13
第一章 敘述統計 ............................................... 1-1 1-1 統計的基本概念 ............................................................ 1-3 1-2 次數分配表與統計圖 .................................................... 1-6 1-3 集中量數(Measure of Central Tendency................. 1-14 1-4 變異量數(Measure of Dispersion............................ 1-22 1-5 偏態與峰態係數 ............................................................ 1-34 第二章 機率論 ................................................... 2-1 2-1 集合論(Set............................................................... 2-3 2-2 機率論 ............................................................................ 2-5 2-3 幾何機率 ........................................................................ 2-7 2-4 條件機率與獨立事件 .................................................... 2-8 2-5 貝氏定理 ........................................................................ 2-13 第三章 單變數之機率分配 ................................. 3-1 3-1 機率函數 ........................................................................ 3-3 3-2 累積分配函數 ................................................................ 3-6 3-3 期望值與變異數 ............................................................ 3-10 3-4 動差母函數 .................................................................... 3-15 3-5 馬可夫不等式與柴比雪夫不等式 ................................. 3-18 第四章 雙變數函數之機率分配 ......................... 4-1 4-1 聯合機率函數 ................................................................ 4-3

第一章 敘述統計 - book.sir.com.twbook.sir.com.tw/prvpdf/010FP501010.pdf · 神對樣本資料做研判而下決策的一門知識,教導我們如何蒐集、整理 及分析資料,透過機率的方式,對事情下決策或預測。

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第一章 敘述統計 ............................................... 1-1

1-1 統計的基本概念 ............................................................ 1-3

1-2 次數分配表與統計圖 .................................................... 1-6

1-3 集中量數(Measure of Central Tendency) ................. 1-14

1-4 變異量數(Measure of Dispersion) ............................ 1-22

1-5 偏態與峰態係數 ............................................................ 1-34

第二章 機率論................................................... 2-1

2-1 集合論(Set) ............................................................... 2-3

2-2 機率論 ............................................................................ 2-5

2-3 幾何機率 ........................................................................ 2-7

2-4 條件機率與獨立事件 .................................................... 2-8

2-5 貝氏定理 ........................................................................ 2-13

第三章 單變數之機率分配................................. 3-1

3-1 機率函數 ........................................................................ 3-3

3-2 累積分配函數 ................................................................ 3-6

3-3 期望值與變異數 ............................................................ 3-10

3-4 動差母函數 .................................................................... 3-15

3-5 馬可夫不等式與柴比雪夫不等式................................. 3-18

第四章 雙變數函數之機率分配 ......................... 4-1

4-1 聯合機率函數 ................................................................ 4-3

2

4-2 條件機率分配 ................................................................ 4-8

4-3 條件期望值與條件變異數............................................. 4-12

4-4 共變數與相關係數 ........................................................ 4-16

第五章 特殊機率分配 ........................................ 5-1

5-1 離散均等分配(Uniform Distribution) ...................... 5-3

5-2 伯努力分配(Bernoulli Distribution) ......................... 5-5

5-3 二項分配(Binomial Distribution) ............................. 5-7

5-4 多項分配(Multinomial Distribution) ........................ 5-12

5-5 超幾何分配(Hyper Geometry Distribution) ............. 5-16

5-6 幾何分配(Geometry Distribution) ............................ 5-22

5-7 負二項分配(Negative Binomial Distribution) .......... 5-27

5-8 卜瓦松分配(Poisson Distribution)............................ 5-31

5-9 連續均等分配(Uniform Distribution) ...................... 5-36

5-10 常態分配(Normal Distribution) .............................. 5-40

5-11 指數分配(Exponential Distribution) ....................... 5-49

5-12 Gamma Distribution ..................................................... 5-54

第六章 抽樣方法與抽樣分配 ............................. 6-1

6-1 抽樣方法 ........................................................................ 6-3

6-2 抽樣分配 ........................................................................ 6-9

6-3 大數法則與中央極限定理............................................. 6-16

6-4 常用的抽樣分配 ............................................................ 6-20

第七章 估計 ...................................................... 7-1

7-1 點估計(Point Estimation).......................................... 7-3

7-2 求估計式之方法 ............................................................ 7-15

7-3 母體平均數區間估計 ................................................ 7-26

7-4 兩獨立母體平均數差12之區間估計..................7 32

7-5 兩相關母體平均數差12之區間估計..................7 39

7-6 兩常態母體變異數2之區間估計 ...............................7 41

7-7 兩常態母體變異數比 22

21

之區間估計 ..........................7 45

7-8 母體比例 p 之區間估計 ................................................7 49

7-9 兩母體比例差 p1 p2之區間估計 ...............................7 53

第八章 假設檢定 ............................................... 8-1

8-1 概述 ............................................................................. 8-3

