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文檔簡(jiǎn)介
第四章統(tǒng)計(jì)推斷第一頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日總體與樣本之間的關(guān)系包括兩個(gè)方面:從總體到樣本的研究;由樣本推斷總體,它是以各種樣本統(tǒng)計(jì)量的抽樣分布為基礎(chǔ)的,一般是正態(tài)分布、t分布、χ2分布和F分布。對(duì)總體做統(tǒng)計(jì)推斷有兩種途徑,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可互相參照使用首先對(duì)所估計(jì)的總體做一假設(shè),然后通過(guò)樣本數(shù)據(jù)推斷這個(gè)假設(shè)是否接受,這種途徑稱為統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)通過(guò)樣本統(tǒng)計(jì)量估計(jì)總體參數(shù),稱為總體參數(shù)估計(jì)第二頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日總體樣本統(tǒng)計(jì)量(X)估計(jì)&檢驗(yàn)第三頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日總體抽樣樣本(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)檢驗(yàn)(抽樣分布規(guī)律)接受拒絕小概率事件未發(fā)生小概率事件發(fā)生某種假設(shè)統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)圖解第四頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日總體我相信人的平均血紅蛋白含量是126g(零假設(shè))Mean
X=136隨機(jī)樣本接受零假設(shè)!
拒絕備擇!4.1單個(gè)樣本的統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)一、一般原理及兩種類(lèi)型的錯(cuò)誤基本思想抽樣分布P50第五頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日m
=126H0我們能得到一個(gè)均值是136樣本因而我們接受零假設(shè)
=126樣本平均數(shù)136P=0.114第六頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日假設(shè)零(無(wú)效)假設(shè):記為H0,假設(shè)總體的平均數(shù)μ等于某一給定的值μ0,即μ-μ0=0,記為
H0:μ-μ0=0(零假設(shè)是針對(duì)實(shí)驗(yàn)考查的內(nèi)容提出的,就是處理無(wú)效,在P50例子中考查的內(nèi)容是:在這種藥物下能否提高血紅蛋白含量,所以在例子中零假設(shè)記為,H0:μ=μ0(126g)備擇假設(shè):與零假設(shè)相對(duì)的假設(shè)記為HA,它是在拒絕H0的情況下,可供選擇的假設(shè)如HA:μ>μ0,HA:μ<μo及HA:μ≠μ0。備擇假設(shè)的選定視實(shí)際情況而定。
在例子中備擇假設(shè)記為,HA:μ≠μ0(126g)第七頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日小概率原理小概率的事件是指在一次試驗(yàn)中,幾乎是不會(huì)發(fā)生的事件。若根據(jù)一定的假設(shè)條件計(jì)算出來(lái)的該事件發(fā)生的概率很小,而在一次試驗(yàn)中它竟然發(fā)生了,則可認(rèn)為原假設(shè)條件不正確,給予否定。根據(jù)小概率原理所建立起來(lái)的檢驗(yàn)方法稱為顯著性檢驗(yàn)。在生物統(tǒng)計(jì)工作中,通常規(guī)定5%或1%以下為小概率,稱為顯著性水平,記為“α”。檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:u
t
χ2
F
等第八頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.1用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物作實(shí)驗(yàn)材料,現(xiàn)從一批動(dòng)物中抽取含量n=10的樣本并已經(jīng)計(jì)算出平均值為10.23克。要求動(dòng)物滿足平均體重μ=10.00g,σ=0.4的正態(tài)分布總體,若μ<10.00g需再飼養(yǎng),若μ>10.00g則應(yīng)淘汰,問(wèn)此批動(dòng)物材料是否淘汰(顯著性水平α=0.05)?
從正態(tài)分布表查出P=0.03438<0.05,或查α=0.05時(shí)的uα=1.645<1.82,表明這是一個(gè)小概率事件。結(jié)果:該樣本幾乎不可能抽自μ=10.00g的總體。結(jié)論?解:該樣本平均數(shù)滿足正態(tài)分布。零假設(shè)H0:μ=μ0=10.00(g)備擇假設(shè)HA:μ>10.00(g)第九頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日單側(cè)檢驗(yàn)(one-sidedtest)上尾檢驗(yàn):拒絕H0后,接受μ>μ0,如左圖。下尾檢驗(yàn):拒絕H0后,接受μ<μ0,如右圖。樣本統(tǒng)計(jì)量樣本統(tǒng)計(jì)量樣本統(tǒng)計(jì)量臨界值第十頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日雙側(cè)檢驗(yàn)
