数理统计
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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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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