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概率論與數(shù)理統(tǒng)計(第九版)(英文版)
本書是為工程、物理等專業(yè)本科低年級學生準備的入門教材。書中內(nèi)容涉及簡介、數(shù)據(jù)的組織與描述、概率、概率分布、概率密度、抽樣分布、均值、方差、遞歸分析、方差分析、析因?qū)嶒、非參?shù)檢驗、質(zhì)量改進計劃統(tǒng)計、可靠性和生命周期應用,內(nèi)容全面、編排合理,各章之間的銜接較為密切,附錄中還提供了大量的常用統(tǒng)計表。全書用豐富的例子詳細說明每一個概念,而省略了不必要的理論證明,例子中的數(shù)據(jù)大多來自作者的親身經(jīng)歷及實際的案例。
* 給出了大量的新示例。多數(shù)示例均基于*的工程或科學數(shù)據(jù),強化了統(tǒng)計學的應用。 * 更為強調(diào)P值。在幾個新示例和解釋中,給出了示例P值的新圖形。 * 給出了使用R軟件的詳細內(nèi)容。全書的許多示例中均包含了R命令。 * 強調(diào)了重要公式,弱化了計算公式。書中,計算公式通常僅出現(xiàn)在易被忽略的各節(jié)末尾,應用中通常僅給出所需要的重要公式。 * 22和23設計的可視化表示。做了主要修訂的13.3節(jié)現(xiàn)在已自成體系,教師可在課程末尾的兩次或三次授課時,講授這些內(nèi)容。 * 基于新數(shù)據(jù)的練習。許多練習的數(shù)據(jù)已做更新,可幫助學生深入了解統(tǒng)計學在工程中的應用。 * 示例已進行編號。每章中的示例,都已編號。 前 言 本書的目的是為工程和物理科學等專業(yè)的學生介紹概率論和數(shù)理統(tǒng)計的知識。書中,每章以簡介開始,以一組統(tǒng)計指南結(jié)束,統(tǒng)計指南中給出了正確應用統(tǒng)計過程和應避免的錯誤。章末給出了重點術(shù)語。書中還以加框的方式給出了重要公式、定理和規(guī)則。 書中的概念和統(tǒng)計方法明朗且清晰。詳細介紹了概率論及一些基本分布,重點在于讓學生理解置信區(qū)間的意義及統(tǒng)計假設檢驗的邏輯思想。置信區(qū)間是進行推理的主要步驟。各個示例中詳細描述了置信區(qū)間的屬性及其解釋。每個應用中,假設檢驗的步驟清晰且一致。同時,許多示例中給出了P值的解釋和計算過程。 與前幾版相比,新版中添加了多個數(shù)據(jù)集和示例,給出了科學研究中統(tǒng)計的應用。新數(shù)據(jù)集和原有數(shù)據(jù)集,都是作者在咨詢活動結(jié)束后,或與科研人員和工程技術(shù)人員探討統(tǒng)計問題后,根據(jù)需要加入的。來自某些企業(yè)的數(shù)據(jù)已做了簡化,但仍然保留了演示統(tǒng)計方法和歸納推理的所有特性。 今天,百分位數(shù)和概率的計算,以及統(tǒng)計分析的計算,已由此前的查表方式轉(zhuǎn)為軟件計算方式。統(tǒng)計軟件包的廣泛采用,要求學生至少會使用一種統(tǒng)計軟件。這里建議學生使用軟件來分析較大的樣本,并進行回歸分析。除了使用MINITAB軟件進行描述的幾個已有習題外,書中還在許多示例中使用了R語言。這些新內(nèi)容要求學生掌握免費軟件R的基礎知識,詳見附錄C。 第九版的新特點 ? 給出了大量的新示例。書中包含了許多新示例。多數(shù)示例均基于最新的工程或科學數(shù)據(jù),因此強化了根據(jù)應用來介紹統(tǒng)計學的內(nèi)容。 ? 更為強調(diào)P值。在幾個新示例和解釋中,給出了示例P值的新圖形。 ? 給出了使用R軟件的詳細內(nèi)容。全書的許多示例中均包含了R命令。因此,學生在閱讀示例時,很容易在自己的計算機上檢驗計算結(jié)果。 ? 強調(diào)了重要公式,弱化了計算公式。書中,計算公式通常僅出現(xiàn)在易被忽略的各節(jié)末尾。應用中通常僅給出所需要的重要公式。學生可用自己的軟件檢驗結(jié)果。 ? 22和23設計的可視化表示。二級析因設計在威斯康星大學的工程統(tǒng)計教學中,已有50年的傳統(tǒng)。工程專業(yè)的學生必須了解:⑴如何一次系統(tǒng)地改變幾個輸入變量,⑵如何解釋交互作用。做了主要修訂的13.3節(jié)現(xiàn)在已自成體系,教師可在課程末尾的兩次或三次授課時,講授這些內(nèi)容。 ? 基于新數(shù)據(jù)的練習。許多練習的數(shù)據(jù)已做更新。這些內(nèi)容可幫助學生提升和強化統(tǒng)計學在工程中的應用。 ? 示例已進行編號。每章中的示例,都已編號。 本書得到了大學學生和企業(yè)員工的檢驗。全書適用于兩學期或三學季的課程教學,每周授課三次。