-生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課件上-PPT

1、授課人：鄒志文TEL:mail: 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(wèn)題,其中占大多數(shù)實(shí)際上只是概率的問(wèn)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(guó)首相狄斯雷

2、利的名句 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局相關(guān)官員表示，我國(guó)居民消費(fèi)增長(zhǎng)較慢，居民消費(fèi)支出在GDP中的比重較低。據(jù)悉，2019年中國(guó)居民消費(fèi)率(居民消費(fèi)占GDP的比重)為35.3%，美國(guó)為70.1%，印度為54.7%。（09年12月3日新華網(wǎng)）“前三季度中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）同比增長(zhǎng)7.7，其中第三季度增長(zhǎng)8.9”、“中國(guó)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(guò)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

3、“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(lái)，央視春晚的叫好率逐年走低。其中，2019年叫好率為85.5%，2019年為83.6%，2019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(jiǎn)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(yǔ)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

4、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(wèn)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

5、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(shuō)：“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(wú)

6、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(wèn)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(shū)本里解放出來(lái)，成為生物學(xué)研究者的常用工具。但它也帶來(lái)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(guò)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) Characteristics1、 根據(jù)有限數(shù)量的樣本觀察數(shù)據(jù)來(lái)推斷和估計(jì)事物的總

7、體，是生物統(tǒng)計(jì)的基本特點(diǎn)。2、 用樣本來(lái)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(yáng)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(jiǎn)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(wèn)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(jiǎn)史統(tǒng)計(jì)學(xué)用于生物學(xué)的

8、研究，開(kāi)始于19世紀(jì)末，1870年，英國(guó)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(guó)著名統(tǒng)計(jì)學(xué)家Pearson創(chuàng)辦了生物統(tǒng)計(jì)學(xué)雜志(B

9、iometrika)，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(jiǎn)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(jiǎn)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)

10、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(guò)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

11、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 statisticsc.研究變量之間的關(guān)系無(wú)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?jī)?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(jiàn)術(shù)語(yǔ)第四節(jié) 生物統(tǒng)

12、計(jì)的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)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(wú)限多個(gè)個(gè)體的總體叫無(wú)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(guò)程?？煞譃榉呕厥匠闃?sampling with repl

13、acement)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(jiàn)術(shù)語(yǔ)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(lái)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(lái)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(lái)估計(jì)，例如用 估計(jì)，用S估計(jì)等?？?體樣 本抽 樣描 述計(jì)算統(tǒng)計(jì)量推 斷統(tǒng)計(jì)量第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)3、平

14、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(jiàn)術(shù)語(yǔ)4、方差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)variance, standard deviation and variation coefficient1)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(jiàn)術(shù)語(yǔ)4、方差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)variance, standard deviation and variation coefficient3）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

15、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(jiàn)術(shù)語(yǔ)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(zhǎng)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

16、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(jiàn)術(shù)語(yǔ)第四節(jié) 生物統(tǒng)計(jì)的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)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(jiàn)術(shù)語(yǔ)7、中心矩、原點(diǎn)矩、偏斜度和峭度 central monent, moment about the o

17、rigin, 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(jiàn)術(shù)語(yǔ)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(wú)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

18、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(wèn)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(lái)說(shuō)：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(lái)思考問(wèn)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)方法的實(shí)際應(yīng)用；5.從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及其原理的角度