《简单随机抽样》PPT课件

问题提出1.我们生活在一个数字化时代，时刻都在和数据打交道，例如，产品的合格率，农作物的产量，商品的销售量，电视台的收视率等.这些数据常常是通过抽样调查而获得的，如何从总体中抽取具有代表性的样本，是我们需要研究的课题.2.要判断一锅汤的味道需要把整锅汤都喝完吗？应该怎样判断？3.将锅里的汤“搅拌均匀”，品尝一小勺就知道汤的味道，这是一个简单随机抽样问题，对这种抽样方法，我们从理论上作些分析.统计统计学:统计的基本思想:用样本估计总体，即通常不直接去研究总体，而是通过从总体中抽取一个样本，根据样本的情况去估计总体的相应情况。研究客观事物的数量特征和数量关系，它是关于数据的搜集、整理、归纳和分析方法的科学。总体：所要考察对象的全体。个体：总体中的每一个考察对象。样本：从总体中抽取的一部分个体叫做这个总体的一个样本。样本容量：样本中个体的数目。抽样分为不放回抽样和放回抽样两种情况．当我们逐个地从总体中抽取个体时，如果每次抽取的个体不再放回总体，这种抽样叫做不放回抽样；如果每次抽取一个个体后，先将它放回总体，然后再抽取一个个体，这种抽样叫做放回抽样．1、妈妈为了知道饼熟了没有，从刚出锅的饼上切下一小块尝尝，如果这一小块饼熟了，那么可以估计整张饼也熟了.请看下面几个例子：2、环境监测中心为了了解一个城市的空气质量情况，会在这个城市中分散地选定几个点，从各地点采集数据，对这些数据进行分析，就可以估计整个城市的空气质量．3、农科站要了解农田中某种病虫害的灾情，会随意地选定几块地，仔细检查虫卵数，然后估计一公顷农田大约平均有多少虫卵，会不会发生病虫害．以上几个例子都不适宜做普查，而需要做抽样调查．候选人预测结果（%）选举结果（%）Landon5738Roosevelt43624、在1936年美国总统选举前，一份颇有名气的杂志的工作人员做了一次民意测验，调查兰顿和罗斯福中谁将当选下一届总统。为了了解公众意向，调查者通过电话簿和车辆登记簿上的名单给一大批人发了调查表（在1936年电话和汽车只有少数富人拥有），通过分析收回的调查表，显示兰顿非常受欢迎。于是此杂志预测兰顿将在选举中获胜。实际选举结果正好相反，最后罗斯福在选举中获胜。其数据如下：为了使被抽查的样本能更好地反映总体，那么样本应该具备什么要求？（1）具有代表性；（2）不偏向总体中的某些个体。(2)第二次抽取时,余下每个学生被选到的机会是多少？111(3)第三次抽取时，余下的每个学生被选到的机会是多少？引例101121简单随机抽样的特点：（1）它要求被抽取样本的总体个数N是有限的；（3）它是从总体中逐个地进行抽取；（4）它是一种不放回抽样；（5）它的每个个体入样的可能性均为n/N.简单随机抽样一般地,设一个总体含有N个个体，从中逐个不放回地抽取n个个体作为样本(n≤N).如果每次抽取时各个个体被抽到的机会都相等,就称这种抽样为简单随机抽样．（2）样本数n小于等于样本总体的个数N；判断：下列抽样方式是否属于简单随机抽样？为什么?（1）从无限多个个体中抽取100个个体作样本；（2）盒子里共有80个零件，从中选出5个零件进行质量检测。在抽样操作时，从中任意拿出一个零件进行质量检测后，把它放回盒子再抽取下一个。简单随机抽样两种常见的实施简单随机抽样的办法1．抽签法抽签法的步骤:把总体中的N个个体编号,把号码写在号签上,将号签放在一个容器中,搅拌均匀后,每次从中抽取一个号签,连续抽取n次,就得到一个容量为n的样本.第三步：将取出的n个号签上的号码所对应的n个个体作为样本.