本書也可作為一學期的教材,這時教師可選擇一些主題進行講授,重點在于強調(diào)理論或應用。作者在一學期的教學中,主要介紹前7章、直線回歸和析因設計的圖形表示等內(nèi)容。 為了讓學生大致了解統(tǒng)計學,第2章介紹了描述統(tǒng)計;第3章至第6章簡要介紹了概率基本知識、總體變化建模的流行分布、統(tǒng)計推理的基本方法等;第11章至第13章介紹了試驗設計和回歸的一些基本或高級主題;第14章介紹了非參數(shù)檢驗和擬合度檢驗;第15章介紹了質(zhì)量改進的主要統(tǒng)計思想;第16章介紹了可靠性和壽命模型擬合。 閱讀本書時,要求學生掌握積分學的基本知識,尤其是第5章的基本分布理論章節(jié)和第6章的某些小節(jié)。 在一學期的課程中,學習重點是最小二乘法和直線擬合。時間充裕時,還要掌握兩個預測變量和二級析因設計的內(nèi)容。13.3節(jié)自成體系,可在兩學時或三學時內(nèi)講完。 對于數(shù)學基礎不牢固的讀者,或兩學期才能學完本書的讀者,這里建議要仔細閱讀關(guān)于期望(5.10節(jié))、正態(tài)理論分布(6.5節(jié))、矩量母函數(shù)(5.11節(jié))及它們在分布理論中的作用(6.6節(jié))等內(nèi)容。 不論讀者的層次或課時的長短,這里都建議授課人員要以講授概率和數(shù)理統(tǒng)計的基礎知識和應用為主。 一學期課程介紹概率論和數(shù)理統(tǒng)計的內(nèi)容,重點是數(shù)理統(tǒng)計的基本應用 第一學期課程介紹概率論的開發(fā)工具和一些統(tǒng)計推論 第1章,尤其是1.6節(jié) 第1章,尤其是1.6節(jié) 第2章 第2章 第3章 第3章 第4章,4.4~4.7節(jié) 第4章,4.4~4.7節(jié),4.8節(jié)(幾何負二項式) 第5章,5.1~5.4節(jié),5.6節(jié),5.12節(jié) 5.10節(jié),選講關(guān)于聯(lián)合分布、獨立、線性組合的均值和方差的例子 第5章,5.1~5.4節(jié),5.6節(jié),5.12節(jié) 5.5節(jié),5.7節(jié),5.8節(jié)(伽馬,貝塔) 5.10節(jié),聯(lián)合分布、獨立期望和線性組合矩 第6章,6.1~6.4節(jié) 第6章,6.1~6.4節(jié) 6.5~6.7節(jié)(表示、矩量母函數(shù)、轉(zhuǎn)換) 第7章,7.1節(jié)至7.7節(jié) 第7章,7.1~7.7節(jié) 第8章 第8章 第9章(可跳過) 第9章(可跳過) 第10章,10.1~10.4節(jié) 第10章,10.1~10.4節(jié) 第11章,11.1~11.2節(jié) 11.3節(jié)和11.4節(jié)的示例 第13章,13.3節(jié),22和23設計 時間充裕時可講授13.1節(jié) 書中編號以W結(jié)束的任何表格,可從如下網(wǎng)址下載: http://www.pearsonglobaleditions.com/Johnson 感謝MINITAB公司、SAS公司允許我們使用其軟件包中的命令和輸出,關(guān)于R軟件的詳細介紹見附錄C。 特別感謝為本書提供數(shù)據(jù)集的人員,這些數(shù)據(jù)集對學生了解具體的工程問題非常重要。 感謝如下人員對本書的評閱: Kamran Iqbal,阿肯色大學小石城校區(qū) Young Bal Moon,雪城大學 Nabin Sapkota,中佛羅里達大學 Kiran Bhutani,美國天主教大學 Xianggui Qu,奧克蘭大學 Christopher Chung,休斯頓大學 Richard A. Johnson Richard A. Johnson(理查德·A·約翰遜), 美國威斯康星大學教授, 長期從事數(shù)學領域的教學與研究工作, 發(fā)表論文多篇, 出版教材5部, 專著多部, 在數(shù)學教學與研究領域成果豐碩。
Preface 7
前言 Chapter 1 Introduction 11 第1章 簡介 1.1 Why Study Statistics? 