在生物學(xué)問(wèn)題中,有時(shí)只要考慮μ是否等于μ0,并不關(guān)心究竟是大于還是小于μ0,這時(shí)就要使用雙側(cè)檢驗(yàn)。在α水平上,H0的拒絕域由P(∣U∣>uα/2)=α
決定。拒絕域包括大于uα/2或小于-uα/2的區(qū)域,這兩個(gè)尾區(qū)的曲線下面積之和為α。由于單側(cè)檢驗(yàn)時(shí)利用了已知有一側(cè)是不可能的這一條件,從而提高了它的辨別力,所以單側(cè)檢驗(yàn)比雙側(cè)檢驗(yàn)的辨別力更強(qiáng)些。實(shí)際應(yīng)用時(shí),要盡量選用單側(cè)檢驗(yàn),但也要根據(jù)實(shí)際情況而定。第十一頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日兩種類(lèi)型的錯(cuò)誤Ⅰ型錯(cuò)誤(α錯(cuò)誤):當(dāng)μ=μ0時(shí)假設(shè)是正確的,卻錯(cuò)誤地拒絕了它。犯Ⅰ型錯(cuò)誤的概率不會(huì)大于α。(以真為假——
棄真錯(cuò)誤)Ⅱ型錯(cuò)誤(β錯(cuò)誤):當(dāng)μ≠μ0但錯(cuò)誤地接受了μ=μ0的假設(shè)時(shí)所犯的錯(cuò)誤。(以假為真——
存?zhèn)五e(cuò)誤)第十二頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日關(guān)于兩種類(lèi)型錯(cuò)誤的三點(diǎn)解釋為了同時(shí)降低α和β就需增加樣本含量,當(dāng)樣本含量增加后,樣本標(biāo)準(zhǔn)誤降低,曲線就會(huì)變得陡峭,則犯兩種錯(cuò)誤的概率都會(huì)降低。樣本含量不變時(shí),你不能同時(shí)減少兩類(lèi)錯(cuò)誤!當(dāng)μ1越接近于μ0時(shí),犯Ⅱ型錯(cuò)誤的概率愈大;當(dāng)μ1越遠(yuǎn)離μ0時(shí),犯Ⅱ型錯(cuò)誤的概率愈小。在樣本含量和樣本平均數(shù)都固定時(shí),為了降低犯Ⅰ型錯(cuò)誤的概率α(就應(yīng)將上圖中的豎線右移),必然增加犯Ⅱ型錯(cuò)誤的概率。第十三頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日兩點(diǎn)說(shuō)明通常把P<α?xí)r,拒絕Ho稱為差異是顯著的。這一結(jié)論嚴(yán)格的說(shuō)應(yīng)當(dāng)是“由樣本推斷出的總體平均數(shù)μ與μo之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義”,即它們屬于兩個(gè)不同總體(冒α風(fēng)險(xiǎn))。統(tǒng)計(jì)推斷的目的:?因此,所謂μ和μ0之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義是指在給定的樣本含量下推斷出該總體的平均數(shù)μ與μ0來(lái)自不同總體。太小的樣本有可能檢驗(yàn)不出總體之間真正存在的差異,太大時(shí)又會(huì)在人力物力上投入過(guò)多,如何確定合理的樣本含量,是試驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。nup結(jié)論第十四頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日二、單個(gè)樣本顯著性檢驗(yàn)的程序1、假設(shè)零假設(shè):根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果;依據(jù)某種理論或模型;依據(jù)預(yù)先的規(guī)定。備擇假設(shè):除零假設(shè)以外的值;擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)的值;希望會(huì)出現(xiàn)的值;有重要意義或其他意義的值。2、顯著性水平α=0.10試驗(yàn)條件下不易控制或易產(chǎn)生較大誤差α=0.05α=0.01容易產(chǎn)生嚴(yán)重后果的一些試驗(yàn),如藥物的毒性實(shí)驗(yàn)兩種類(lèi)型的錯(cuò)誤:α不宜定得太嚴(yán),太嚴(yán)會(huì)增加β。在條件許可的情況下盡量增加樣本含量n3、確定檢驗(yàn)方法:u檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)、X2檢驗(yàn)、F檢驗(yàn)等。第十五頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日4、建立在α水平上的Ho的拒絕域(注意單側(cè)或雙側(cè))單側(cè)檢驗(yàn)時(shí),拒絕域只在零假設(shè)的一側(cè)有一區(qū)間;做雙側(cè)檢驗(yàn)時(shí),拒絕域在零假設(shè)的兩側(cè)各有一個(gè)區(qū)間。5、對(duì)推斷的解釋?zhuān)喝艚y(tǒng)計(jì)量的值落在接受域內(nèi),決不是說(shuō)總體參數(shù)一定等于零假設(shè)的值。對(duì)于接受θ=θ0。這一零假設(shè)可以有以下幾種解釋?zhuān)孩倭慵僭O(shè)的值是真實(shí)的,并產(chǎn)生一個(gè)正如我們所見(jiàn)到的樣本。②θ可能非常接近于θ0
。③抽樣結(jié)果符合零假設(shè)的值θ0
,樣本統(tǒng)計(jì)量的值與θ0之間的不符合是由于偶然因素造成。第十六頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日三、在σ已知情況下,單個(gè)平均數(shù)的顯著性檢驗(yàn)——u檢驗(yàn)1、假設(shè)從σ已知的正態(tài)或近似正態(tài)總體中抽出含量為n的樣本。零假設(shè)H0:μ=μ0
