高等多元统计分析第一章-绪论

多元统计分析讲义(第一章)(总24页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《多元统计分析》Multivariate Statistical Analysis主讲：统计学院许启发（）统计学院应用统计学教研室School of Statistics2004年9月第一章绪论【教学目的】1．让学生了解什么是多元统计分析它的发展与现状；2．让学生了解多元统计分析的主要范畴、功能；3．回顾相关的矩阵理论和多元正态分布理论；4．阐述多元数据的表示方法。

【教学重点】1．从一元到多元的过度；2．多元正态理论及其相关命题。

§1 引言一、什么是多元统计分析在实践中，常会碰到需要同时观测若干指标的问题。

例如衡量一个地区的经济发展水平：总产值、利润、效益、劳动生产率等；在医学诊断中，有病还是无病，需做多项检测：血压、体温、心跳、白血球等①。

提出问题：如何同时对多个随机变量的观测数据进行有效的分析和处理有两种做法：分开研究；同时研究。

但前者会损失一定的信息量。

多元统计分析就是研究多个随机变量之间相互依赖关系以及内在统计规律的一门学科，利用其中的不同方法可对研究对象进行分类和简化。

二、多元统计分析的产生和发展1．1928年Wishert发表论文《多元正态总体样本协方差阵的精确分布》，是多元统计分析的开端；2．20世纪30年代，Fisher, Hotelling, 许宝碌等奠定了多元统计分析的理论基础；3．20世纪40年代，在心理学、教育学、生物学等方面有不少应用，但由于计算量大，发展受到限制；4．20世纪50年代中期，随着计算机的出现和发展，使多元分析方法在地质、气象、医学和社会学方面得到广泛应用；5．20世纪60年代，通过应用和实践又完善和发展了理论，使得它的应用范围更广；6．20世纪70年代初期，才在我国受到各个领域的极大关注，近30多年在理论上和应用上都取得了若干新进展。

多元统计分析知识点多元统计分析课件精品多元统计分析（1）题目:多元统计分析知识点目录第一章绪论 (1)§1.1什么是多元统计分析 ............................ 1 §1.2多元统计分析能解决哪些实际问题 .... 2 §1.3主要内容安排 ........................................ 2 第二章多元正态分布 .. (2)§2.1基本概念 ................................................ 2 §2.2多元正态分布的定义及基本性质 .. (8)1.（多元正态分布）定义 ..................... 92.多元正态变量的基本性质 ............... 10 §2.3多元正态分布的参数估计12(,,,)p X X X X '= (11)1.多元样本的概念及表示法 ............... 122. 多元样本的数值特征 ..................... 123.μ和 ∑的最大似然估计及基本性质.............................................................. 15 4.Wishart 分布 (17)第五章 聚类分析 (18)§5.1什么是聚类分析 .................................. 18 §5.2距离和相似系数 . (19)1．Q —型聚类分析常用的距离和相似系数 (20)2.R型聚类分析常用的距离和相似系数 (25)§5.3八种系统聚类方法 (26)1.最短距离法 (27)2.最长距离法 (30)3.中间距离法 (32)4.重心法 (35)5.类平均法 (37)6.可变类平均法 (38)7.可变法 (38)8.离差平方和法（Word方法） (38)第六章判别分析 (39)§6.1什么是判别分析 (39)§6.2距离判别法 (40)1、两个总体的距离判别法 (40)2.多总体的距离判别法 (45)§6.3费歇（Fisher）判别法 (46)1.不等协方差矩阵两总体Fisher判别法 (46)2.多总体费歇（Fisher）判别法 (51)§6.4贝叶斯（Bayes）判别法 (58)1.基本思想 (58)2.多元正态总体的Bayes判别法 (59)§6.5逐步判别法 (61)1.基本思想 (61)2.引入和剔除变量所用的检验统计量 (62)3.Bartlett近似公式 (63)第一章绪论§1.1什么是多元统计分析在自然科学、社会科学以及经济领域中，常常需要同时观察多个指标。

多元统计分析Mu1tivariateS⅛atisticaIAna1ysis一、课程基本信息学时：40学分：2.5考核方式：闭卷考试，平时成绩占30%,期末考试成绩占70%。

中文简介：随着电子计算机的普及和软件的发展，信息储存手段以及数据信息的成倍增长，多元分析的方法己广泛运用自然科学和社会科学的各个领域。

国内国外实际应用中卓有成效的成果，已证明了多元分析方法是处理多维数据不可缺少的重要工具，并日益显示出无比的魅力。

多元分析是现代统计学中重要而活跃的学科。

二、教学目的与要求《多元统计》为专业必修的技术课程。

通过本课程的学习，使学生系统地了解多元统计分析的基本概念和基本原理，掌握一些常用的多元统计思想和统计方法，学会处理常见的多元统计问题。

三、教学方法与手段1、教学方法（一）课堂讲授本课程是一门应用性较强的专业理论基础课程，每章在讲述理论的同时注意相应典型问题背景，尽量联系生产生活中的实际例子，重视模型的建立，每章内容结束后借助案例分析帮助理解模型的建立和方法的应用，重视培养学生解决实际问题的能力和应用计算机求解的计算能力。

精心设计多媒体电子教案，充分、恰当使用多媒体教学手段，算法步骤呈现出直观、形象、动态的特点，帮助学生更好地理解课程内容，利用课件呈现足够的案例及其建模、分析求解过程，开阔了学生的思路。