11 1.1 學習數(shù)理統(tǒng)計的意義 1.2 Modern Statistics 12 1.2 現(xiàn)代數(shù)理統(tǒng)計 1.3 Statistics and Engineering 12 1.3 數(shù)理統(tǒng)計與工程 1.4 The Role of the Scientist and Engineer in Quality Improvement 13 1.4 科研人員和工程技術(shù)人員在質(zhì)量改進中的角色 1.5 A Case Study: Visually Inspecting Data to Improve Product Quality 13 1.5 案例分析:視覺檢查數(shù)據(jù),改進產(chǎn)品質(zhì)量 1.6 Two Basic ConceptsPopulation and Sample 15 1.6 兩個基本概念:總體與樣本 Review Exercises 20 復習題 Key Terms 21 重點術(shù)語 Chapter 2 Organization and Description of Data 22 第2章 數(shù)據(jù)的組織與描述 2.1 Pareto Diagrams and Dot Diagrams 22 2.1 帕累托圖和點圖 2.2 Frequency Distributions 24 2.2 頻數(shù)分布 2.3 Graphs of Frequency Distributions 27 2.3 頻數(shù)分布圖 2.4 Stem-and-Leaf Displays 31 2.4 莖葉圖 2.5 Descriptive Measures 34 2.5 描述統(tǒng)計 2.6 Quartiles and Percentiles 39 2.6 四分位數(shù)和百分位數(shù) 2.7 The Calculation of x and s 44 2.7 和s的計算 2.8 A Case Study: Problems with Aggregating Data 49 2.8 案例分析:聚合數(shù)據(jù)問題 Review Exercises 52 復習題 Key Terms 54 重點術(shù)語 Chapter 3 Probability 56 第3章 概率 3.1 Sample Spaces and Events 56 3.1 樣本空間和事件 3.2 Counting 60 3.2 統(tǒng)計 3.3 Probability 67 3.3 概率 3.4 The Axioms of Probability 69 3.4 概率公理 3.5 Some Elementary Theorems 72 3.5 一些基本的定理 3.6 Conditional Probability 78 3.6 條件概率 3.7 Bayes Theorem 84 3.7 貝葉斯定理 Review Exercises 91 復習題 Key Terms 93 重點術(shù)語 Chapter 4 Probability Distributions 94 第4章 概率分布 4.1 Random Variables 94 4.1 隨機變量 4.2 The Binomial Distribution 98 4.2 二項分布 4.3 The Hypergeometric Distribution 103 4.3 超幾何分布 4.4 The Mean and the Variance of a Probability Distribution 107 4.4 概率分布的均值和方差 4.5 Chebyshevs Theorem 114 4.5 切比雪夫定理 4.6 The Poisson Distribution and Rare Events 118 4.6 泊松分布和稀有事件 4.7 Poisson Processes 122 4.7 泊松過程 4.8 The Geometric and Negative Binomial Distribution 124 4.8 幾何和負二項分布 4.9 The Multinomial Distribution 127 4.9 多項分布 4.10 Simulation 128 4.10 仿真 Review Exercises 132 復習題 Key Terms 133 重點術(shù)語 Chapter 5 Probability Densities 134 第5章 概率密度 5.1 Continuous Random Variables 134 5.1 連續(xù)隨機變量 5.2 The Normal Distribution 140 5.2 正態(tài)分布 5.3 The Normal Approximation to the Binomial Distribution 148 5.3 二項分布的正態(tài)近似 5.4 Other Probability Densities 151 5.4 其他概率密度 5.5 The Uniform Distribution 151 5.5 均勻分布 5.6 The Log-Normal Distribution 152 5.6 對數(shù)正態(tài)分布 5.7 The Gamma Distribution 155 5.7 伽馬分布 5.8 The Beta Distribution 157 5.8 貝塔分布 5.9 TheWeibull Distribution 