8-2 作業特性函數與檢定力函數......................................... 8-9

8-3 母體平均數之檢定 .................................................... 8-12

8-4 兩獨立母體平均數差12之檢定........................... 8-23

8-5 兩相關母體平均數差12之檢定........................... 8-28

8-6 母體變異數2之檢定.................................................... 8-31

8-7 兩獨立母體變異數比 22

21

之檢定 .................................. 8-34

8-8 母體比例 p 之檢定 ........................................................ 8-39

8-9 兩獨立母體比例差 p1 p2之檢定 ............................... 8-45

8-10 兩相關母體比例差 p1 p2之檢定 ............................. 8-49

8-11 最強力檢定與概度比檢定........................................... 8-51

第九章 變異數分析 ........................................... 9-1

9-1 概述 ............................................................................. 9-3

9-2 單因子變異數分析 ........................................................ 9-6

9-3 母體平均數線性組合之估計與檢定............................. 9-15

9-4 變異數同質性的檢定 .................................................... 9-24

4

9-5 多重比較法(Multiple Comparison) .......................... 9-28

9-6 二因子未重複試驗變異數分析..................................... 9-37

9-7 二因子重複試驗變異數分析......................................... 9-47

9-8 拉丁方格 ........................................................................ 9-56

第十章 簡單迴歸與相關 .................................... 10-1

10-1 概述 ............................................................................. 10-3

10-2 簡單直線迴歸 .............................................................. 10-4

10-3 迴歸分析之變異數分析 ..............................................10-30

10-4 簡單相關 ......................................................................10-37

10-5 殘差分析(Residual Analysis)..................................10-48

10-6 特殊迴歸模式 ..............................................................10-52

第十一章 複迴歸與複相關................................. 11-1

11-1 複迴歸模式分析 .......................................................... 11-3

11-2 複相關與複判定係數 ..................................................11-16

11-3 偏相關與偏判定係數 ..................................................11-20

11-4 啞變數(Dummy Variable).......................................11-25

第十二章 無母數統計 ........................................ 12-1

12-1 卡方檢定 ...................................................................... 12-3

12-2 符號檢定(Sign Test) ...............................................12-16

12-3 Wilcoxon 符號等級檢定(Wilcoxon Sign Rank Test)12-20

12-4 Wilcoxon 等級和檢定(Wilcoxon Rank Sum Test) 12-22

12-5 M-W-W 檢定(Mann-Whitney-Wilcoxon Test) ......12-24

12-6 K-W 檢定(Kruskal-Wallis Test) .............................12-27

12-7 Friedman 檢定 ..............................................................12-29

12-8 中位數檢定 ..................................................................12-32

12-9 Spearman Rank 相關係數 ............................................12-34

12-10 連檢定或隨機性檢定(Run Test) ..........................12-37

第十三章 統計決策、時間數列與指數............... 13-1

13-1 統計決策理論 .............................................................. 13-3

13-2 時間數列 ...................................................................... 13-5

13-3 指數 ............................................................................. 13-7

附錄一 統計機率分配表 .................................... 14-1

表一 常態分配表.................................................................. 14-3

表二 t 分配右尾百分點 t ................................................... 14-5

表三 2分配右尾百分比 2 (d.f.).................................. 14-6

表四 F 分配表....................................................................... 14-7

附錄二 歷屆試題 ............................................... 15-1

第一章 敘述統計 1-3

1-1 統計的基本概念

一、統計(Statistics)的意義

統計學是研究在母體未知的條件下的一種方法或過程,藉由科學的精

神對樣本資料做研判而下決策的一門知識,教導我們如何蒐集、整理

及分析資料,透過機率的方式,對事情下決策或預測。

其中母體的值稱為母數或參數,樣本的值稱為樣本統計量。其符號如

下:

平均數 變異數 相關係數 比例

母體 ,M 2 P樣本 x s2, 2s r p

二、統計的種類

敘述統計(Descriptive Statistics):

將雜亂無章的資料利用敘述、測量、計算……等方法加以整理、分析

、解釋。主要是對母體或樣本特性做個別的討論。

推論統計(Inferentail Statistics):

由於母群體的資料過多,則利用隨機抽樣得到適當的樣本數,將樣本

研究後之結果來推論母群體的特性。主要探討母體與樣本之間的關聯

性。推論統計可分為母數統計學(Parametric Statistics)與無母數統

計學(Nonparametric Statistics)。

母 體

Population

推論

抽樣

樣 本

Sample

1-4 統計學

實驗設計(Experimental Design):

實驗設計為近代的產物。主要為透過操弄自變項觀察對依變項的影響

,了解其因果關係。

三、測量尺度種類 S.S.Stevens 將測量尺度依不同變數的特性,分成以下

四種變數:

名義變項(Nominal Variable):

又稱類別變項,通常為不連續變項,主要目的為分辨類別。例如:性

別、身份證字號、血型、星座、眾數……等。

次序變項(Ordinal Variable):

又稱順序變項,通常為不連續變項,主要目的為比較大小。例如:名

次、相關係數、PR 值、中位數……等。

等距變項(Interval Variable):

又稱區間變項,通常為連續變項,主要目的為可以求出距離。例如:

溫度,成績,音量,平均數……等。

比例變項(Ratio Variable):

又稱等比變項,通常為連續變項,主要目的為可以求出倍數的關係。

例如:身高、體重……等。

範 例

下列何者為敘述統計?何者為推論統計?

