第 1 讲

什么是参数估计?

同一个虚拟总体,认识均值、比例和方差三类参数

复习:什么是参数?什么是统计量?

选择要估计的总体参数:

某高校共有 20,000 名学生。我们以其中10,000名男生的身高为例,认识三类总体参数。

研究对象:总体

全校所有男生

学校有20,000名学生,但我们要研究的是其中的男生,因此总体不是全校全部学生。

我们要知道的量:总体参数

μ=∑i=1NxiN\mu=\frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{N}x_{i}}{N}

μ:总体中全部男生的平均身高。它是一个固定但通常未知的总体参数。

与之对应:从总体中随机抽取部分男生,计算样本均值 x̄,它是样本统计量。
μ 与 x̄ 分别由哪一部分数据计算得到?

抽取样本,计算样本统计量

选择要估计的总体参数:

无法逐一测量全校所有男生时,可以随机抽取一部分男生,计算对应的样本统计量。

虚拟总体中的抽样过程(400个图标作示意)

浅灰色表示未抽中;深蓝色表示本次抽中的学生。图标仅作示意,不代表全体10,000名男生。

从样本数据得到统计量

xˉ=∑i=1nxin\bar{x}=\frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{n}x_{i}}{n}
样本量
—
样本身高合计
—
样本均值 x̄
—

点击“开始随机抽样”,观察样本统计量如何产生。

样本均值 x̄ 由样本计算。重新抽样时,统计量可能发生变化。

用样本统计量估计总体参数

选择要估计的总体参数:

得到样本统计量后,可以用它推断未知的总体参数。参数估计有两种基本形式:点估计和区间估计。

已知:样本统计量

尚未抽样

样本均值 x̄

未知:总体参数

μ = ?

全校男生平均身高

参数估计:利用样本统计量,对未知总体参数进行推断。

① 点估计:给出一个数值

μ^=xˉ\hat{\mu}=\bar{x}

尚未抽样

用样本平均身高估计总体平均身高。

② 区间估计:给出一个范围

xˉ±Δ\bar{x}\pm\Delta

区间估计 = 点估计 ± 误差限(Δ)

请先抽样

本例假定误差限 Δ = 3 cm(仅为教学演示设定,并非计算所得)。在点估计的基础上加减该误差限,得到区间下限和上限。误差限的计算方法将在后续学习。

  • 均值:±3 cm
  • 比例:±8个百分点
  • 方差:±12 cm²

估计值与模拟总体真值

课堂小结:抽取样本 → 计算统计量 → 估计总体参数。

均值、比例、方差都可以估计;点估计给出一个数值,区间估计在点估计的基础上加减误差限 Δ,形成一个范围。误差限如何确定将在后续学习。这里的区间仅为概念示意,不是95%置信区间。