158 5.9 威布爾分布 5.10 Joint DistributionsDiscrete and Continuous 161 5.10 聯(lián)合分布離散與連續(xù) 5.11 Moment Generating Functions 174 5.11 矩量母函數(shù) 5.12 Checking If the Data Are Normal 180 5.12 數(shù)據(jù)正態(tài)性檢驗 5.13 Transforming Observations to Near Normality 182 5.13 觀測數(shù)據(jù)的近正態(tài)性轉(zhuǎn)換 5.14 Simulation 184 5.14 仿真 Review Exercises 188 復習題 Key Terms 190 重點術(shù)語 Chapter 6 Sampling Distributions 193 第6章 抽樣分布 6.1 Populations and Samples 193 6.1 總體和樣本 6.2 The Sampling Distribution of the Mean ( known) 197 6.2 均值(已知)的抽樣分布 6.3 The Sampling Distribution of the Mean ( unknown) 205 6.3 均值(未知)的抽樣分布 6.4 The Sampling Distribution of the Variance 207 6.4 方差的抽樣分布 6.5 Representations of the Normal Theory Distributions 210 6.5 正態(tài)理論分布的表示 6.6 The Moment Generating Function Method to Obtain Distributions 213 6.6 獲得分布的矩量母函數(shù)方法 6.7 Transformation Methods to Obtain Distributions 215 6.7 獲得分布的轉(zhuǎn)換方法 Review Exercises 221 復習題 Key Terms 222 重點術(shù)語 Chapter 7 Inferences Concerning a Mean 223 第7章 關(guān)于均值的推論 7.1 Statistical Approaches to Making Generalizations 223 7.1 歸納的統(tǒng)計方法 7.2 Point Estimation 224 7.2 點估計 7.3 Interval Estimation 229 7.3 區(qū)間估計 7.4 Maximum Likelihood Estimation 236 7.4 最大似然估計 7.5 Tests of Hypotheses 242 7.5 假設檢驗 7.6 Null Hypotheses and Tests of Hypotheses 244 7.6 空假設和假設檢驗 7.7 Hypotheses Concerning One Mean 249 7.7 關(guān)于一個均值的假設 7.8 The Relation between Tests and Confidence Intervals 256 7.8 檢驗和置信區(qū)間的關(guān)系 7.9 Power, Sample Size, and Operating Characteristic Curves 257 7.9 效能、樣本大小和操作特性曲線 Review Exercises 263 復習題 Key Terms 265 重點術(shù)語 Chapter 8 Comparing Two Treatments 266 第8章 兩種處理的比較 8.1 Experimental Designs for Comparing Two Treatments 266 8.1 兩種處理的試驗設計 8.2 ComparisonsTwo Independent Large Samples 267 8.2 兩個獨立大樣本的比較 8.3 ComparisonsTwo Independent Small Samples 272 8.3 兩個獨立小樣本的比較 8.4 Matched Pairs Comparisons 280 8.4 配對比較 8.5 Design IssuesRandomization and Pairing 285 8.5 設計問題:隨機配對 Review Exercises 287 復習題 Key Terms 288 重點術(shù)語 Chapter 9 Inferences Concerning Variances 290 第9章 關(guān)于方差的推論 9.1 The Estimation of Variances 