（二）课外作业课外作业的内容选择基于对基本理论的理解和熟练相关算法，培养建模能力和分析计算能力，平均每次完成课后2~4道题习题。

（三）考试考试采用闭卷的形式，考试范围应涵盖所有讲授内容，主要考查学生对基本概念,基本理论的理解，相关计算掌握程度，建模能力及综合运用能力。

题型由选择题和填空题计算题构成。

总评成绩：平时成绩（课外作业情况）占30%期末闭卷考试占70%2、教学手段在教学中采用多种教学手段。

（1）多媒体课件：本课程已制作了相应的多媒体演示课件，与传统板书相结合进行讲授。

（2）教学网站：目前校外有很多优秀的程序设计网站，可以指定学生在相关网站注册学习，既增加学生兴趣又可以提高学生在课外自主学习能力。

第一章绪论§1.1 什么是多元统计分析在工业、农业、医学、气象、环境以及经济、管理等诸多领域中，常常需要同时观测多个指标。

例如，要衡量一个地区的经济发展，需要观测的指标有：总产值、利润、效益、劳动生产率、万元生产值能耗、固定资产、流动资金周转率、物价、信贷、税收等等；要了解一种岩石，需观测或化验的指标也很多，如：颜色、硬度、含碳量、含硫量等等；要了解一个国家经济发展的类型也需观测很多指标，如：人均国民收入，人均工农业产值、人均消费水平等等。

在医学诊断中，要判断某人是有病还是无病，也需要做多项指标的体检，如：血压、心脏脉搏跳动的次数、白血球、体温等等。

总之，在科研、生产和日常生活中，受多种指标共同作用和影响的现象是大量存在的，举不胜举。

上述指标，在数学上通常称为变量，由于每次观测的指标值是不能预先确定的，因此每个指标可用随机变量来表示。

如何同时对多个随机变量的观测数据进行有效的统计分析和研究呢？一种做法是把多个随机变量分开分析，一次处理一个去分析研究；另一种做法是同时进行分析研究。

显然前者做法有时是有效的，但一般来说，由于变量多，避免不了变量之间有相关性，如果分开处理不仅会丢失很多信息，往往也不容易取得好的研究结果。

而后一种做法通常可以用多元统计分析方法来解决，通过对多个随机变量观测数据的分析，来研究变量之间的相互关系以及揭示这些变量内在的变化规律，如果说一元统计分析是研究一个随机变量统计规律的学科，那么多元统计分析则是研究多个随机变量之间相互依赖关系以及内在统计规律性的一门统计学科，同时，利用多元分析中不同的方法还可以对研究对象进行分类（如指标分类或样品分类）和简化（如把相互依赖的变量变成独立的或降低复杂集合的维数等等）。

在当前科技和经济迅速发展的今天，在国民经济许多领域中特别对社会经济现象的分析，只停留在定性分析上往往是不够的。

为提高科学性、可靠性，通常需要定性与定量分析相结合。

实践证明，多元分析是实现做定量分析的有效工具。

引论一、地球化学数据统计分析的作用与地位勘查地球化学数据的统计分析，简称为地球化学数据的统计分析，它是勘查地球化学的一个重要组成部分。

更广义的说，它是地质与统计数学相结合的产物。

在下面的论述中，其作用与地位是显而易见的。

“勘查地球化学是随着地球化学、地质学、数学、现代分析技术、计算机技术等学科的发展而逐步创建和完善起来的一门新兴的边缘学科”(吴锡生，1984)。

“地球化学图上显著的变化易被直观辨认。

但是地球化学数据中蕴藏的信息…并不见得都能够以一种易于被辨认的形式显示出来。

…总之数学方法既能够加强直观研究所做的判断，也能得出直观方法未能觉察的新情报”(谢学锦，1979)。

“勘查地球化学…用统计方法评价异常。

这项工作为地质中运用统计方法起到了积极的引路作用。

从某种意义上说，它为数学地质的创立起到了推动作用”(王世称等，1989)。

“地质数学(也称为数学地质)是运用数学理论和方法研究各种地质现象的数量关系和空间形式的科学。

数学地质通过以数学模型模拟地质现象和用于快速电子计算机实现复杂、大量的运算，正在引起地质科学的重大变革…”(于崇文，1980)。

但是，“使用电子计算机这一因素本身，并不能保证查明数据中隐藏的有地质意义的关系；不加思索的套用任何一种数学方法，而对该方法解决地质问题的能力和应用条件缺乏清晰的概念，反而回导致处理结果丧失地质意义。

”，因而“地球化学数据的处理和解释，是成功地应用勘查地球化学的最困难(也是最重要)的环节之一”(R．J．豪沃恩，1990)。

二、地球化学数据统计分析的对象和任务与其它地质学分支一样，地球化学数据统计分析的对象是各种不同层次的地质体，其任务是根据来自地质体的各种信息，采用一定的手段对这些信息作出分析归纳，从而对地质体作出一系列解释推断，最终为矿产资源开发、工农牧业生产和改善人类生存环境服务。

各地质学分支的差别在于所获取的信息种类不同，处理的方法也不同。

宏观地质工作者主要关心宏观地质信息，如岩石、矿床、矿石、矿物、蚀变等各种宏观现象，并利用定性描述手段对此作出分析归纳，达到预定的地质目的。