗操作的粗枝大葉而造成的錯誤，可以通過提高操作者的責(zé)任心而得到克服。五、準確度和精確度準確度：觀察值與真值之間的符合程度。精確度：重復(fù)觀察值之間彼此相符合的程度。復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題緒緒 論論什么叫總

4、體？什么叫樣本？如何使抽取的樣本具什么叫總體？什么叫樣本？如何使抽取的樣本具有代表性？有代表性？精確度的概念及作用？精確度的概念及作用？錯誤和誤差是一回事嗎？如何克服試驗中發(fā)生錯錯誤和誤差是一回事嗎？如何克服試驗中發(fā)生錯誤？誤？生物統(tǒng)計學(xué)的基本特點是什么？生物統(tǒng)計學(xué)的基本特點是什么？第二章第二章 數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理第一節(jié)第一節(jié) 頻數(shù)分布頻數(shù)分布一、試驗資料的性質(zhì)一、試驗資料的性質(zhì)數(shù)量性狀的資料數(shù)量性狀的資料質(zhì)量性狀的資料質(zhì)量性狀的資料（一）、數(shù)量性狀的資料（一）、數(shù)量性狀的資料1.1.連續(xù)型數(shù)據(jù)（度量數(shù)據(jù)）連續(xù)型數(shù)據(jù)（度量數(shù)據(jù)）2.2.離散型數(shù)據(jù)（間斷、不連續(xù)數(shù)據(jù)）離散型數(shù)據(jù)（間斷、不連續(xù)數(shù)據(jù)）

5、（二）、質(zhì)量性狀的資料（二）、質(zhì)量性狀的資料能觀察而不能量測的性狀，如花色、有芒無芒能觀察而不能量測的性狀，如花色、有芒無芒1.1.應(yīng)用統(tǒng)計次數(shù)的方法應(yīng)用統(tǒng)計次數(shù)的方法2.2.給予每類性狀以相當(dāng)?shù)臄?shù)量給予每類性狀以相當(dāng)?shù)臄?shù)量二、頻數(shù)表和頻數(shù)圖的繪制（一）離散型數(shù)據(jù)資料的整理例1：調(diào)查每天出生的10名新生兒中，體重超過3kg的人數(shù)，共調(diào)查120天。試對調(diào)查數(shù)據(jù)進行整理。分析：每天的10名新生兒中，體重超過3kg的人數(shù)調(diào)查120天，將獲得120個原始數(shù)據(jù)，排列沒有規(guī)律可能有11種情況：1名也沒有，有1名，有兩名，10名都是。共11種可能。處理：按11種可能的情況進行分組，稱每一種情況為組值。每每1

6、0名新生兒體重超過名新生兒體重超過3kg 的人數(shù)的頻數(shù)（率）表的人數(shù)的頻數(shù)（率）表組值組值（體重超過（體重超過3kg 的人數(shù)）的人數(shù)）頻數(shù)計算頻數(shù)計算頻數(shù)頻數(shù)頻率頻率012345678910總計總計一一正正正正正正正口正正正口正正正正正正正口正正正正正正正口正正正正正正口正正正正正正口正正正正三三00012121939341031200.0000.0000.0000.0080.0170.1000.1580.3240.2830.0830.0250.999例例2、某農(nóng)場在做高粱、某農(nóng)場在做高粱“三尺三三尺三 ”提純時，調(diào)查了提純時，調(diào)查了100株高粱的株高粱的株株 高數(shù)據(jù)，結(jié)果如下（單位：高數(shù)據(jù)，

7、結(jié)果如下（單位：cm）：）：分析：連續(xù)型數(shù)據(jù)。分析：連續(xù)型數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分布范圍：數(shù)據(jù)分布范圍： 170-141=29分組？分組？155 153 144 156 150 157 160 150 150 160 156 150160 155 160 151 157 155 159 161 156 141 156 145 156 153 158 161 157 149 153 153 155 162 154 152162 162 161 159 161 156 162 151 152 154 157 162158 155 153 151 157 156 153 147 158 155 148 1631

