《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》01 緒論

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)2課程學(xué)習(xí)的基本要求：學(xué)時(shí)：30+10性質(zhì)：必修課選用教材：生物統(tǒng)計(jì)附試驗(yàn)設(shè)計(jì)或任意生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教材成績評(píng)定:平時(shí)成績：30%期末成績：70%紀(jì)律要求:不要遲到早退上課關(guān)掉手機(jī)或設(shè)為振動(dòng)不要隨意缺課，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)扣除平時(shí)成績平時(shí)成績以到課情況和平時(shí)作業(yè)情況為依據(jù)3教材:4主要參考文獻(xiàn)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的先行課程高等數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)生物學(xué)

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)5生物學(xué)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析揭示數(shù)據(jù)規(guī)律服務(wù)于生物學(xué)研究6內(nèi)容：介紹科學(xué)研究中常用的、基本的生物統(tǒng)計(jì)方法與試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。資料的整理平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等描述統(tǒng)計(jì)值得計(jì)算常用概率分布統(tǒng)計(jì)推斷原理t

檢驗(yàn)方差分析2檢驗(yàn)線性回歸與相關(guān)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)拉丁方設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

7了解熟練掌握熟練掌握基本生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)原理；試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，能獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)；能獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析；課程要求:8第四節(jié)

統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展概況第三節(jié)生物統(tǒng)計(jì)的常用術(shù)語第二節(jié)

生物統(tǒng)計(jì)的作用第一節(jié)

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念第一章

緒論9第一節(jié)

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念10統(tǒng)計(jì)學(xué)是研究數(shù)據(jù)收集、整理、分析和解釋的科學(xué)。其目的是探索數(shù)據(jù)的內(nèi)在的規(guī)律性，以達(dá)到對客觀事物的科學(xué)認(rèn)識(shí)。數(shù)據(jù)搜集：例如，調(diào)查與試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理：例如，分組

數(shù)據(jù)分析和解釋：例如，回歸分析一、統(tǒng)計(jì)與統(tǒng)計(jì)學(xué)的含義11根據(jù)研究領(lǐng)域和研究對象，統(tǒng)計(jì)學(xué)又分為：數(shù)理統(tǒng)計(jì)、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)、生物統(tǒng)計(jì)、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)、衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)……生物統(tǒng)計(jì)學(xué)：用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理和方法研究生命科學(xué)中的問題的學(xué)科。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)（Biostatistics)：12正常條件下新生嬰兒的性別比為107：100投擲一枚均勻的硬幣，出現(xiàn)正面和反面的頻率各為1/2；投擲一枚骰子出現(xiàn)1～6點(diǎn)的頻率各為1/6農(nóng)作物的產(chǎn)量與施肥量之間存在相關(guān)關(guān)系變異（variation）是自然界普遍存在的現(xiàn)象。

然而總體數(shù)據(jù)常常存在一定的規(guī)律。二、分析數(shù)據(jù)的規(guī)律性13變異的原因：遺傳因素環(huán)境因素隨機(jī)因素14第二節(jié)