備擇假設(shè)HA:①μ>μ0②μ<μ0③μ≠μ02、顯著性水平在α=0.05水平上拒絕H0稱為差異顯著在α=0.01水平上拒絕H0稱為差異極顯著3、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量4、得出結(jié)論并給予解釋第十七頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.3已知豌豆籽粒重量服從正態(tài)分布N(377.2,3.32)在改善栽培條件后,隨機(jī)抽取9粒,其籽粒平均重為379.2,若標(biāo)準(zhǔn)差仍為3.3,問(wèn)改善栽培條件是否顯著提高了豌豆籽粒重量?解①假設(shè):H0:μ=377.2
HA:μ>377.2②顯著性水平:α=0.05③σ已知,使用u檢驗(yàn)
④H0的拒絕域:因HA:μ>μ0,故為上尾檢驗(yàn),當(dāng)u>u0.05時(shí)拒絕H0。u0.05=1.645。⑤結(jié)論:u>u0.05,即P<0.05,所以拒絕零假設(shè)。栽培條件的改善,顯著地提高了豌豆籽粒重量。第十八頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日四、σ未知時(shí)平均數(shù)的顯著性檢驗(yàn)——
t檢驗(yàn)1、假設(shè)從σ未知的正態(tài)或近似正態(tài)總體中抽出含量為n的樣本。零假設(shè):H0:μ=μ0
備擇假設(shè):HA:①μ>μ0②μ<μ0③μ≠μ02、顯著性水平:在α=0.05水平上拒絕H0稱為差異顯著在α=0.01水平上拒絕H0稱為差異極顯著3、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:當(dāng)σ未知時(shí)以s代替之,標(biāo)準(zhǔn)化的變量稱為t,服從n-1自由度的t分布。4、相應(yīng)于1中各備擇假設(shè)之H0的拒絕域:①t>tα②t<-tα③|t|>tα/25、得出結(jié)論并給予解釋。
t檢驗(yàn)不如u檢驗(yàn)精確第十九頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.4已知某玉米種群的平均穗重μ0=300g,σ0=9.5g。噴藥后,隨機(jī)抽取9個(gè)果穗,其穗重為:308、305、311、298、315、300、321、294、320g。問(wèn)噴藥前后的果穗重差異是否顯著?解:①假設(shè):H0:μ=300HA:μ≠300
藥物濃度適合時(shí)可促進(jìn)生長(zhǎng),濃度過(guò)高反而會(huì)抑制生長(zhǎng),所以噴藥的效果未知,需采用雙側(cè)檢驗(yàn)。②顯著性水平:α=0.05③σ未知應(yīng)使用t檢驗(yàn),已計(jì)算出=308,s=9.62④H0的拒絕域:因HA:μ≠μ0,故為雙側(cè)檢驗(yàn),當(dāng)|t|>t0.025時(shí)拒絕H0。t0.025=2.306。⑤結(jié)果:因|t|>t0.025,即P<0.05,所以拒絕零假設(shè)。噴藥前后果穗重的差異是顯著的。若規(guī)定α=0.01,t0.01/2=3.355,t<t0.005,因此噴藥前后果穗重的差異尚未達(dá)到“極顯著”。第二十頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日五、變異性的顯著性檢驗(yàn)-χ2檢驗(yàn)
1、假設(shè)從正態(tài)總體中隨機(jī)抽取含量為n的樣本,計(jì)算出樣本s2。零假設(shè):H0:σ=σ0
備擇假設(shè):HA:①σ>σ0②σ<σ0③σ≠σ02、顯著性水平:在α=0.05水平上拒絕H0稱為差異顯著在α=0.01水平上拒絕H0稱為差異極顯著3、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:4、相應(yīng)于1中各備擇假設(shè)之H0的拒絕域:①χ2>χ2α②χ2<χ21-α③χ2<χ21-α/2和χ2>χ2α/25、得出結(jié)論并給予解釋。第二十一頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.5一個(gè)混雜的小麥品種,株高標(biāo)準(zhǔn)差σ0=14cm,經(jīng)提純后隨機(jī)抽出10株,它們的株高為:90、105、101、95、100、100、101、105、93、97cm,考查提純后的群體是否比原群體整齊?
解①株高服從正態(tài)分布,μ未知,對(duì)未知總體的方差做檢驗(yàn)②假設(shè):H0:σ=14cm
HA:σ<σ0
小麥經(jīng)提純后株高只能變得更整齊,因而使用下側(cè)檢驗(yàn)。③顯著性水平:在α=0.01水平上做檢驗(yàn)④檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:
0.990.99⑤相應(yīng)于備擇假設(shè)HA:σ<σ0,H0的拒絕域?yàn)棣?<χ21-α,從附表4中可以查出χ20.99=2.09⑥結(jié)論:因χ2<χ20.99,即P<0.01,所以拒絕H0。結(jié)論是植株經(jīng)提純后變得非常整齊。第二十二頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日單個(gè)樣本的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差的顯著性檢驗(yàn)小結(jié):本節(jié)的顯著性檢驗(yàn),是通過(guò)樣本值對(duì)總體做推斷,即推斷該樣本是否從零假設(shè)總體得出來(lái),在小概率原理的基礎(chǔ)上通過(guò)判定u
