推論統(tǒng)計學 · 減熵增長(第0篇)

引子

有人說:“成功的人是通過不斷投資在大概率獲勝的事情上而取得成功的谣膳∷萁郑”
凡人不是神克懊,哪怕是股神巴菲特统捶、首富比爾蓋茨也不能預測明天。
蠢人相信占卜沃粗,稍有了解就會發(fā)現連《周易》也只是一種推演概率粥惧,無法就具體的事情做出準確的判斷;凡人拼命努力最盅,相信雖然努力不一定成功突雪,但不努力一定沒機會成功;而聰明人會在懂得概率統(tǒng)計的前提下涡贱,在最可能贏的事情上努力咏删。
無論哪一種人,我們的人生都離不開概率问词,所以我要學習統(tǒng)計學督函。

Summary

推論統(tǒng)計學在維基百科的定義是:在對樣本數據進行描述的基礎上,對統(tǒng)計總體的未知數量特征做出以概率形式表述的推斷激挪。 更概括地說辰狡,是在一段有限的時間內,通過對一個隨機過程的觀察來進行推斷的垄分。

  • 樣本分布(Sample distribution) V.S. 抽樣分布(Sampling distribution)
  • 中心極限定理(Central Limit Theorem)
  • 置信區(qū)間(Confidence interval)
  • 精確度V.S.準確度(Precision V.S. Accuracy)

1.樣本分布(Sample distribution) V.S. 抽樣分布(Sampling distribution)

理論上說如果我們能輕松獲得全部的數據宛篇,并很容易進行統(tǒng)計分析,或許統(tǒng)計學不會引入樣本的概念薄湿。但實際上叫倍,我們要么無法獲得全部數據偷卧,要么拿到那么多的數據難以統(tǒng)計分析,所以樣本的概念是統(tǒng)計學的基礎吆倦。
這兩個概念的英文很容易混淆听诸,好在中文的表達給了我們線索。樣本分布是研究一個樣本的情況逼庞,而抽樣分布研究的是多個樣本的情況蛇更。換言之樣本分布是幫助我們研究樣本的數據特征瞻赶,而抽樣分布是幫助我們研究整體的數據特征赛糟。抽樣分布之所以能代表整體,是因為多個樣本能夠分擔個別樣本偏離整體特征的風險砸逊。

作者語:化繁為簡璧南,從小處著眼研究整體情況是統(tǒng)計學很重要的研究思路。

2.中心極限定理(Central Limit Theorem)

維基百科對中心極限定理的解釋是:大量相互獨立的[隨機變量]师逸,其均值的分布以[正態(tài)分布]為[極限]司倚。
這個解釋不容易懂,拆解開來:
(1)前提:在推論統(tǒng)計學中應該定義為相互獨立的樣本篓像,為了保證這里說的相互獨立动知,樣本要滿足兩個要求:樣本數量>30 + 樣本數量<整體的10%;
(2)定理解釋:抽樣分布符合正態(tài)分布员辩,以整體的平均值作為抽樣分布的平均值盒粮,以整體分布的標準差/(根號下樣本大小)作為抽樣分布的標準差。

作者語:中心極限定理幫我們建立了多個樣本和整體之間的聯(lián)系奠滑,這個聯(lián)系的規(guī)律是丹皱,樣本大小有上下限,在此范圍內樣本大小越大宋税,抽樣分布越能反應整體的數據特征摊崭。

3.置信區(qū)間(Confidence interval)

無論抽樣如何科學,我們也無法相信它和整體一模一樣杰赛,就像世界上無法存在兩片一樣的葉子呢簸。如果我們根據抽樣的數據特征,擴展到某一個范圍乏屯,那么整體的數據特征落在該范圍內的可能性就大大增加了根时。
根據中心極限定理,由于抽樣分布一定符合正態(tài)分布(與整體分布是否是正態(tài)分布無關)瓶珊,所以可以推導出置信區(qū)間的公式:
抽樣分布的平均值 +/- 標準正態(tài)分布Z值*抽樣分布的標準差/(根號下樣本大小)

作者語:這是一個了不起的發(fā)明啸箫,它建立了準確和概率之間的聯(lián)系。我們無法準確預測未來伞芹,但是我們可以在統(tǒng)計學的基礎上科學的預測未來發(fā)生某事的概率忘苛,就像每天大家都使用的天氣預報一樣蝉娜。

4.精確度V.S.準確度(Precision V.S. Accuracy)

準確度和精度大多數時候是一對矛盾的概念,準確度是指整體的數據特征是否在我們給出的置信區(qū)間內扎唾,而精確度是指我們置信區(qū)間的大小召川。
舉個例子,如果一個人打把胸遇,我們猜它可能打了多少環(huán)(范圍是0-100環(huán))荧呐。如果你希望有較高的準確度,我們要猜的范圍越大越好纸镊,極端情況下倍阐,如果你說應該是在0-100環(huán)之間,你一定正確逗威;但這對我們的學習研究沒有意義峰搪,因為在準確度之外我們還要兼顧精確度,也就是說同時還希望我們猜測的范圍越小越好凯旭。

作者語:那有沒有辦法讓“魚和熊掌得兼”呢概耻?是有的,那就是在允許的范圍內增大樣本大小罐呼。樣本大小如果增加了鞠柄,那么置信區(qū)間會減小,這就意味著精確度提升嫉柴,但同時準確度沒有被犧牲厌杜。

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