8、55 153 159 155 150 159 157 159 151 152 159 158170 163 154 158 152 163 158 154 164 155 156 158164 148 164 154 157 165 158 166 154 154 157 167157 159 156 158 ，試對數(shù)據(jù)進行整理，試對數(shù)據(jù)進行整理 。（二）、連續(xù)型數(shù)據(jù)種資料的整理（二）、連續(xù)型數(shù)據(jù)種資料的整理1.求極差求極差 R = max x x min x x2、確定組數(shù)和組距、確定組數(shù)和組距數(shù)據(jù)個數(shù)數(shù)據(jù)個數(shù) 分組時的組數(shù)分組時的組數(shù) 50 5-10 100 8-16 200 10-20

9、300 12-24 500 15-30 1000 20-403、選定組限、組界和組中點值、選定組限、組界和組中點值4、歸組，統(tǒng)計各組的頻數(shù)和頻率、歸組，統(tǒng)計各組的頻數(shù)和頻率三、屬性性狀資料的整理三、屬性性狀資料的整理屬性分組（屬性分組（x） 頻數(shù)（頻數(shù)（f） 頻率頻率% 紅米非糯紅米非糯 96 53.6 紅米糯稻紅米糯稻 37 20.7 白米非糯白米非糯 31 17.3 白米糯稻白米糯稻 15 8.4 合計（合計（n） 179 100 （四）、頻數(shù)（率）分布圖（四）、頻數(shù)（率）分布圖1、直方圖（用于連續(xù)型數(shù)據(jù)）、直方圖（用于連續(xù)型數(shù)據(jù)）圖圖2-1 “三尺三三尺三”高粱株高的直方圖高粱株高的直方

10、圖2、多邊形圖、多邊形圖（用于連續(xù)型數(shù)據(jù)）（用于連續(xù)型數(shù)據(jù)）圖圖2-2 “三尺三三尺三”株高的多邊形圖株高的多邊形圖3 3、條形圖（二維）、條形圖（二維）（用于離散型數(shù)據(jù)）（用于離散型數(shù)據(jù)）3、條形圖（三維，也稱柱形圖）、條形圖（三維，也稱柱形圖）0 0101020203030404050506060707080809090100100紅米非糯紅米非糯紅米糯稻紅米糯稻白米糯稻白米糯稻白米非糯白米非糯三維柱形圖 1三維柱形圖 1三維柱形圖 2三維柱形圖 2三維柱形圖 3三維柱形圖 34、累積頻數(shù)圖累積頻數(shù)圖 （五（五 ）、研究頻數(shù)分布的意義）、研究頻數(shù)分布的意義1、根據(jù)頻數(shù)分布，可以看出數(shù)據(jù)的集

11、中情況，常用平均數(shù)、根據(jù)頻數(shù)分布，可以看出數(shù)據(jù)的集中情況，常用平均數(shù)表示全部數(shù)據(jù)的集中點。表示全部數(shù)據(jù)的集中點。2、根據(jù)頻數(shù)分布，可以看出數(shù)據(jù)的變異情況，一般以變異、根據(jù)頻數(shù)分布，可以看出數(shù)據(jù)的變異情況，一般以變異數(shù)反映數(shù)據(jù)的離中趨勢和變異性。數(shù)反映數(shù)據(jù)的離中趨勢和變異性。3、從頻數(shù)分布圖可以看出曲線的形狀。、從頻數(shù)分布圖可以看出曲線的形狀。02468101214161234567系列102468101214161234567系列1（六）、頻數(shù)（率）分布的不恒定性（六）、頻數(shù)（率）分布的不恒定性 由于抽樣具有隨機性，即使在同一總體中抽出由于抽樣具有隨機性，即使在同一總體中抽出的兩個樣本容量相同

