非参数统计讲义

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1、非参数统计讲义——沈思第一章绪论本章主要内容：1．非参数方法介绍2．预备知识第一节非参数方法介绍一．非参数方法的概念和实例复习参数方法定义：设总体X的分布函数的形式是已知的，而未知的仅仅是分布函数具体的参数值，用样本对这些未知参数进行估计或进行某种形式的假设检验，这类推断方法称为参数方法。先来看两个实例。例1.1供应商供应的产品是否合格？某工厂产品的零件由某个供应商供应。合格零件标准长度为（8.5±0.1）cm。这也就是说合格零件长度的中心位置为8.5cm，允许误差界为0.1cm，即长度在8.4－8.6cm之间的零件是合格的。为评估近年来供应

2、的零件是否合格，随机抽查了n=100个零件，它们的长度数据X见第一章附表1.1。解答：根据我们已学过的参数统计的方法，如何根据数据来判断这批零件合格否？用参数数据分析方法，在参数统计中，运用得最多的是正态分布，所以考虑假设供应商供应的零件长度X服从正态分布，即～其中两个参数均未知，但可用样本均值估计，样本方差估计。由已知的数据计算可得：零件的平均长度，即样本均值为=8.4958cm，样本标准差为s=0.1047cm。则零件合格的可能性近似等于这个说明：约有三分之一的零件不合格，该工厂需要换另一个供销商了。但这个结论与实际数据符不符合呢？这是我

3、们要思考的问题。我们可以对数据做一个描述性分析，先对这100个样本数据做一个频率分布。观察到：在这100个零件中有91个零件的长度在8.4cm～8.6cm之间，所以零件合格的比例为91%，超过66％很多！统计分析的结论与数据不吻合的！这是什么原因呢？我们可以作出数据的直方图来分析数据的分布情况。由图知，该数据的总体不是近似服从正态分布的！所以我们对于数据的总体分布的假设错了！问题就出在假设总体是正态分布上！继续看直方图，能否很容易就观察出来它大概是什么分布呢？答案是不易看出，所以试图先确定数据的分布函数，再利用参数的方法来分析是不太容易的。1

4、3非参数统计讲义——沈思例1.2哪一个企业职工的工资高？这里有22名职工的工资情况，其中的12名职工来自企业1，另外的10名职工来自企业2。他们的工资（单位：千元）如附表1.2。仅从数据来看，显然企业1职工的工资较高。根据我们已学过的参数统计的方法，这个问题用什么方法来解决呢？（提问）采用参数数据分析方法，假设企业1和企业2职工的工资分别服从正态分布和，则该问题转化为假设检验问题：，即两样本t检验。计算可得，检验统计量的值t=1.282。若取α＝0.05，其临界值为，不能拒绝原假设，即认为二者没有区别；若取α＝0.10，其临界值为，仍不能拒绝

5、原假设！计算p值得到的结论也一样。这个统计分析的结论显然与数据不吻合！之所以有问题，就是因为假设职工的工资服从正态分布的缘故。一般来说，工资、收入等的分布是不对称的，并且有一部分人的工资比较高，所以分布的右边有较长的尾巴。对于以上的这样的问题，若想用参数数据的分析方法，就不能再假设总体服从正态分布，必须给它们赋一个较合理的分布函数，做到这点对于很多实际问题上是难度比较大的。除了这个办法之外，我们还可以用另外的处理办法，例如，非参数统计、参数和非参数方法相结合等等。这门课，我们主要讨论非参数方法。二．非参数统计方法特点1．非参数统计方法通常称为

6、“分布自由”的方法，即非参数数据分析方法对产生数据的总体的分布不做假设，或者仅给出很一般的假设，例如连续型分布、对称分布等一些简单的假设，结果一般有较好的稳定性。所以适用范围非常宽泛。在经典的统计框架下，正态分布一直是最引人注目的，但是对总体的分布不是随便做出来的，如以上两例，盲目地做出正态分布的假设有时候是起反作用的。当数据的分布不是很明确，特别当样本含量不大，几乎无法对分布作推断的时候，此时使用参数方法就有一定的风险，我们就可以考虑用非参数的方法。但要注意，非参数方法是与总体分布无关，而不是与所有分布无关！2．非参数统计可以处理所有类型的

7、数据。我们知道，统计数据按照数据类型可以分为两大类：定性数据和定量数据。一般地，参数统计是处理定量数据，如果所收集到的数据不符合参数模型的假定，比如：数据只有顺序，没有大小，则很多参数模型无能为力，此时只能尝试非参数方法。例如：研究急性白血病患儿血液中血小板数与出血症状之间的关系。血小板数可用数据衡量，但出血症状则只能分为：明显、较明显、有出血点和无这4类。类似于这样的“等级资料”，参数方法没辙，可用非参数方法中的Spearman等级相关方法来做。13非参数统计讲义——沈思3．在不知道总体分布的情况下，如何利用数据所包含的信息呢？一组数据最基

8、本的信息就是次序。非参数统计就是利用这个最基本的信息。如果把数据点按从小到大的次序排队，每一个具体数目都有它在整个数据中的位置，这称为该数据的秩（rank）。非参数