,t,χ2值是否具有顯著性差異來(lái)得出結(jié)論。第二十三頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日4.2兩個(gè)樣本的差異顯著性檢驗(yàn)單個(gè)樣本的顯著性檢驗(yàn)需要事先能夠提出合理的參數(shù)假設(shè)值和對(duì)參數(shù)有某種意義的備擇值。然而,實(shí)際工作中很難提出,故限制了實(shí)際應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),常常選用兩個(gè)樣本,一個(gè)作為處理,一個(gè)作為對(duì)照,在這兩個(gè)樣本之間作比較,判定它們之間的差異能否用偶然性誤差解釋?zhuān)舨荒苡门既恍越忉寱r(shí),則認(rèn)為它們之間存在足夠顯著的差異,從而判斷這兩個(gè)樣本來(lái)自兩個(gè)不同的總體。第二十四頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日一、兩個(gè)方差的檢驗(yàn)(方差齊性分析)—F檢驗(yàn)1、從兩個(gè)正態(tài)或近似正態(tài)總體中,獨(dú)立地抽取含量分別為n1和n2的兩個(gè)隨機(jī)樣本,計(jì)算出s12和s22。與總體平均數(shù)μi無(wú)關(guān)。2、零假設(shè):H0:σ1=σ2
備擇假設(shè):HA:①σ1>σ2②σ1<σ2③σ1≠σ23、顯著性水平:在α=0.05水平上拒絕H0稱為差異顯著在α=0.01水平上拒絕H0稱為差異極顯著4、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:在抽樣分布一章中已經(jīng)給出F的定義在零假設(shè)σ1=σ2下,統(tǒng)計(jì)量F變?yōu)榈诙屙?yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日5、相應(yīng)于2中各備擇假設(shè)之H0的拒絕域:①相應(yīng)于HA:σ1>σ2,做上尾單側(cè)檢驗(yàn),當(dāng)F>Fα?xí)r拒絕H0。
②相應(yīng)于HA:σ1<σ2,做下尾單側(cè)檢驗(yàn),當(dāng)F<F1-α?xí)r拒絕H0,F(xiàn)的下側(cè)分位數(shù)F1-α由下式給出一種變通的辦法是把s
2中較大者稱為s12(分子),這時(shí)只會(huì)用上側(cè)檢驗(yàn),處理起來(lái)更方便些,對(duì)于結(jié)果無(wú)影響。③相應(yīng)于HA:σ1≠σ2,應(yīng)做雙側(cè)檢驗(yàn),當(dāng)F>Fα/2和
F<F1-α/2時(shí)拒絕H0。6、得出結(jié)論并給予生物學(xué)解釋。第二十六頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.6測(cè)定了20位青年男子和20位老年男子的血壓值(收縮壓mmHg)如表5-2所示。問(wèn)老年人血壓值個(gè)體間的波動(dòng)是否顯著高于青年人?解:1)人類(lèi)血壓值是正態(tài)分布的隨機(jī)變量,而且兩樣本為獨(dú)立獲得。2)假設(shè):H0:σ1=σ2
HA:σ1<σ2(老年人血壓值的波動(dòng)只會(huì)大于青年人,單側(cè))
以s
2較大者作為分子,備擇假設(shè)則變?yōu)镠A:σ2>σ1,成為上尾檢驗(yàn)3)顯著性水平:根據(jù)問(wèn)題的要求(是否顯著),選α=0.05。4)統(tǒng)計(jì)量的值:5)結(jié)論:F0.05=2.18,F(xiàn)>F0.05,P<0.05
,所以結(jié)論是拒絕H0,接受HA。即老年人的血壓值在個(gè)體間的波動(dòng)高于青年人。第二十七頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日第二十八頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日二.標(biāo)準(zhǔn)差(σi)已知時(shí),兩個(gè)平均數(shù)間差異顯著性的檢驗(yàn)1、從σ1和σ2已知的正態(tài)或近似正態(tài)總體中抽出含量分別為n1和n2的樣本。2、零假設(shè)H0:μ1=μ2
備擇假設(shè)HA:①μ1>μ2,若已知μ1不可能小于μ2;②μ1<μ2,若已知μ1不可能大于μ2;③μ1≠μ2,包括μ1>μ2和μ1<μ2。3、顯著性水平在α=0.05水平上拒絕H0稱為差異顯著在α=0.01水平上拒絕H0稱為差異極顯著
第二十九頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日4、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量在σi已知時(shí)兩平均數(shù)差的標(biāo)準(zhǔn)化變量:在H0:μ1=μ2下,檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為:
上式的分母稱為平均數(shù)差的標(biāo)準(zhǔn)誤差,記為5、相應(yīng)于2中各備擇假設(shè)之H0的拒絕域①u(mài)>uα②u<-uα③|u|>uα/26、得出結(jié)論并給予生物學(xué)解釋第三十頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.7
調(diào)查兩個(gè)不同漁場(chǎng)的馬面鲀魚(yú)的體長(zhǎng),每一漁場(chǎng)調(diào)查20條魚(yú)。平均體長(zhǎng)分別為:=19.8cm,=18.5cm。σ1=σ2=7.2cm。問(wèn)在α=0.05水平上,第一號(hào)漁場(chǎng)的馬面鲀魚(yú)是否顯著高于第二號(hào)漁場(chǎng)的馬面鲀魚(yú)的體長(zhǎng)?
