高中數(shù)學(xué)人教版高等數(shù)學(xué)第七版課件工程數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)學(xué)緒論課件

1、參考書目,1、復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系，概率論（第一、二冊(cè)），北京：高等教育出版社，19792、浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系，概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，北京：高等教育出版社，19793、王梓坤，概率論及其應(yīng)用，北京：科學(xué)出版社，19764、陳希孺，數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)簡(jiǎn)史，長(zhǎng)沙：湖南教育出版社，20025、陳希孺，概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，合肥：中國(guó)科技大學(xué)出版社，19926、G.R.Iverson and M.Gergen. Statistics-the conceptua

2、l approach. New York:Springer-Verlag,19977、D.Freedman, R.Pisaui, R.Purves and A.Adhikari. Statistics. New York:W.W.Norton&Company,1991,,第一部分 序言第二部分 概率第三部分 統(tǒng)計(jì),（一） 從“什么是統(tǒng)計(jì)”說起（二）重在“觀念”和“思考”（三）“不確定性”和“隨機(jī)性”（四） 統(tǒng)計(jì)的特點(diǎn)

3、,第一部分 序言,（一）從“統(tǒng)計(jì)是什么”說起,1、幾個(gè)案例2、統(tǒng)計(jì)學(xué)是收集和分析數(shù)據(jù)的科學(xué)和藝術(shù)。3、統(tǒng)計(jì)是受過教育的人應(yīng)有的素養(yǎng)。,1、幾個(gè)案例,小兒麻痹癥 鹽的統(tǒng)計(jì),小兒麻痹癥,20世紀(jì)五十年代的一種流行病，對(duì)于一種疫苗有效性檢驗(yàn)。收集20萬兒童隨機(jī)分成二組：實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。結(jié)果對(duì)照組中有138個(gè)受感染；而實(shí)驗(yàn)組則有56個(gè)受到感染。使用假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法，表明138與56的差異是高度顯著，疫苗是有效的。,2、統(tǒng)計(jì)學(xué)是收

4、集和分析數(shù)據(jù)的科學(xué)和藝術(shù),統(tǒng)計(jì)是一門科學(xué)，它依賴的基本原理 并不固定哪一種模式，作為量化和表現(xiàn)不確定性的方法論科學(xué)，其基礎(chǔ)涉及很多哲學(xué)觀點(diǎn)，能夠?qū)θ我恢黝}進(jìn)行獨(dú)立討論，因而對(duì)人們的正確的世界觀的形成是十分必要的。 統(tǒng)計(jì)是一門藝術(shù)，著重說明統(tǒng)計(jì)方法需要靈活使用，依賴于人的判斷以至靈感。,3、統(tǒng)計(jì)是受過教育的人應(yīng)有的素養(yǎng)。,血液檢查中的經(jīng)濟(jì)學(xué),血液檢查中的經(jīng)濟(jì)學(xué),第二次大戰(zhàn)時(shí)，必須招募很多士兵，為檢查某種疾病需對(duì)每個(gè)申

5、請(qǐng)者作血液檢查，工作量巨大。如何在保證質(zhì)量的前提下減少檢驗(yàn)次數(shù)呢？假定該病的流行率為1/20。,可將申請(qǐng)者分成20人一組，如每組進(jìn)行20次檢查，則平均一組有一例陽性。 今把20人分成2組（10人一組），采得每個(gè)組的10個(gè)人的混合血液，分別再對(duì)二次混合血液各做一次檢驗(yàn)，則有一組呈陽性，而另一組為陰性。再對(duì)呈陽性一組，做10次檢驗(yàn)，以確認(rèn)哪一個(gè)人為陽性，如此只須做2+10=12次檢驗(yàn)，比20次減少40%。

