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第2章简单随机抽样;2.1简单随机抽样的概念;简单随机抽样的实施方法:将总体中的单元依次从1到N进行编号,然后利用抽签法或随机数法来进行简单随机抽样
抽签法:一般用于总体所含单元不多的情况,首先做N个签并依次写上1至N的号码,然后将签充分混合均匀,再一次抽取其中的n个签或逐个不放回地抽取n个签,则编号为这n个签上的号码的单元就构成一个简单随机样本;随机数法:产生n个在1,2,…,N中离散均匀分布的随机整数(舍去重复的或大于N的数),编号为这n个随机整数的单元就构成一个简单随机样本
(1)随机数骰子
(2)随机数表
简单随机抽样是其他抽样方法的基础,其理论最容易处理也最为成熟,在抽样理论中占有重要的地位;效率一般比较高,但当总体单元比较多时不容易实施,且有时精度不高;引理2.1.1从容量为N的总体中抽取一个容量为n的简单随机样本,则总体中每个特定单元的入样概率为n/N,总体中每两个特定单元的入样概率为
注:简单随机抽样是一种不放回的等概率抽样方法;引理2.1.2从容量为N的总体中抽取一个容量为n的简单随机样本,对总体中每个单元引入一个随机变量:
则:
其中:称为抽样比;2.2总体均值与总体总值的简单估计;指标Y的总体总值为
指标Y的样本总值为
指标Y的总体方差为
指标Y的样本方差为;显然有:;如果还有一个指标X,N个总体单元的指标值为,n个样本单元的指标值为
指标X的总体均值和样本均值分别为
指标X的总体总值和样本总值分别为;指标X的总体方差和样本方差分别为:
指标Y与X的总体协方差为
指标Y与X的样本协方差为;同样有:;在简单随机抽样中,称为总体均值的简单估计量,称为总体总值的简单估计量
定理2.2.1在简单随机抽样中,分别是的无偏估计量,即
定理2.2.2在简单随机抽样中,估计量的方差分别为;注1:的精度随着样本量的增加而提高,随着总体方差即总体变异程度的增加而降低
注2:1-f称为有限总体校正系数(finitepopulationcorrection,简记为fpc),当抽样比f很小时,1-f就接近于1,这样抽样比对??精度就没有直接影响;一般地,当抽样比小于5%,甚至小于10%时,fpc可以忽略不计,即认为1-f为1;事实上略去fpc的影响是使高了一些
注3:中的一般是未知的,因此需要通过样本进行估计;定理2.2.3在简单随机抽样中,样本方差是总体方差的无偏估计量,样本协方差是总体协方差的无偏估计量
推论2.2.1在简单随机抽样中,
是的无偏估计量
是的无偏估计量
注:把分别作为的估计量,都称为标准差估计量;当n充分大时,可以认为:
的置信度为的近似置信区间的两个端点为:
的置信度为的近似置信区间的两个端点为:
它们分别可以用
来估计;书上P36例2-3
例1为估计某中学200名新生的平均身高,用简单随机抽样的方法抽取10名进行测量,得数据如下:158,149,156,153,160,151,157,145,152,159(单位为cm),求平均身高的置信度为90%的置信区间。
例2从一个有14848户居民的某区中抽取一个30户的简单随机样本,样本中每户的人数为:5,6,3,3,2,3,3,3,4,4,3,2,7,4,3,5,4,4,3,3,4,3,3,1,2,4,3,4,2,4,试估计该区居民总数及其标准差。;习题2.5,2.6;2.3总体比例的估计;在简单随机抽样中,用作为的估计量,用作为的估计量
定理2.3.1在简单随机抽样中,是的无偏估计量,是的无偏估计量,即
定理2.3.2在简单随机抽样中,估计量的方差分别为
其中;定理2.3.3在简单随机抽样中,
是的无偏估计量
是
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