解①馬面鲀體長(zhǎng)是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量,σ1和σ2已知。②假設(shè):H0:μ1=μ2
HA:μ1>μ2③顯著性水平:已規(guī)定為α=0.05④統(tǒng)計(jì)量的值:
⑤建立H0的拒絕域:上尾單側(cè)檢驗(yàn),當(dāng)u>u0.05時(shí)拒絕H0。從表中查出u0.05=1.645.⑥結(jié)論:u<u0.05,即P>0.05,不能拒絕H0,第一號(hào)漁場(chǎng)馬面鲀體長(zhǎng)并不比第二號(hào)的長(zhǎng)。第三十一頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日三、標(biāo)準(zhǔn)差(σi)未知但相等時(shí)兩平均數(shù)間差異顯著性檢驗(yàn)——成組數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)
先做方差齊性檢驗(yàn)(F-雙側(cè)檢驗(yàn))判斷σi
是否相等I.方差齊性檢驗(yàn):1、從兩個(gè)正態(tài)或近似正態(tài)總體中,獨(dú)立地抽取含量分別為n1和n2的兩個(gè)隨機(jī)樣本,分別計(jì)算出s12和s22。2、零假設(shè):H0:σ1=σ2
備擇假設(shè):HA:σ1≠σ23、顯著性水平:α=0.054、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:5、建立H0的拒絕域:
對(duì)于方差齊性做雙側(cè)檢驗(yàn),當(dāng)F>Fα/2和F<F1-α/2時(shí)拒絕H0。6、得出結(jié)論判斷方差是否相等。第三十二頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日Ⅱ.平均數(shù)差異顯著性檢驗(yàn)1、從σ1和σ2未知的正態(tài)或近似正態(tài)總體中抽出含量分別為n1和n2的樣本。2、零假設(shè):H0:μ1=μ2
備擇假設(shè):HA:①μ1>μ2;②μ1<μ2;③μ1≠μ23、顯著性水平:在α=0.05水平上拒絕H0稱為差異顯著在α=0.01水平上拒絕H0稱為差異極顯著4、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:在標(biāo)準(zhǔn)差未知時(shí),平均數(shù)差的標(biāo)準(zhǔn)化變量在抽樣分布一章中已經(jīng)給出。5、相應(yīng)于2中各備擇假設(shè)之H0的拒絕域:①t>tα;②t<-tα;③|t|>tα/26、得出結(jié)論并給予解釋。第三十三頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.8兩個(gè)小麥品種從播種到抽穗所需天數(shù)如下表,問(wèn)兩者所需的天數(shù)差異是否顯著?解:I.方差齊性檢驗(yàn):使用雙側(cè)F檢驗(yàn)。①小麥生長(zhǎng)天數(shù)是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量。
②假設(shè):H0:σ1=σ2
HA:σ1≠σ2③顯著性水平:α=0.05④檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:⑤建立H0的拒絕域:
F9,9,0.025=4.026,F(xiàn)9,9,0.975=0.248⑥結(jié)論:F0.975<F<F0.025,即P>0.05。方差具齊性。兩者所需的天數(shù)差異不顯著。第三十四頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日第三十五頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日II.平均數(shù)差異顯著性檢驗(yàn)①小麥生長(zhǎng)天數(shù)是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量。②假設(shè):H0:μ1=μ2
HA:μ1≠μ2③顯著性水平:α=0.05④檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:⑤建立H0的拒絕域:本例為雙側(cè)檢驗(yàn),當(dāng)|t|>tα/2時(shí)拒絕H0,從附表4中查出t18,
0.025=2.10。⑥結(jié)論:t<t0.025,即P>0.05,接受H0。兩個(gè)小麥品種從播種到抽穗所需天數(shù)差異不顯著。第三十六頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.9
研究?jī)煞N激素類(lèi)藥物對(duì)腎組織切片氧消耗的影響,研究第一種藥物樣本數(shù)為9,平均數(shù)為27.92,樣本方差為8.673;第二種的樣本數(shù)為6,平均數(shù)為25.11,樣本方差為1.843。問(wèn)兩種藥物對(duì)腎組織切片氧消耗的影響差異是否顯著?解I.方差齊性檢驗(yàn)
H0:σ1=σ2,HA:σ1≠σ2;α=0.05F<F0.025,即P>0.05。可以接受σ1=σ2的假設(shè),即方差齊性
II.平均數(shù)間差異顯著性檢驗(yàn)
H0:μ1=μ2
,HA:μ1≠μ2
;α=0.05t0.025=2.160,t>t0.025,
即P<0.05。結(jié)論:在α=0.05水平上,兩種藥物對(duì)腎組織切片氧消耗的影響差異顯著。
第三十七頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日四、標(biāo)準(zhǔn)差(σi)未知且可能不相等時(shí),兩個(gè)平均數(shù)間差異顯著性的檢驗(yàn)(Aspin-Welch檢驗(yàn),近似t檢驗(yàn))
若經(jīng)F(雙尾)檢驗(yàn)得出的結(jié)論是σ1≠σ2,這時(shí)可用近似t檢驗(yàn)判定平均數(shù)之間的差異顯著性。檢驗(yàn)程序類(lèi)似成組數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)該檢驗(yàn)的臨界值仍由t表查出自由度由公式得出:t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量公式:第三十八頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.10
兩組類(lèi)似的大鼠,一組對(duì)照,另一組藥物處理,然后測(cè)定血糖。其中對(duì)照組樣本數(shù)為12,平均數(shù)109.17,樣本方差97.430。經(jīng)催產(chǎn)素處理組的樣本數(shù)為8,平均數(shù)為106.88,樣本方差為7.268。問(wèn)藥物對(duì)大鼠血糖含量的影響是否顯著?解:Ⅰ、方差齊性檢驗(yàn):
H0:σ1=σ2,HA:σ1≠σ2
;α=0.05F11,7=97.430/7.268=13.41,F(xiàn)11,7,0.025=4.714F>F0.025,結(jié)論是方差不具齊性,即σ1≠σ2