6、如分成5人一組，則同理只須做4+5=9次檢驗(yàn)，減少55%。這是在流行率為1/20的條件下，對(duì)20個(gè)人的最少檢驗(yàn)次數(shù)。,（二）重在“觀念”和“思考”,美國(guó)統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)和數(shù)學(xué)會(huì)的一個(gè)聯(lián)合課程委員會(huì)曾指出：任何統(tǒng)計(jì)的入門課程，都應(yīng)該“強(qiáng)調(diào)如何做統(tǒng)計(jì)思考”而且內(nèi)容應(yīng)該“多一些數(shù)據(jù)和觀念，少一點(diǎn)公式和推導(dǎo)過程”。 因此統(tǒng)計(jì)作為一門公共基礎(chǔ)課程，其內(nèi)涵符合素質(zhì)教育的基本精神，應(yīng)重在“觀念”和“思考”。,變異性(Variablity),

7、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)資料具有變異性， 即個(gè)體之間有差異，而對(duì)同一個(gè)體的多次觀察，其結(jié)果也會(huì)不一樣，并且?guī)缀趺恳淮斡^察都隨著時(shí)間的不同而改變，因而變異性是一個(gè)重要的統(tǒng)計(jì)觀念。,,抽樣結(jié)果的差異是變異性的主要表現(xiàn)。例如，要調(diào)查某個(gè)人群中參與股票交易的比例p，抽取大小1523的樣本，參與人數(shù)為868，則p的估計(jì)為 ，另外再抽一次，大小為1523的樣本，結(jié)果是什么?,,,不能僅僅根據(jù)一次抽樣的結(jié)果就斷言p不多不少就是57(

8、%)！重要的是對(duì)變異性有科學(xué)的描述。在這里運(yùn)用概率思考是重要的。 對(duì)上例置信陳述可以是一個(gè)合適的工具：例如，以95(%)的置信水平，這個(gè)比例p在0.546和0.624之間。,（三）“不確定性”和“隨機(jī)性”,1、C.R.Rao：統(tǒng)計(jì)學(xué)就是圍繞不確定性的駕馭而發(fā)展起來的2、隨機(jī)性是自然界所固有的3、短期的機(jī)遇變異和長(zhǎng)期的規(guī)律性4、將隨機(jī)性歸納于可能的規(guī)律性之中,凱特勒（A.Quetlet,1796-1874）利用概

9、率論概念描述社會(huì)學(xué)和生物現(xiàn)象孟德爾（G.Mendel,1870）使用簡(jiǎn)單的隨機(jī)結(jié)構(gòu)，建立了他的遺傳法則玻爾茨曼（Boltzmann,1866）給出了熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)學(xué)解釋 這些偉人的思想觀點(diǎn)是自然界的一場(chǎng)革命，然而這些觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)并未為人們所接受。,2、隨機(jī)性是自然界所固有的,3、短期的機(jī)遇變異和長(zhǎng)期的規(guī)律性,重復(fù)投擲一枚均勻硬幣六次，觀察每次出現(xiàn)的面：（1）正反正反反正（2）反反反正正正（3）正反反反反反

10、 直覺認(rèn)為結(jié)果（1）是隨機(jī)的，結(jié)果（2）和結(jié)果（3）很不隨機(jī)。,從概率的觀點(diǎn)認(rèn)為結(jié)果（1）、（2）、（3）的發(fā)生有相同的概率，因而沒有哪一個(gè)結(jié)果比其他結(jié)果更多一點(diǎn)或少一點(diǎn)隨機(jī)性。,在某地的彩票活動(dòng)中，七年中有人累計(jì)中兩次大獎(jiǎng)的機(jī)會(huì)是：一半對(duì)一半 人們的潛意識(shí)常常與理性思考的結(jié)果有很大差別，如不善于統(tǒng)計(jì)思考，即使面對(duì)十分平常的現(xiàn)象，也會(huì)鬧出笑話。,4、基于概率知識(shí)，將隨機(jī)性歸納于可能的規(guī)

