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第04章 · 统计学 · 阶段测试题答案


一 · 单选 (8 题)

1.1 A - 均值描述集中趋势。

1.2 C - 方差描述离散程度。

1.3 B - 假设检验两类错误: α (I 类) + β (II 类) = 1-功效。

1.4 A - 中心极限定理: 样本均值近似正态。

1.5 B - 95% 置信区间 ≈ ±1.96σ。

1.6 C - p < 0.05 通常拒绝 H0。

1.7 A - 显著性检验先确定 H0, 备择假设。

1.8 B - Bonferroni 校正: α/n 控制 family-wise error。


二 · 多选 (4 题)

2.1 ABCD - 都是集中趋势度量。

2.2 ABD - 都是常见非参数检验。

2.3 ABD - C 错: t-test 用于均值比较。

2.4 ABC - 三种抽样方法。


三 · 简答 (5 题)

3.1 中心极限定理

答: 独立同分布随机变量 X₁, X₂, ..., Xₙ, 当 n 足够大时:

(X̄ - μ) / (σ/√n) ~ N(0, 1)
意义: - 解释为什么正态分布普遍 - 大数定律 + 概率论核心 - 假设检验的理论基础 n 多大: 通常 n ≥ 30 就足够

3.2 p 值解读

p 值: 在 H0 成立时, 观测到当前(或更极端)结果的概率。 误用: p 值 ≠ H0 为真的概率 ≠ 效应大小 正确解读: - p < 0.05: 拒绝 H0 (常用阈值, 但有争议) - p < 0.01: 强证据 - p ≥ 0.05: 不拒绝 H0 (不等于"接受")

3.3 t 检验 vs z 检验

z 检验: 已知总体标准差 σ, 用标准正态 t 检验: σ 未知, 用样本标准差 s, 用 t 分布 - 大样本 (n≥30) 时 t ≈ z - t 分布肥尾, 小样本更保守

3.4 多重比较问题

问题: 检验 20 个假设, 每个 α=0.05, 至少 1 个假阳率 ≈ 64% 解决: - Bonferroni: α/n = 0.0025 (保守) - FDR (Benjamini-Hochberg): 控制期望假阳比例, 较宽松 - Holm-Bonferroni: 逐步 Bonferroni, 比 Bonferroni 有力

3.5 Bootstrap

原理: 有放回抽样, 用样本分布估计总体分布 步骤: 1. 从样本有放回抽样 n 个, 得到 B 个 bootstrap 样本 2. 对每个样本算统计量 3. 用 B 个统计量的分布估计置信区间

优点: 不需要分布假设 缺点: 计算量大, 小样本仍有偏


四 · 编程 (2 题)

4.1 t 检验

from scipy import stats
import numpy as np

group_a = np.random.normal(5, 1, 100)
group_b = np.random.normal(5.5, 1, 100)

t, p = stats.ttest_ind(group_a, group_b)
print(f"t={t:.3f}, p={p:.4f}")

4.2 Bootstrap 置信区间

import numpy as np

data = np.random.exponential(2, 100)
B = 1000
means = [np.mean(np.random.choice(data, size=len(data))) for _ in range(B)]
ci_lower, ci_upper = np.percentile(means, [2.5, 97.5])
print(f"95% CI: [{ci_lower:.3f}, {ci_upper:.3f}]")