数据的抽样与抽样分布
纯随机抽样:在抽取样本时,必须保证总体中的每 一个可能元素被抽中的概率是相等的,并且总体中 每一个单位被包括在样本中的可能性也是相等的。 机械抽样:在从总体中抽取样本时,按照时间或空 间的等距间隔进行抽取。 类型抽样:首先将总体按照一定的标志划分成许多 性质相近的类型或组别,然后在每种类型中按随机 原则抽取单位组成样本的抽样方式。 整群抽样:是把总体分为许多群,然后在这些群中 随机地抽取某些“群”作为样本。
抽样的作用
从理论上讲,只要能对所研究的现象进行反 复地、全面地观察,就可以找出其统计规律 性。但是在实际中,全面观察或反复观察要 耗费大量的人、财、物,而且有时是无法做 到的。 因此,我们就可以采用从总体中抽取部分单 位作为样本进行观察,取得某些数据资料后, 再推断总体的特征。我们称这样的统计方法 为抽样推断统计。
因此,当我们要根据样本统计量推断总体参 数时,不必考虑总体的分布形态,只需要运 用正态分布理论,用样本的资料通过推断抽 样分布的平均数,来估计总体平均数。 中心极限定理是统计推断理论中最重要的定 理。 中心极限定理证明,样本容量足够大时,抽 样分布趋于正态分布。在统计学中,被广泛 采用的粗略法则是:样本容量不小于30,就 可以用正态分布作为抽样分布的近似值。
抽样方法
从总体中抽取样本的方法总的来说有两个: 一是随机抽样,其特点是总体中的任何一个 个体单位都有被抽中作为样本的机会,而且 每个样本被抽中的机会均等。 另一种是非随机抽样或称为判断抽样,其特 点是抽样人员根据自己对事物的了解,从总 体中有目的的选择部分单位作为样本。
常用的随机抽样方式
样本容量与抽样平均误差的关系
x
n
抽样平均误差是度量样本平均数在总体平均 数周围分散程度的一个指标。 x 越小,表示样 本平均数在总体平均数周围越集中,用这样 的样本统计量去推断总体参数,其精确度就 越高,反之, x 越大,我们在推断总体参数 时的精确度就越低,所以,要提高推断的精 确度,我们希望 x 越小越好。
x
有限总体校正系数
从无限总体中抽样,可以认为每次取样不会改变 下次抽样的条件。 但是对于有限总体而言,如果采用不放回抽样, 随着抽样工作的进行,总体的成分就会不断发生 变化,即每次抽样后,各单位被抽中的概率就会 发生变化,因此抽样平均误差变为:
当n/N<0.05 时,可以省 略有限总体 修正系数。
N n x N 1 n
有限总体修正系数,由 于n永远大于1,所以系 数永远小于1,因此,有 限总体的抽样平均误差 比无限总体的抽样平均 误差要小。
抽样分布概念
对于一个总体容量为N的总体,无论是有限 总体或无限总体,只要所要求的抽样的样本 容量n小于总体容量,即n<N,那么可能抽取 的样本就不止一个。在一般情况下,从同一 总体中抽取的不同样本,其统计量的值也是 不同的。若我们把从某个总体中抽取样本容 量为n的所有样本的样本统计量作为一组随机 变量的话,则这一组随机变量的概率分布叫 做“抽样分布”。
如果我们增加样本容量,例如n=5 增加到n=20,就会提高每个样本数 据的平均效果,样本平均数的分散 程度会更小,也就是说抽样平均数 的平均标准误差会因为样本容量的 增加而减少,而总体的分布不会因 为样本容量的变化而改变。 n=20 n=5
从正态分布中抽样的样本平均数抽样 分布的性质
从正态总体中抽样,抽样分布也必定是正态分布; 从正态总体中抽样,抽样分布的平均数一定等于 总体平均数;即μ x= μ 从正态总体中抽样,抽样分布的平均标准误差比 总体标准差要小,而且随着样本容量的增加,平 均标准误差越来越小。可以证明平均标准误差σ x 与总体标准差σ 的关系是:
总体分布、样本分布和抽样分布
总体分布
μ S1 S22 σ
X3
平均数的 抽样分布
μx
x
虽然样本平均数与总体平均 数不完全相等,但是它们一 定趋向于总体平均数的附近。
从正态总体中抽样
从一个正态分布的总体中抽取样本为n的样本,样 本平均数在总体平均数以下和以上出现的机会是相 等的。由于样本平均数是由n个数据平均而得,因 此它掩盖了样本中各个具体数据的差异。可以肯定 地说,样本平均数的分散程度会比总体中单个数据 的分散程度要小些。即抽样平均数的平均标准误差 比总体标准差要小些。
从以上我们可以得出,无论所研究的总体分布是正 态分布还是非正态分布,从总体中抽取一定容量的 样本,全部可能样本所构成的抽样分布对于下述两 点始终成立: (1)抽样分布的平均数等于总体平均数; (2)随着样本容量的增加,抽样分布趋于正态分布。
*总体分布与平均数抽样分布之间的这种关系称为 “中心极限定理”。
数据的抽样与抽样分布
第一节 统计抽样与抽样误差 第二节 抽样分布与中心极限定理 第三节 抽样分布其他问题
第一节 统计抽样与抽样误差
无论是总体数据还是样本数据,其统计特征都是可 以用平均数、中位数以及标准差等指标来描述。当 我们对样本数据计算统计特征的指标时,所得到的 结果就叫做“样本统计量”,如果用总体的数据计 算平均数或标准差,由于它们描述的是总体的数字 特征,我们就称这些指标为“总体参数”。 一般来说,参数指的是描述总体分布特征或反映总 体模型的统计指标;统计量是指样本分布的特征指 标。
抽样误差
统计抽样的目的在于根据样本统计量推断总 体参数。 在计算样本统计量时,样本不同,统计量之 间会存在一定的差异,这是随机抽样自身固 有的差异,即不论按什么方法组织抽样,不 同样本的平均数、标准差,必定存在一定的 差异。统计上,某个样本统计量与另一个样 本统计量之间的差异,及某个样本的统计量 与总体参数之间的差异,就称为抽样误差。
x
n
从非正态总体中抽样
现实问题中,有许多现象并不服从正态分布。 从一个非正态总体中抽样,抽样分布是否仍 然满足上述三个基本性质呢? 经过实证检验,即使从非正态总体中抽样, 随着样本容量的增加,平均数抽样分布也将 趋于正态分布。而且其抽样分布的平均数与 总体平均数也是相等的。
中心极限定理