11、律性中，這正是統(tǒng)計(jì)學(xué)科所涵蓋的一個(gè)重要內(nèi)容。,著名的分賭本問題 甲乙二人各有賭本1元，約定誰先勝三局贏得全部賭本2元，假定甲、乙二人每一局的取勝概率相等?，F(xiàn)已賭三局結(jié)果是：甲二勝一負(fù)。由于某種原因賭博中止，問如何分賭本才合理？ 分析：甲、乙均分顯然不合理，由甲二勝一負(fù)能否依2：1來分？也是不合理的。 巴斯卡提出一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是：如賭局繼續(xù)下去，各人取勝的概率，這將決定甲、乙二

12、人的期望所得（后者現(xiàn)在稱數(shù)學(xué)期望）。,Bortkiewicz（1898）的馬踏死騎兵人數(shù)的統(tǒng)計(jì)。,5、隨機(jī)性是創(chuàng)造性不可缺少的一個(gè)因素。,（1）抽樣調(diào)查和試驗(yàn)設(shè)計(jì)的隨機(jī)性（2）罐子模型 考慮二種醫(yī)學(xué)處理（用1和2表示）的臨床比較試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì),一罐子有二類型號(hào)的球，即型1及型2的球，當(dāng)一個(gè)病人接受處理時(shí)，隨機(jī)抽一球，如為i型，則病人接受處理i，當(dāng)處理的“效應(yīng)”為成功時(shí)，則附加α個(gè)型i球及β個(gè)型號(hào)2-i+1球（α≧β&g

13、t;0待定）；如“效應(yīng)”為失效，則附加β 個(gè)型i球及α個(gè)型號(hào)2-i+1球，可找出α，β的設(shè)計(jì)使模型在某種意義下最優(yōu)。 這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于有人性化，即較多的病人接受較好的處理。,5、隨機(jī)性是創(chuàng)造性不可缺少的一個(gè)因素。,（1）抽樣調(diào)查和試驗(yàn)設(shè)計(jì)的隨機(jī)性（2）罐子模型（3） Monte Carlo法與模擬,圖2：如何求不規(guī)則圖形的面積—蒙特卡羅法或模擬法,Monte Carlo法與模擬,Monte Carlo法與模擬,

14、四 統(tǒng)計(jì)的特點(diǎn),1、統(tǒng)計(jì)學(xué)是使用有效方法收集分析數(shù)據(jù)，并作出結(jié)論的方法論科學(xué)。2、統(tǒng)計(jì)方法不涉及問題的專業(yè)內(nèi)涵，是“中性”的，任何人都可以使用。3、統(tǒng)計(jì)結(jié)論并非百分之百4、統(tǒng)計(jì)方法研究和揭示現(xiàn)象之間在數(shù)量表現(xiàn)層面上的相關(guān)關(guān)系，但不肯定是因果關(guān)系。,3、統(tǒng)計(jì)結(jié)論并非百分之百 因?yàn)樽儺悷o所不在，統(tǒng)計(jì)結(jié)論并不是絕對(duì)的。例如統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)：對(duì)50－64歲的婦女，乳房攝影可以減少26％的死亡率，但26％這只是平均數(shù)，對(duì)不同的

15、婦女，結(jié)果可能大不相同。例如有些每年做乳房攝影的婦女死于乳癌；而有一輩子都未做過攝影的婦女，卻活到100歲。 每天的天氣預(yù)報(bào)，結(jié)果可能會(huì)錯(cuò)，但同時(shí)告訴你晴或雨的概率是多大。因此誰也不會(huì)懷疑天氣預(yù)報(bào)的科學(xué)性和重要性。,4、統(tǒng)計(jì)方法研究和揭示現(xiàn)象之間在數(shù)量表現(xiàn)層面上的相關(guān)關(guān)系，但不肯定是因果關(guān)系。統(tǒng)計(jì)研究顯示：抽煙與肺癌死亡率之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，但尚不能肯定它們之間存在因果關(guān)系。一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)研究表明一國(guó)的人均擁有電視