第二步：准备N个号签分别标上这些编号,将号签放在容器中搅拌均匀后,每次抽取一个号签,不放回地连续取n次;优点：抽签法能够保证每个个体入选样本的机会都相等抽签法的优缺点：缺点：(1)当总体中的个体数较多时，制作号签的成本将会增加，使得抽签法的成本高（费时，费力）(2)号签很多时，把它们均匀搅拌就比较困难，结果很难保证每个个体入选样本的可能性相等，从而使产生坏样本（即代表性差的样本）的可能性增加2．随机数表法两种常见的实施简单随机抽样的办法随机数表：若一数表满足下列性质：②表中每个位置上出现各个数字的机会都是相等的．①表中共随机出现0,1,2,，9这十个数字；则称此表为随机数表．说明：(1)随机数还可用计算机产生。(2)随机数表并不是唯一的，只要符合以上两性质即可例:要考察某公司生产的500克袋装牛奶的质量是否达标，准备从800袋牛奶中抽取60袋进行检验，请设计一个抽取的方法。步骤：第二步：在随机数表中任选一个数，如选出第8行第7列的数字7：第三步：从选取的数7开始向右读（也可向其它方向），得到一个三位数785，因为785799，说明号码785在总体内，将它取出；继续向右读，得到916，由于916799，将它去掉，按照这种方法继续向右读，又取出567，199，507，…，依次下去，直到样本的60个号码全部取出。这样我们就得到了一个容量为60的样本。2.随机数法随机数表法抽样的步骤：②选定开始数字随机地选取一数字作为开始数字，选定后，应指明所在的纵横位置.③获取样本号码从开始数字算起,向左或右、或上或下等方向读取数字，从而获得样本号码（在这里注意，样本号码不应超过总体中的个体号码，否则舍去；样本号码不得重复，否则舍去，直到选够号码）.④按所得的号码抽取样本.①将总体中的个体编号(即编数字号：一般地，100个个体的编号应为00,01,02,03,,99,以便于使用随机数表）．例1人们打桥牌时,将洗好的扑克牌随机确定一张为起始牌,这时按次序搬牌时,对任何一家来说,都是从52张牌中抽取13张牌,问这种抽样方法是否是简单随机抽样?例2从20名学生中要抽取5名进行问卷调查,写出抽取样本的过程.解:总体和样本数目较小,可采用抽签法进行,抽取过程如下:①先将20名学生进行编号,从1编到20;②把号码写在形状、大小均相同的号签上;③将号签放在某个箱子中充分搅拌，然后依次不放回地逐个从箱子中取出5个号签,按这个号签上的号码取出样品,即得样本.例3假设要从100名学生中随机抽取10人参加一项科技活动，请用随机数法抽取，写出抽取过程.小结:1.简单随机抽样2.两种常见的实施简单随机抽样的办法(1)抽签法(2)随机数表法3、什么样的总体适宜用简单随机抽样？由于简单随机抽样适用于个体不太多的总体，那么当总体个数较多时，适宜采用什么抽取方法？新的抽样方法——系统抽样学校为了了解高二年级学生对教师教学的意见,打算从高二年级1000名学生中抽取50名学生进行调查.除了用简单随机抽样获取样本外,你能否设计其他抽样样本的方法?我们按照这样的方法来抽样:首先将这1000名学生从1开始进行编号,然后按号码顺序以一定的间隔进行抽取.由于,20501000间隔中随机地抽取一个号码,假如抽到的是6号,然后从第6号开始,每隔20个号码抽取一个,得到.986,,46,26,6这样,我们就得到一个容量为50的样本.这种抽样方法我们叫做系统抽样.当总体中的个体数较多时,将总体分成均衡的几个部分，然后按照预先定出的规则，从每一部分抽取一个个体，得到所需要的样本，这样的抽样叫做系统抽样.