Ⅱ、平均數(shù)之間差異顯著性檢驗(yàn)
H0:μ1=μ2,HA:μ1≠μ2
,α=0.05;計(jì)算出k=0.899→df=13.35,
用線性內(nèi)插法可以求出t13.35,0.05(雙側(cè))=2.15,t<t0.05(雙側(cè))。結(jié)論是催產(chǎn)素藥物對(duì)大鼠的影響是不顯著的。第三十九頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日性質(zhì)相同的兩個(gè)供試單位配成一對(duì),并設(shè)多個(gè)配對(duì),然后對(duì)每一配對(duì)的兩個(gè)供試單位分別隨機(jī)地給予不同處理,所得的觀察值為成對(duì)數(shù)據(jù)。每對(duì)材料其他各種條件盡可能一致,然后做不同處理例如:同一個(gè)人服藥前后的數(shù)據(jù);同一窩動(dòng)物的不同處理檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)對(duì)象為每對(duì)材料測(cè)量值的差,作單樣本檢驗(yàn)檢驗(yàn)程序同單個(gè)樣本的t檢驗(yàn)基本相同。五、配對(duì)數(shù)據(jù)的顯著性檢驗(yàn)-成對(duì)數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)第四十頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日
例下表為不同組合的雜種F1籽粒蛋白質(zhì)含量父本母本(a)母本(b)d=(a)-(b)d2
瑪納斯紅8.4787.9940.4840.234紅菲特瑞他7.5127.1410.3710.138忻粱77.2228.267–1.0451.092平羅娃娃頭8.0538.280–0.2270.052平頂冠7.6896.7400.9490.901洋大粒8.5287.6320.8960.803忻粱526.9725.9131.0591.121東海紅公雞7.7318.169–0.7980.637板農(nóng)15.7607.570–1.8103.276歪脖黃7.9307.5690.3610.131千斤紅7.2556.3220.9330.870忻粱716.7956.4170.3780.143總計(jì)1.5119.397第四十一頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日1、配對(duì)數(shù)據(jù),求出差以后即轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛颖?,其平均?shù)為。2、零假設(shè):H0:備擇假設(shè):HA:①;②;③3、顯著性水平:在α=
0.05水平上拒絕H0稱為差異顯著在α=0.01水平上拒絕H0稱為差異極顯著4、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:標(biāo)準(zhǔn)化變量t
在零假設(shè)μ=0下,
t服從n-1自由度的t分布,其中的n為數(shù)據(jù)的對(duì)數(shù)。5、相應(yīng)于2中各備擇假設(shè)之H0的拒絕域:①t>tα;②t<-tα;③|t|>tα/26、得出結(jié)論并給予解釋。上例的推斷如下:H0:μd
=0,HA:μd
≠0;α=0.05
t11,0.025=2.201,|t|<t0.025,即P>0.05,接受H0。結(jié)論:用不同的母本所配成的高粱雜交種籽粒蛋白質(zhì)含量差異不顯著。第四十二頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日配對(duì)法與成組法的比較配對(duì)法比成組法更容易檢出兩組數(shù)據(jù)平均數(shù)之間的差異。平均數(shù)及樣本含量均相同的條件下,s愈小則t值愈大,從而拒絕H0的可能性越大(即差異顯著)。而配對(duì)法比成組法的樣本方差小,所以配對(duì)法比成組法更容易檢出兩組數(shù)據(jù)平均數(shù)之間的差異。用配對(duì)法比較時(shí),可排除數(shù)據(jù)之間可能存在的相關(guān),提高檢驗(yàn)的能力,從而達(dá)到事半功倍的效果。第四十三頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日兩個(gè)樣本間差異顯著性檢驗(yàn)的小結(jié)第四十四頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日對(duì)總體參數(shù)的估計(jì)可分為點(diǎn)估計(jì)和區(qū)間估計(jì)。統(tǒng)計(jì)推斷假設(shè)檢驗(yàn)參數(shù)估計(jì)4.3參數(shù)估計(jì)第四十五頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日估計(jì)過(guò)程均值未知總體我有95%的置信度認(rèn)為介于40和60之間樣本隨機(jī)樣本均值
X=50第四十六頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日一、點(diǎn)估計(jì)我們?cè)囼?yàn)的目的就是希望獲得有關(guān)試驗(yàn)處理總體的認(rèn)識(shí)。用由樣本數(shù)據(jù)所計(jì)算出來(lái)的單個(gè)數(shù)值對(duì)總體參數(shù)所做的估計(jì)稱為點(diǎn)估計(jì)。樣本平均數(shù)是總體平均數(shù)的估計(jì)值;樣本百分?jǐn)?shù)是總體百分?jǐn)?shù)P的估計(jì)值二、區(qū)間估計(jì)點(diǎn)估計(jì)沒(méi)有考慮抽樣誤差和試驗(yàn)誤差的影響,也未指出這種估計(jì)的可靠程度。對(duì)總體平均數(shù)和總體百分?jǐn)?shù)P更合理的估計(jì)是在一定概率保證下,給出總體平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差及總體百分?jǐn)?shù)P的可能范圍,這種估計(jì)方法叫區(qū)間估計(jì),所給出的可能范圍叫置信區(qū)間。第四十七頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日
例如:要調(diào)查某市全體成人脈搏的平均數(shù)。