生物統(tǒng)計(jì)的作用為什么要學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物科學(xué)研究領(lǐng)域的基本工具。常規(guī)的數(shù)學(xué)方法不能解決問題需要使用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究方法生物現(xiàn)象具有以下特點(diǎn)：變異性：個(gè)體之間存在差異不確定性：即隨機(jī)性，變異不能準(zhǔn)確推算復(fù)雜性：影響因素眾多，有些是未知的。15必須要利用統(tǒng)計(jì)學(xué)才能回答的問題吸煙與肺癌是否相關(guān)？兩種飼料配方哪種更好？新藥物是否有效？哪種因素對豬的增重速度有顯著影響？中國近十年的人口數(shù)量是否呈現(xiàn)線性增張？北方人是否比南方人體重更大？……16思考一如何在短時(shí)間內(nèi)（30秒）獲得所有學(xué)生成績的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、中位數(shù)、眾數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)誤、方差、峰度、偏度、最小值、最大值等？17學(xué)生編號(hào)英語成績17827136946156665076686795910651173……1000位學(xué)生的英語成績思考二如有表格所示：生技的平均成績?yōu)?6分；生工的平均成績?yōu)?9分。請問：2個(gè)專業(yè)的英語成績是否存在顯著差異？18生技生工60787271596974615466705051666367535977657873……生技和生工的英語成績思考三右表為生物技術(shù)1-3班高數(shù)成績請問：3個(gè)班級(jí)的數(shù)學(xué)成績是否存在顯著差異（不全相等）？如果存在，試問哪些班級(jí)之間存在明顯差異？19學(xué)生ID生技1生技2生技3學(xué)生1668780學(xué)生2717079學(xué)生3858986學(xué)生4705963學(xué)生5795284學(xué)生6597783學(xué)生7825764學(xué)生8867587學(xué)生9868282學(xué)生10868189學(xué)生11848871…………生物技術(shù)1-3班高數(shù)成績思考四請問：F2中白豬和黑豬的數(shù)量比例是否符合3:1？20黑豬和白豬雜交后F2中顏色比例思考五右表為生物技術(shù)1班身體指標(biāo)測量結(jié)果請問：體重與身高和性別是否顯著相關(guān)？如果相關(guān)，體重與身高和性別呈現(xiàn)何種線性關(guān)系？21學(xué)生ID體重身高性別學(xué)生1751801學(xué)生2501632學(xué)生3791831學(xué)生4681742學(xué)生5421492學(xué)生6761772學(xué)生7741801學(xué)生8441492學(xué)生9531622學(xué)生10801881學(xué)生11471472…………生物技術(shù)1班身體指標(biāo)測量思考六右表為某種鳥類身體指標(biāo)的測量數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)的變量較多，有很多是顯著相關(guān)或共線性的。請問：如何實(shí)現(xiàn)降維、用1-2種變量代替所有變量？22身體指標(biāo)數(shù)據(jù)體長翅長尾長跗長喙長喙寬喙厚體重15688.6967.0433.0322.155.116.2940.915384.3265.0832.4521.875.15.8142.216586.0162.9133.4523.94.785.9938.216489.460.7334.5623.624.725.8942.416788.4566.4634.8325.175.216.642.816287.6564.9935.2723.254.886.1940.315084.2760.7432.2121.174.945.5336.116689.164.7133.8925.195.126.4143.215282.3158.9432.0624.114.885.8136.916286.160.432.522.85.25.435.515682.159.73218.35.65.830.816183.164.432.81855.932.61548159.530.317.355.731.415181.659.331.11855.834.216185.36331.9184.85.429.216183.263.430.817.85632.815388.1161.9930.621.875.245.7339.923合理地進(jìn)行調(diào)查或試驗(yàn)設(shè)計(jì)、科學(xué)地整理、分析所收集得來的資料是生物統(tǒng)計(jì)的根本任務(wù)。生物統(tǒng)計(jì)主要有兩大作用：提供試驗(yàn)或調(diào)查設(shè)計(jì)的方法。提供資料整理和分析的方法。進(jìn)行科學(xué)研究離不開調(diào)查或試驗(yàn)。進(jìn)行調(diào)查或試驗(yàn)必須解決的兩個(gè)問題：合理地進(jìn)行調(diào)查或試驗(yàn)設(shè)計(jì)。科學(xué)地整理和分析資料，揭示其內(nèi)所收集的部的規(guī)律性。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的根本任務(wù)和作用24㈠試驗(yàn)設(shè)計(jì)廣義的試驗(yàn)設(shè)計(jì)是指試驗(yàn)研究課題設(shè)計(jì)，也就是指整個(gè)試驗(yàn)計(jì)劃的擬定。包含課題名稱、試驗(yàn)?zāi)康?，研究依?jù)、內(nèi)容及預(yù)期達(dá)到的效果，試驗(yàn)方案，供試單位的選取、重復(fù)數(shù)的確定、試驗(yàn)單位的分組，試驗(yàn)的記錄項(xiàng)目和要求，試驗(yàn)結(jié)果的分析方法，經(jīng)濟(jì)效益或社會(huì)效益的估計(jì)，已具備的條件，需要購置的儀器設(shè)備，參加研究人員的分工，試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)、進(jìn)度安排和經(jīng)費(fèi)預(yù)算，成果鑒定，學(xué)術(shù)論文撰寫等內(nèi)容。一、提供試驗(yàn)或調(diào)查設(shè)計(jì)的方法25㈠試驗(yàn)設(shè)計(jì)廣義的試驗(yàn)設(shè)計(jì)是指試驗(yàn)研究課題設(shè)計(jì)，也就是指整個(gè)試驗(yàn)計(jì)劃的擬定。狹義的試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要是指試驗(yàn)單位(如動(dòng)物試驗(yàn)的畜、禽)的選取、重復(fù)數(shù)目的確定及試驗(yàn)單位的分組。一、提供試驗(yàn)或調(diào)查設(shè)計(jì)的方法生物統(tǒng)計(jì)中的試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要指狹義的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)能控制和降低試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)的精確性，為統(tǒng)計(jì)分析獲得試驗(yàn)處理效應(yīng)和試驗(yàn)誤差的無偏估計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)。26㈡調(diào)查設(shè)計(jì)：廣義的調(diào)查設(shè)計(jì)是指整個(gè)調(diào)查計(jì)劃的制定，包括調(diào)查研究的目的、對象與范圍，調(diào)查項(xiàng)目及調(diào)查表，抽樣方法的選取，抽樣單位、抽樣數(shù)量的確定，數(shù)據(jù)處理方法，調(diào)查組織工作，調(diào)查報(bào)告撰寫與要求，經(jīng)費(fèi)預(yù)算等內(nèi)容。狹義的調(diào)查設(shè)計(jì)主要包含抽樣方法的選取，抽樣單位、抽樣數(shù)目的確定等內(nèi)容。27生物統(tǒng)計(jì)中的調(diào)查設(shè)計(jì)主要指狹義的調(diào)查設(shè)計(jì)。合理的調(diào)查設(shè)計(jì)能控制與降低抽樣誤差，提高調(diào)查的精確性，為獲得總體參數(shù)的可靠性估計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)支持。試驗(yàn)或調(diào)查設(shè)計(jì)主要解決合理地收集資料的問題。28整理資料的基本方法是根據(jù)資料的特性將其整理成統(tǒng)計(jì)表，繪制成統(tǒng)計(jì)圖。統(tǒng)計(jì)分析最重要的內(nèi)容是差異顯著性檢驗(yàn)。顯著性檢驗(yàn)的方法很多，常用的有