行政院農業委員會估計,加入 WTO 以後將有十萬農民失業。

由於景氣不佳,英國「經濟學人」雜誌預測 2001 年全球景氣經濟成

長率將由 2000 年的 5.1%降至 2.6%。

90 學年度大學聯招,有 2352 人英文科得 0 分。

由臺灣地區過去 100 年的紀錄,我們預期臺灣約每 30 年會發生一次

規模 7 級以上的大地震。 【原住民三】

第一章 敘述統計 1-5

:推論統計。

推論統計。

敘述統計。

推論統計。

:估計、預測、預期、推論……,均為推論統計。

範 例

在變數的型態中,通常可分成名義變數、順序變數、等距變數和等比變

數四類型,試寫出下列變數應為何種變數型態?

學生的學號。

成績單上的成績排名。

軍隊軍官職位資料。

年齡在 19 歲以下、20 歲到 64 歲、65 歲以上。

某產品銷售金額。 【地方四】

:名義變數。

順序變數。

順序變數。

名義變數。

等比變數。

1-6 統計學

1-2 次數分配表與統計圖

一、次數分配表

次數分配表是將一組統計資料,依照資料之類別或特性分成若干組,

再將原始資料一一歸類,以便用於統計分析。分配表之製作須符合互

斥與周延兩個特質。其編製步驟如下:

決定組數 K(Number of Classes):

依 Sturge's 公式:

K 1 3.322 log N(N 為資料個數)

依 2K N 來決定 K。

求全距 R(Range):

R最大值最小值

決定組距 C(Width of The Classes):

CKR

組數

全距(無條件進位到整數)

決定組限(Class Limit):

下限(Lower Limit) ai 1

上限(Upper Limit) ai ai 1 C

劃記次數:

:組 數 組 界 次 數

12

i

K

a0~a1

a1~a2

ai 1~ai

aK 1~aK

f1

f2

fi

fK

第一章 敘述統計 1-7

合 計 N

二、累積次數分配表

以下累積次數:

第 i 組的累積次數為∑i

1jjf ,其中 fj表示第 j 組之組次數。

以上累積次數:

第 i 組的累積次數為∑k

ijjf ,其中 fj表示第 j 組之組次數。

三、統計圖

繪製統計圖之目的:

在很短的時間內對於統計資料可有初略之概念。

可作比較。

統計圖之種類:

間斷圖:

線條圖(Line Chart):以不同平行線條之長短,表示統計資料

大小的統計圖,適用不連續變項的資料目前較少人使用。

長條圖(Bar Chart):以不同高度之矩形,表示統計資料大小的

1-8 統計學

統計圖。適用不連續變項。

圓形比例圖(Circle Graph):將一個圓分成幾個等份,每一個

等份代表每一個資料所占的比例。適用不連續變項。

連續圖:

直方圖(Histogram):以橫軸為各組組界,各組次數為高度,

將這些矩形並列即構成一直方圖。

第一章 敘述統計 1-9

相對次數直方圖(Relative Frequency Histogram):以相對次數

為縱軸座標稱為相對次數直方圖。

次數曲線圖(Frequency Polygon):又稱多邊形圖,以各組組中

點代替各組的成績,將其連接起來,即成次數曲線圖。

累加次數曲線圖(Cumulative Frequency Curve):又稱肩形圖(

Ogive)累加次數曲線圖可分為以下累加次數曲線圖及以上累加

次數曲線圖。將各組的上限(下限)代替各組的成績,將其連接

起來,即成累加次數曲線圖。

1-10 統計學

其他的圖形:

莖葉圖(Stem-and-leaf Plot):莖葉圖是一種同時具有原始資料

與次數分配的一種圖形。其編製方式是將原始資料分成莖及葉兩

個成分。其形式如下:

莖(Stem) 葉(Leaf)

2 0 1 3 53 2 2 2 4 54 1 2 3 9 95 0 2 36 8 8 9 9

箱形圖(Box Plot ; Box And Whisker Plots):首先要先計算出資

料的最小值 Min 與第一、二、三個四分位數 Q1、Q2、Q3 及最大

值 Max,再將此五個數值在橫軸上標示出來,再將 Q1 及 Q3 繪製

一個矩形稱之為箱子。

在編製箱形圖時,要先將極端值(Outlier)剔除;所謂極端值是指