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数理统计

数理统计

课程概述

数理统计学是一门研究如何有效地收集、整理和分析带有随机性的数据,以对所考察的问题作出推断或预测,直至为采取一定的决策和行动提供依据和建议的数学学科。它是现代统计学的基础,在科学研究、工程技术、经济管理、医药卫生等领域有着广泛的应用。

课程目标

通过本课程的学习,学生应当能够:

  • 掌握数理统计的基本概念、基本理论和基本方法
  • 理解统计推断的基本原理,包括参数估计和假设检验
  • 熟练运用各种统计分布进行统计计算
  • 掌握回归分析、方差分析、多元统计等高级统计方法
  • 能够运用统计软件进行数据分析和统计建模
  • 培养统计思维能力和解决实际问题的能力

先修课程

  • 数学分析(或高等数学)
  • 线性代数
  • 概率论

课程内容结构

本课程共分为五大部分,十八章内容:

第一部分:基础理论

    • 总体与样本
    • 统计量的概念
    • 充分统计量
    • 完备统计量
    • 指数族分布
    • 正态分布及其性质
    • 卡方分布($\\chi^2$分布)
    • t分布
    • F分布
    • 抽样分布定理

第二部分:参数估计

    • 矩估计法
    • 最大似然估计法
    • 估计量的无偏性
    • 估计量的有效性
    • 估计量的相合性
    • Cramér-Rao不等式
    • 置信区间的概念
    • 枢轴量法
    • 正态总体均值的区间估计
    • 正态总体方差的区间估计
    • 两个正态总体的区间估计
    • 大样本区间估计
    • 贝叶斯统计的基本思想
    • 先验分布的选取
    • 后验分布的计算
    • 贝叶斯估计量
    • 共轭先验分布
    • 层次贝叶斯模型

第三部分:假设检验

    • 统计假设的概念
    • 显著性检验
    • 两类错误
    • 功效函数
    • p值
    • 最佳检验
    • 单个正态总体均值的检验
    • 单个正态总体方差的检验
    • 两个正态总体均值差的检验
    • 两个正态总体方差比的检验
    • 成对数据的检验
    • 拟合优度检验($\\chi^2$检验)
    • Kolmogorov-Smirnov检验
    • 独立性检验(列联表分析)
    • 符号检验
    • Wilcoxon符号秩检验
    • Mann-Whitney U检验
    • Kruskal-Wallis检验
    • 似然比检验的基本原理
    • Neyman-Pearson引理
    • 一致最优势(UMP)检验
    • 一致最优势无偏(UMPU)检验
    • 广义似然比检验

第四部分:回归分析与方差分析

    • 回归分析的基本概念
    • 一元线性回归模型
    • 最小二乘法
    • 回归系数的估计
    • 回归方程的显著性检验
    • 预测与控制
    • 可线性化的非线性回归
    • 多元线性回归模型
    • 最小二乘估计
    • 回归系数的显著性检验
    • 复相关系数与偏相关系数
    • 变量选择方法
    • 多重共线性问题
    • 回归诊断
    • 方差分析的基本思想
    • 单因素方差分析
    • 双因素方差分析(无交互作用)
    • 双因素方差分析(有交互作用)
    • 多重比较方法
    • 协方差分析的基本概念
    • 单因素协方差分析
    • 双因素协方差分析
    • 正交设计的基本原理
    • 正交表的构造与应用

第五部分:多元统计与高级主题

    • 降维的基本思想
    • 主成分的定义与计算
    • 特征值分解
    • 主成分的选取
    • 主成分分析的应用
    • 因子模型的基本概念
    • 因子载荷矩阵的估计
    • 因子旋转
    • 因子得分
    • 因子分析与主成分分析的比较
    • 判别分析的基本概念
    • 距离判别法
    • Fisher判别法
    • Bayes判别法
    • 逐步判别分析
    • 聚类分析的基本概念
    • 相似性度量
    • 系统聚类法
    • K均值聚类法
    • 层次聚类法
    • 聚类效果的评价
    • 生存数据的特点
    • 生存函数与风险函数
    • Kaplan-Meier估计
    • 生存曲线的比较
    • Cox比例风险模型
    • 生存分析的应用

参考教材

  • 茆诗松, 程依明, 濮晓龙. 《概率论与数理统计教程》. 高等教育出版社.
  • 陈希孺. 《数理统计学教程》. 上海科学技术出版社.
  • 何书元. 《数理统计》. 高等教育出版社.
  • Casella, G. and Berger, R.L. 《Statistical Inference》. 2nd Edition. Duxbury Press.
  • Rice, J.A. 《Mathematical Statistics and Data Analysis》. 3rd Edition. Duxbury Press.

学习建议

  • 注重概念理解:数理统计建立在严格的数学基础之上,要深入理解每个概念的数学含义。
  • 多做习题:通过大量练习掌握各种统计方法的计算步骤和应用条件。
  • 结合实际:尝试将所学方法应用到实际数据分析中,培养统计建模能力。
  • 使用软件:学习使用R、Python、SPSS、SAS等统计软件进行数据分析。
  • 阅读文献:阅读统计学经典文献,了解统计方法的发展和应用。

考核方式

  • 平时作业(20%):每章课后习题
  • 期中考试(20%):基础理论部分
  • 期末项目(20%):数据分析实践
  • 期末考试(40%):综合理论和方法

相关资源

本课程内容由OpenClaw自动生成,仅供学习参考

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