12、的樣本，其樣本的頻數(shù)分布也的兩個樣本容量相同的樣本，其樣本的頻數(shù)分布也不完全一致，有時差異還會很大，這就是頻數(shù)分布不完全一致，有時差異還會很大，這就是頻數(shù)分布的不恒定性。的不恒定性。 因此，當(dāng)用樣本推斷總體時，推斷的結(jié)果也會因此，當(dāng)用樣本推斷總體時，推斷的結(jié)果也會有所不同；這就需要對總體的分布有所了解，在后有所不同；這就需要對總體的分布有所了解，在后續(xù)章節(jié)中我們會涉及相關(guān)的問題。續(xù)章節(jié)中我們會涉及相關(guān)的問題。第二節(jié)第二節(jié) 平均數(shù)和變異數(shù)平均數(shù)和變異數(shù)一、平均數(shù)一、平均數(shù)（一）、平均數(shù)的意義和種類（一）、平均數(shù)的意義和種類平均數(shù)是數(shù)量資料的代表值，表示資料中觀察值平均數(shù)是數(shù)量資料的代表值，表示資

13、料中觀察值的中心位置，并且可以作為資料的代表值與另一的中心位置，并且可以作為資料的代表值與另一組資料相比較，借以明確二者間相差的情況。組資料相比較，借以明確二者間相差的情況。1、算術(shù)平均數(shù)、算術(shù)平均數(shù)x一個數(shù)量資料中各個觀察值的總和除以觀察值的一個數(shù)量資料中各個觀察值的總和除以觀察值的個數(shù)所得的商數(shù)，稱為算術(shù)平均數(shù)，記作個數(shù)所得的商數(shù)，稱為算術(shù)平均數(shù)，記作 ，簡稱為平均數(shù)或均數(shù)。簡稱為平均數(shù)或均數(shù)。x2 2、中位數(shù)、中位數(shù) MdMd將資料內(nèi)所有觀察值按從大到小排列，居于中間位置的觀將資料內(nèi)所有觀察值按從大到小排列，居于中間位置的觀察值稱為中位數(shù)。察值稱為中位數(shù)。 奇數(shù)、偶數(shù)奇數(shù)、偶數(shù)3 3、眾

14、數(shù)、眾數(shù) MoMo資料中最常見的觀察值或頻數(shù)最多的一組中點值，稱為眾資料中最常見的觀察值或頻數(shù)最多的一組中點值，稱為眾數(shù)。數(shù)。4 4、幾何平均數(shù)、幾何平均數(shù) G G如有如有n個觀察值，其相乘積再開個觀察值，其相乘積再開n次方所得的數(shù)值，即為幾次方所得的數(shù)值，即為幾何平均數(shù)。何平均數(shù)。nnxxxG 21（二）、算術(shù)平均數(shù)的定義公式及其基本特征（二）、算術(shù)平均數(shù)的定義公式及其基本特征1、算術(shù)平均數(shù)的定義公式、算術(shù)平均數(shù)的定義公式nxxxxn 21niixn11nx1x2x2、算術(shù)平均數(shù)的基本特征、算術(shù)平均數(shù)的基本特征 算術(shù)平均數(shù)的大小受每個觀察值的影響。算術(shù)平均數(shù)的大小受每個觀察值的影響。 如果每

15、個如果每個xi都相乘以相同的都相乘以相同的k，則平均數(shù)也應(yīng)乘以，則平均數(shù)也應(yīng)乘以k。如果每個如果每個xi都相加上相同的都相加上相同的A，則平均數(shù)也應(yīng)加上，則平均數(shù)也應(yīng)加上A。如果如果 是是n1個數(shù)的平均數(shù)，個數(shù)的平均數(shù)， 是是n2個數(shù)的平均數(shù)，個數(shù)的平均數(shù)，那么全部那么全部 n1+n2個數(shù)的算術(shù)平均數(shù)是個數(shù)的算術(shù)平均數(shù)是加權(quán)平均數(shù)加權(quán)平均數(shù)，212211nnxnxnx*離均差的代數(shù)和是離均差的代數(shù)和是“零零”。0)(1nixxi*離均差的平方和最小。離均差的平方和最小。niniaxxx1212)()(其中其中 。 ax （三）、算術(shù)平均數(shù)的計算方法（三）、算術(shù)平均數(shù)的計算方法1、非頻數(shù)資料（小