t檢驗(yàn)、方差分析、χ2檢驗(yàn)、相關(guān)分析與回歸分析，另外還包括非參數(shù)檢驗(yàn)法。二、提供整理、分析資料的方法29第三節(jié)生物統(tǒng)計(jì)的常用術(shù)語一、總體與樣本二、參數(shù)與統(tǒng)計(jì)量三、隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差四、準(zhǔn)確性與精確性30有限總體（finitepopulation）：含有有限個(gè)個(gè)體的總體稱為有限總體。無限總體（infinitepopulation）：包含有無限多個(gè)個(gè)體的總體叫無限總體。樣本：從總體中隨機(jī)抽取的部分研究對象。一、總體(population)與樣本(sample)總體：根據(jù)研究目的確定的同質(zhì)研究對象的全體（集合）稱為總體；總體的一部分稱為樣本（sample）。31樣本容量：樣本中所包含的個(gè)體數(shù)目叫樣本容量或大小(samplesize)，樣本容量常記為n。小樣本：通常把n≤30的樣本叫小樣本。大樣本：n>30的樣本叫大樣本。

研究的目的是要了解總體，然而能觀測到的卻是樣本，通過樣本來推斷總體是統(tǒng)計(jì)分析的基本特點(diǎn)。32抽樣（sampling）：從總體中獲得樣本的過程稱為抽樣。抽樣的目的，是希望通過對樣本的研究，推斷其總體。隨機(jī)抽樣(randomsampling)：為了保證樣本的可靠性和代表性，需要采用隨機(jī)的方法抽取樣本（在總體中每個(gè)個(gè)體具有相同的機(jī)會(huì)被抽到）。放回式抽樣(samplingwithreplacement)：是指從總體中抽出一個(gè)個(gè)體，記下它的特征后，放回總體中，再做第二次抽樣。