雖然不能知道某市全體成人脈搏均數(shù)的確切數(shù)值,但有95%的把握說(shuō)該市全體成人脈搏均數(shù)在73.9次/分--75.1次/分之間,有99%的把握說(shuō)該市全體成人脈搏均數(shù)在73.7次/分--75.3次/分之間。用樣本推斷總體平均數(shù)不能簡(jiǎn)單地以樣本平均數(shù)單一值做為結(jié)論。第四十八頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日1、在σ已知時(shí),μ的1-α置信區(qū)間可由下式導(dǎo)出。三、μ的置信區(qū)間μ的置信區(qū)間依σ已知和未知而不同。第四十九頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日2、σ未知,用s代替,得出μ的1-α置信區(qū)間3、區(qū)間估計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)的關(guān)系假設(shè)檢驗(yàn)中,零假設(shè)的參數(shù)值若不包含在1-α置信區(qū)間內(nèi),則在α水平拒絕H0。玉米噴藥試驗(yàn)(例4.5)的有關(guān)數(shù)據(jù)n=9,=308,s=9.62,α=0.05(查表得t0.05(雙)=2.306)代入上式,得出0.95置信區(qū)間為:300.6,315.4。這里不包括零假設(shè)的300,因而應(yīng)當(dāng)拒絕H0,與假設(shè)檢驗(yàn)的結(jié)果是一致的。第五十頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.5
已知某玉米種群的平均穗重μ0=300g。噴藥后,隨機(jī)抽取9個(gè)果穗,其穗重為:308、305、311、298、315、300、321、294、320g。問(wèn)噴藥前后的果穗重差異是否顯著?解①σ未知②假設(shè):H0:μ=300HA:μ≠300
藥物濃度適合時(shí)可促進(jìn)生長(zhǎng),濃度過(guò)高反而會(huì)抑制生長(zhǎng),所以噴藥的效果未知,需采用雙側(cè)檢驗(yàn)。③顯著性水平:α=0.05④σ未知應(yīng)使用t檢驗(yàn),已計(jì)算出=308,s=9.62⑤H0的拒絕域:因HA:μ≠μ0,故為雙側(cè)檢驗(yàn),當(dāng)|t|>t0.025時(shí)拒絕H0。t0.025=2.306。⑥結(jié)論:因|t|>t0.025,即P<0.05,所以拒絕零假設(shè)。噴藥前后果穗重的差異是顯著的。第五十一頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日四、σ的置信區(qū)間根據(jù)可以建立σ的1-α置信區(qū)間第五十二頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日將小麥提純?cè)囼?yàn)(例4.6)的有關(guān)數(shù)據(jù)s=4.92,n=10及上下側(cè)分位數(shù)(χ29,0.005=23.589,χ29,0.995=1.735)代入上式,得出σ的0.99置信區(qū)間為:3.04,11.21。
H0:σ=14不包含在置信區(qū)間內(nèi),應(yīng)拒絕H0。在做假設(shè)檢驗(yàn)時(shí)得出χ2=1.11,χ29,0.995=1.735,結(jié)論是拒絕H0。與區(qū)間估計(jì)的結(jié)論一致。第五十三頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.6
一個(gè)混雜的小麥品種,株高標(biāo)準(zhǔn)差σ0=14cm,經(jīng)提純后隨機(jī)抽出10株,它們的株高為:90、105、101、95、100、100、101、105、93、97cm,考查提純后的群體是否比原群體整齊?
解①株高服從正態(tài)分布,μ未知,對(duì)未知總體的方差做檢驗(yàn)②假設(shè):H0:σ=14cm0
HA:σ<σ0
小麥經(jīng)提純后株高只能變得更整齊,因而使用下側(cè)檢驗(yàn)。③顯著性水平:在α=0.01水平上做檢驗(yàn)
④檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量:
⑤相應(yīng)于備擇假設(shè)HA:σ<σ0,H0的拒絕域?yàn)棣?<χ21-α,從附表6中可以查出χ20.99=2.09⑥結(jié)論:因χ2<χ20.99,即P<0.01,所以拒絕H0。結(jié)論是植株經(jīng)提純后變得非常整齊。第五十四頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日五、平均數(shù)差的置信區(qū)間
1σi已知由式導(dǎo)出μ1-μ2的1-α置信區(qū)間2σi未知但相等用類(lèi)似的方法可以得到μ1-μ2的1-α置信區(qū)間
例:第四章例4.9將小麥播種天數(shù)例子中的有關(guān)數(shù)據(jù)及臨界值代入上式,得出μ1-μ2的1-α置信區(qū)間為:-0.54,1.14。其中包括0(H0:μ1-μ2=0),應(yīng)接受零假設(shè)。與假設(shè)檢驗(yàn)的結(jié)果一致。第五十五頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.9
兩個(gè)小麥品種從播種到抽穗所需天數(shù)如表,問(wèn)兩者所需的天數(shù)差異是否顯著?
解
I.方差齊性檢驗(yàn):H0:σ1=σ2
HA:σ1≠σ2
,α=0.05
F9,9,0.025=4.026,結(jié)論:F<F0.025,即P>0.05。方差具齊性。
II.平均數(shù)差異顯著性檢驗(yàn)
H0:μ1=μ2
HA:μ1≠μ2
α=0.05
當(dāng)|t|>tα/2時(shí)拒絕H0,從附表4中查出t18,
0.025=2.10。結(jié)論:t<t0.025,即P>0.05,接受H0。兩個(gè)小麥品種從播種到抽穗所需天數(shù)差異不顯著。第五十六頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日3σi未知但不等可求出μ1-μ2的1-α的置信區(qū)間:例4.11將經(jīng)兩種處理方式的鼠血糖的數(shù)據(jù)帶入上式,得出μ1-μ2的1-α置信區(qū)間為:(-4.185,8.765)。因?yàn)檫@兩個(gè)界分別為正和負(fù),即H0:μ1-μ2=0的假設(shè)包含在這兩個(gè)界內(nèi),所以在α=0.05水平上接受零假設(shè)。與假設(shè)檢驗(yàn)的結(jié)果一致。第五十七頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例4.11
兩組類(lèi)似的大鼠,一組對(duì)照,另一組藥物處理,然后測(cè)定血糖。其中對(duì)照組樣本數(shù)為12,平均數(shù)109.17,樣本方差97.430。經(jīng)催產(chǎn)素處理組的樣本數(shù)為8,平均數(shù)為106.88,樣本方差為7.268。問(wèn)藥物對(duì)大鼠血糖含量的影響是否顯著?解:Ⅰ方差齊性檢驗(yàn):
H0:σ1=σ2,HA:σ1≠σ2
;α=0.05F11,7=97.430/7.268=13.41,F(xiàn)11,7,0.025=4.714F>F0.025,結(jié)論是方差不具齊性,即σ1≠σ2
Ⅱ平均數(shù)之間差異顯著性檢驗(yàn)
H0:μ1=μ2,HA:μ1≠μ2
,α=0.05;計(jì)算出k=0.899→df=13.35,
用線性內(nèi)插法可以求出t13.35,0.05(雙側(cè))=2.15,t<t0.05(雙側(cè))。結(jié)論是催產(chǎn)素藥物對(duì)大鼠的影響是不顯著的。第五十八頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日六、配對(duì)數(shù)據(jù)的置信區(qū)間:例:表4-3高粱蛋白質(zhì)分析實(shí)驗(yàn),將數(shù)據(jù)帶入,得0.95置信區(qū)間為:-0.452,0.710,其中包含0,所以應(yīng)接受H0:=0。七、方差比的置信區(qū)間