16、樣本）、非頻數(shù)資料（小樣本）直接按定義公式計算，平均數(shù)的單位與觀察值的單位相同。直接按定義公式計算，平均數(shù)的單位與觀察值的單位相同。2、頻數(shù)資料（大樣本、頻數(shù)資料（大樣本）I.離散型數(shù)據(jù)離散型數(shù)據(jù)Nfxxkii1)(X：組值：組值 f：頻數(shù)：頻數(shù) N：總頻數(shù)：總頻數(shù) k：組數(shù)：組數(shù))(08. 7120850人x平均每平均每10個新生兒中，體重個新生兒中，體重超過超過3Kg的人數(shù)為的人數(shù)為 7 個。個。II 連續(xù)型數(shù)據(jù)連續(xù)型數(shù)據(jù)Nfmxkii1)(其中其中 m：中值：中值 f：頻數(shù)：頻數(shù) N：總數(shù)：總數(shù) k：組數(shù)：組數(shù)cmx22.156二、變異數(shù)二、變異數(shù) 表示數(shù)據(jù)資料離中趨勢和變異程度的統(tǒng)計數(shù)

17、叫變異數(shù)。表示數(shù)據(jù)資料離中趨勢和變異程度的統(tǒng)計數(shù)叫變異數(shù)。（一）、變異數(shù)的意義和種類（一）、變異數(shù)的意義和種類1、極差、極差 R R = max X - min X應(yīng)用實例：應(yīng)用實例：品種品種 兩個小麥品種的每穗小穗數(shù)兩個小麥品種的每穗小穗數(shù) 總和總和 平均平均 極差極差 甲甲 13 14 15 17 18 19 18 21 22 23 180 18 10 乙乙 16 16 17 18 18 18 19 20 20 18 180 18 4說明乙的麥穗整齊說明乙的麥穗整齊0)(1nixxi選擇一個共同比較的標準：選擇一個共同比較的標準：x由于：由于：又由于：又由于：0)(12nixxi離均差的平

18、方和，以離均差的平方和，以SS表示。表示。若一個樣本有若一個樣本有3個數(shù)據(jù)，個數(shù)據(jù)，SS = 20；又有一個樣本有又有一個樣本有30個數(shù)據(jù)，個數(shù)據(jù)，SS = 20；顯然后一個樣本的變異小，為了考慮這種差異，將顯然后一個樣本的變異小，為了考慮這種差異，將1)(112nxxnSSnii且數(shù)據(jù)越分散，離均差的平方和越大。且數(shù)據(jù)越分散，離均差的平方和越大。2、方差、方差將各個離均差平方求和，所得數(shù)值稱離均差的平方將各個離均差平方求和，所得數(shù)值稱離均差的平方和，縮寫為和，縮寫為SS，平方和除以自由度的商值為方差。，平方和除以自由度的商值為方差。3、標準差、標準差方差的平方根就是標準差，以方差的平方根就是

19、標準差，以 s 表示。表示。1)(12nxxsnii1122nxxsnii4、變異系數(shù)、變異系數(shù) CV%100 xsCV 兩個小麥主莖高度的測量結(jié)果兩個小麥主莖高度的測量結(jié)果品種品種 平均數(shù)平均數(shù)cm 標準差標準差cm 變異系數(shù)變異系數(shù)%甲甲 95.0 9.02 9.5乙乙 75.0 8.5 11.3（二）、標準差的計算方法和特性（二）、標準差的計算方法和特性1 1、非頻數(shù)資料、非頻數(shù)資料按計算公式計算：按計算公式計算：1)(1212nnxxsniniii試證明：試證明：nxxxxiii222)()(2、頻數(shù)資料的計算、頻數(shù)資料的計算I 離散型數(shù)據(jù)離散型數(shù)據(jù)1)(1212NNfxfxskiniiiII 連續(xù)型數(shù)據(jù)連續(xù)型數(shù)據(jù)1)(1212NNfmfmskikiiiS=1.30人人S=4.85cm3、標準差的特性及作用、標準差的特性及作用 標準差的大小受多個觀察值的影響，如果觀察標準差的大小受多個觀察值的影響，如果觀察值間的差異較大，其離均差也大，因而標準差也值間的差異較大，其離均差也大，因而標準差也大，反之亦反。大，反之亦反。 在計算標準差時，對各觀察值加上或減去一個在計算標準差時，對各觀察值加上或減去一個常數(shù)，