在上面的抽样中,由于在第1部分(个体编号1~20)中的起始号码是随机确定的,每个号码被抽到的概率都等于,201201201若采用简单随机抽样从这个总体中抽取一个容量为50的样本,那么每个个体被抽取的概率201100050P采用上面两种抽样方法时,每个个体被抽取的概率是相等的.在抽取第1部分的个体前,其他各部分中每个号码被抽取的概率也都是.所以的概率都是.就是说,在这个系统抽样中,每个个体被抽取系统抽样与简单随机抽样的联系在于:将总体均分后的每一部分进行抽样时,采用的是简单随机抽样.当总体中的个体数正好能被样本容量整除，可以用它们的比值作为进行系统抽样的间隔．如果不能整除，那应该怎么办，使在整个抽样过程中，每个个体被抽取的概率相等？可用简单随机抽样，先从总体中剔除余数部分的个体，使剩下的个体数能被样本容量整除，然后再按照系统抽样方法往下进行．1、适用于总体容量较大的情况3、是等可能抽样，每个个体被抽到的可能性都是n/N。系统抽样的特点：总体容量样本容量任一个个体NnP)(（1）先将总体的N个个体编号,按照随机抽样的方法编号,有时也可直接利用个体自身所带的号码,如学号、准考证号、门牌号等（2）确定分段间隔k，对编号进行分段，当N/n（n是样本容量）是整数时，取k=N/n；当N/n不是整数时，从总体中剔除一些个体，使剩下的总体中个体的个数N΄能被n整除，这时K=N΄/n，并将剩下的总体进行重新编号（4）按照一定的规则抽取样本,通常是将L加上间隔k得到第2个个体编号（L+k）,再加k得到第3个个体标号（L+2k）,依次进行下去,直到获取整个样本系统抽样的步骤：练习2.下列抽样中不是系统抽样的是（）A、从标有1—15号的15个球中，任选3个作样本，按从小号到大号排序，随机选起点i0，以后i0+5，i0+10（超过15则从1再数起）号入样B、工厂生产的产品，用传送带将产品送入包装车间前，检验人员从传送带上每隔5分钟抽一件产品进行检验C、搞某一市场调查，规定在商场门口随机抽一个人进行询问调查，直到调查到事先规定的调查人数为止D、电影院调查观众的某一指标，通知每排（每排人数相等）座位号为14的观众留下来座谈C例题.为了了解参加某种知识竞赛的1000名学生的成绩，打算从中抽取容量为50的样本。应采用什么抽取方法恰当？简述抽样过程？解析：（1）将每个人编号，由1至1000（2）由于50：1000=1：20，按编号顺序将号码等分为50段，每段20个，1至20为第1段（3）然后在第1段随机抽取一个号码，比如它是在第18号，那么可以从第18号起，每隔20个取一个号码（4）按编号，将18，38，58，…，978，998共50个号选出。这50个号对应的50个人成绩就组成了一个样本。例题.为了了解参加某种知识竞赛的1003名学生的成绩，打算从中抽取容量为50的样本。应采用什么抽取方法恰当？简述抽样过程？解析：（1）将每个人编号，由0001至1003（2）利用随机数表法找到3个号，将这3个人排除（3）重新编号0001至1000（4）按编号顺序将号码等分为50段，每段20个，0001至0020为第1段（5）在第1段中用简单随机抽样法抽得一个号码l（6）按编号，将l,20+l,40+l,……980+l共50个号选出。这10个号对应的10个人就组成了一个样本。思考：在这样的抽样过程中，每个个体被抽到的概率是否还相等？为什么？练习4：从N个编号中抽n个号码作样本，考虑用系统抽样方法，抽样间距为（）nNA、1][nND、][nNC、nB、C练习3:为了解1200名学生对学校某项教改试验的意见，打算从中抽取一个容量为30的样本，考虑采用系统抽样，则分段的间隔k为（）A.40B.30C.20D.12A