所以,σ1/σ21-α置信區(qū)間:
第五十九頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日第六十頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日一、t分布的計(jì)算實(shí)例TDIST粘貼函數(shù):?jiǎn)挝不螂p尾概率TINV粘貼函數(shù):臨界t值(二尾概率)4.4用到的EXCEL的統(tǒng)計(jì)功能第六十一頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日用TDIST粘貼函數(shù)計(jì)算二尾概率本計(jì)算也可直接在編緝欄中輸入TDIST(2,60,2)例如現(xiàn)要計(jì)算自由度等于60,t值與平均數(shù)相差2以上的2尾概率X:為需要計(jì)算分布的數(shù)字。第六十二頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日用TINV粘貼函數(shù)計(jì)算臨界值
請(qǐng)計(jì)算自由度為10且二尾概率為0.05時(shí)的臨界t值本計(jì)算也可直接在編緝欄中為T(mén)INV(0.05,10)第六十三頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日CHIDIST粘貼函數(shù):計(jì)算單尾概率CHIINV粘貼函數(shù):計(jì)算臨界值CHIDIST函數(shù)積分公式為:
CHIINV函數(shù)積分公式為:
二、卡方分布第六十四頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日用CHIDIST粘貼函數(shù)計(jì)算概率請(qǐng)計(jì)算自由度等于1及卡方值等于3.84時(shí)的右尾概率本計(jì)算在編緝欄中為CHIDIST(3.84,1)第六十五頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日用CHIINV粘貼函數(shù)計(jì)算臨界值請(qǐng)計(jì)算自由度為10及右尾概率為0.01時(shí)的2臨界值本計(jì)算在編緝欄中為CHIINV(0.01,10)第六十六頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日FDIST粘貼函數(shù):計(jì)算單尾概率FINV粘貼函數(shù):計(jì)算臨界值FDIST函數(shù)積分公式為:
FINV函數(shù)積分公式為:三、F分布第六十七頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日用函數(shù)FDIST計(jì)算一尾概率請(qǐng)計(jì)算第一自由度等于2、第二自由度等于4及F值等于18時(shí)的右尾概率本計(jì)算在編緝欄中為FDIST(18,2,4)第六十八頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日用函數(shù)FINV計(jì)算臨界F值請(qǐng)計(jì)算df1=3,df2=10及右尾概率為0.05時(shí)的臨界F值
本計(jì)算在編緝欄中為FINV(0.05,3,10)第六十九頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日四、EXCEL電子表格的模擬運(yùn)算功能模擬運(yùn)算表是可以顯示公式中某些值的變化對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。模擬運(yùn)算表為同時(shí)求解某一運(yùn)算中所有可能的變化值的組合提供了捷徑,并且還可以將所有不同的計(jì)算結(jié)果同時(shí)顯示在工作表中,便于查找和比較。模擬運(yùn)算表有兩種類(lèi)型:?jiǎn)巫兞磕M運(yùn)算表雙變量模擬運(yùn)算表第七十頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例利用模擬運(yùn)算計(jì)算臨界t值表單變量模擬運(yùn)算表:第七十一頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日單變量模擬計(jì)算結(jié)果第七十二頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日例利用模擬運(yùn)算計(jì)算臨界F值表雙變量模擬運(yùn)算表第七十三頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日雙變量模擬計(jì)算結(jié)果第七十四頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日習(xí)題:小麥株高服從N(63.33,2.882),求下列概率(利用插入函數(shù)和模擬計(jì)算表)(1)株高小于60cm;(2)株高大于69cm;(3)株高在62—64cm之間;(4) 株高落在μ±1.96σ之間;(5) 株高在多少cm以上的占全體的95%?習(xí)題:小麥株高服從N(63.33,2.882),求下列概率(利用插入函數(shù)和模擬計(jì)算表)(1)株高小于60cm;0.123789511(2)株高大于69cm;0.024490833(3)株高在62—64cm之間;0.269868645(4) 株高落在μ±1.96σ之間;0.95000435(5) 株高在多少cm以上的占全體的95%?58.59282199第七十五頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日5.6、利用Excel由樣本推斷總體利用Excel的幾個(gè)函數(shù)組合,如求平均函數(shù)AVERAGE、標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)STDEV、T分布函數(shù)TINV等組合的使用可以構(gòu)造出一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)單樣本推斷總體的Excel工作表.一、推斷置信區(qū)間例如:第七十六頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日第七十七頁(yè),共九十八頁(yè),2022年,8月28日1.構(gòu)造工作表。如上圖:首先在各個(gè)單元格輸入以下的內(nèi)容,其中左邊是變量名,右邊是相應(yīng)的計(jì)算公式。2.為表格右邊的公式計(jì)算結(jié)果定義左邊的變量名。選定A4:B6,A8:B8和A10:B15單元格(先選擇第一部分,再按住CTRL鍵選取另外兩個(gè)部分),選擇“插入”菜單的“名稱”子菜單的“指定
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