290 9.1 方差估計 9.2 Hypotheses Concerning One Variance 293 9.2 關(guān)于一個方差的假設 9.3 Hypotheses Concerning Two Variances 295 9.3 關(guān)于兩個方差的假設 Review Exercises 299 復習題 Key Terms 310 重點術(shù)語 Chapter 10 Inferences Concerning Proportions 301 第10章 關(guān)于比例的推論 10.1 Estimation of Proportions 301 10.1 比例估計 10.2 Hypotheses Concerning One Proportion 308 10.2 關(guān)于一個比例的假設 10.3 Hypotheses Concerning Several Proportions 310 10.3 關(guān)于幾個比例的假設 10.4 Analysis of r c Tables 318 10.4 r c個表的分析 10.5 Goodness of Fit 322 10.5 擬合度 Review Exercises 325 復習題 Key Terms 326 重點術(shù)語 Chapter 11 Regression Analysis 327 第11章 回歸分析 11.1 The Method of Least Squares 327 11.1 最小二乘法 11.2 Inferences Based on the Least Squares Estimators 336 11.2 基于最小二乘估計的推論 11.3 Curvilinear Regression 350 11.3 曲線回歸 11.4 Multiple Regression 356 11.4 多元回歸 11.5 Checking the Adequacy of the Model 361 11.5 模型充分性檢測 11.6 Correlation 366 11.6 相關(guān) 11.7 Multiple Linear Regression (Matrix Notation) 377 11.7 多元線性回歸(矩陣符號) Review Exercises 382 復習題 Key Terms 385 重點術(shù)語 Chapter 12 Analysis of Variance 386 第12章 方差分析 12.1 Some General Principles 386 12.1 一些基本原理 12.2 Completely Randomized Designs 389 12.2 完全隨機的設計 12.3 Randomized-Block Designs 402 12.3 隨機區(qū)組設計 12.4 Multiple Comparisons 410 12.4 多重比較 12.5 Analysis of Covariance 415 12.5 協(xié)方差分析 Review Exercises 422 復習題 Key Terms 424 重點術(shù)語 Chapter 13 Factorial Experimentation 425 第13章 析因?qū)嶒?br />13.1 Two-Factor Experiments 425 13.1 兩因素實驗 13.2 Multifactor Experiments 432 13.2 多因素實驗 13.3 The Graphic Presentation of 22 and 23 Experiments 441 13.3 22和23個實驗的圖形表示 13.4 Response Surface Analysis 456 13.4 響應面分析 Review Exercises 459 復習題 Key Terms 463 重點術(shù)語 Chapter 14 Nonparametric Tests 464 第14章 非參數(shù)檢驗 14.1 Introduction 464 14.1 簡介 14.2 The Sign Test 464 14.2 符號檢驗 14.3 Rank-Sum Tests 466 14.3 秩和檢驗 14.4 Correlation Based on Ranks 469 14.4 基于秩的相關(guān) 14.5 Tests of Randomness 472 14.5 隨機性檢驗 14.6 The Kolmogorov-Smirnov and Anderson-Darling Tests 475 14.6 柯爾莫可洛夫-斯米洛夫檢驗和安德森-達林檢驗 Review Exercises 478 復習題 Key Terms 4
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