特點(diǎn)：

有可能會(huì)重復(fù)抽中某一個(gè)體。(比如動(dòng)物調(diào)查)非放回式抽樣(samplingwithoutreplacement)：是指從總體中抽出個(gè)體后，不再放回。33參數(shù)(parameter)：由總體計(jì)算的特征數(shù)叫參數(shù)。常用希臘字母表示參數(shù)，例如用μ表示總體平均數(shù)，用σ表示總體標(biāo)準(zhǔn)差。固定的常數(shù)。統(tǒng)計(jì)量(staistic)：由樣本計(jì)算的特征數(shù)叫統(tǒng)計(jì)量。常用拉丁字母表示統(tǒng)計(jì)量，例如用表示樣本平均數(shù)，用S表示樣本標(biāo)準(zhǔn)差。參數(shù)附近波動(dòng)的隨機(jī)變量?？傮w參數(shù)由相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)量來估計(jì)，例如用估計(jì)μ，用S估計(jì)σ等。二、參數(shù)(parameter)與統(tǒng)計(jì)量(statistic)34隨機(jī)誤差也叫抽樣誤差(samplingerror)

由許多無法控制的內(nèi)在和外在的偶然因素所造成帶有偶然性質(zhì)隨機(jī)誤差影響試驗(yàn)的精確性統(tǒng)計(jì)上的試驗(yàn)誤差指隨機(jī)誤差系統(tǒng)誤差也叫片面誤差(lopsidederror)

由試驗(yàn)材料、管理措施、儀器以及觀測、記載、抄錄、計(jì)算中的錯(cuò)誤所引起系統(tǒng)誤差影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性三、隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差35準(zhǔn)確性(accuracy)：也叫準(zhǔn)確度或真實(shí)性，指在調(diào)查或試驗(yàn)中某一試驗(yàn)指標(biāo)或性狀的觀測值與其真值接近的程度。受系統(tǒng)誤差的影響(常用指標(biāo)：如靈敏度、特異度)。精確性(precision)：也叫精確度或穩(wěn)定性，指調(diào)查或試驗(yàn)中同一試驗(yàn)指標(biāo)或性狀的重復(fù)觀測值彼此接近的程度。受隨機(jī)誤差的影響（常用指標(biāo)：一致百分率、Kappa值）。四、準(zhǔn)確性與精確性3637第四節(jié)

統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展概況統(tǒng)計(jì)發(fā)展史可以追溯到遠(yuǎn)古的原始社會(huì)，也就是說距今足有5000多年的漫長歲月。開始成為一門系統(tǒng)的學(xué)科——統(tǒng)計(jì)學(xué)，卻是近代的事，距今只有300余年的短暫歷史。古典記錄統(tǒng)計(jì)學(xué)近代描述統(tǒng)計(jì)學(xué)現(xiàn)代推斷統(tǒng)計(jì)學(xué)38

古典記錄統(tǒng)計(jì)學(xué)形成期間大致在17世紀(jì)中葉至19世紀(jì)中葉。到概率論被引進(jìn)之后，才逐漸成為一項(xiàng)成熟的方法。拉普拉斯發(fā)展了概率論的研究；推廣了概率論在統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用；明確了統(tǒng)計(jì)學(xué)的大數(shù)法則；進(jìn)行了大樣本推斷的嘗試。一、古典記錄統(tǒng)計(jì)學(xué)39高斯建立最小二乘法；發(fā)現(xiàn)高斯分布。40

近代描述統(tǒng)計(jì)學(xué)形成期間大致在19世紀(jì)中葉至20世紀(jì)上半葉。這種“描述”特色由研究生物進(jìn)化的學(xué)者們提煉而成，因此歷史上稱他們?yōu)樯锝y(tǒng)計(jì)學(xué)派。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)