| Enduring Understanding | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
VAR-1 | VAR-1.G |
|
抽样分布
AP 统计学 · 第 5 主题
5.1
统计学导论:为什么我的样本与你的不同?
大纲
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个统计量(statistic)(像一个样本均值 $\bar{x}$ 或样本比例 $\hat{p}$)从一个样本计算并变化——样本到样本——这是抽样变异(sampling variability)。一个参数(parameter)($\mu$ 或 $p$)是关于总体的固定真相。抽样分布(sampling distribution)是一个统计量在一个给定大小的所有可能样本上的分布——它是从一个样本到推断的桥梁。
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| statistic | 统计量 | tǒng jì liàng |
| sampling variability | 抽样变异 | chōu yàng biàn yì |
| parameter | 参数 | cān shù |
| sampling distribution | 抽样分布 | chōu yàng fēn bù |
5.2
再探正态分布
大纲
| Enduring Understanding | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
VAR-6 | VAR-6.A |
|
VAR-6.B |
| |
VAR-6.C |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
对于足够大的样本,许多抽样分布近似正态。那让我们能用一个中心(它的均值)、一个散布(它的标准误(standard error))和一个正态形状描述一个统计量——然后计算一个给定的样本结果有多可能。
Use the normal curve to find a proportion
A normal model turns a range of values into an area = a proportion. Shade a band to read off the fraction of samples falling within it (the 68-95-99.7 rule).
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| standard error | 标准误 | biāo zhǔn wù |
5.3
中心极限定理
大纲
| Enduring Understanding | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
UNC-3 | UNC-3.H |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
中心极限定理(Central Limit Theorem,CLT):对于一个样本均值,若样本量 $n$ 足够大(一个常见规则是 $n\ge 30$),$\bar{x}$ 的抽样分布近似正态,无论总体的形状。$n$ 越大,越正态而分布越紧。

Watch a sampling distribution turn normal
The Central Limit Theorem: for a large enough sample, the distribution of the sample mean is approximately normal — whatever the shape of the population.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Central Limit Theorem | 中心极限定理 | zhōng xīn jí xiàn dìng lǐ |
5.4
有偏与无偏点估计
大纲
| Enduring Understanding | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
UNC-3 | UNC-3.I |
|
UNC-3.J |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个统计量是无偏(unbiased)的,若它的抽样分布的均值等于这个参数——它平均而言正确。偏差是关于中心偏了;变异性(variability)是关于散布。一个好的估计量既无偏(中心正确)又低变异性(精确);更大的样本减少变异性但不修复来自差劲抽样的偏差。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| unbiased | 无偏 | wú piān |
5.5
样本比例的抽样分布
大纲
| Enduring Understanding | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
UNC-3 | UNC-3.K |
|
UNC-3.L |
| |
UNC-3.M |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
对于来自一个 SRS 的样本比例 $\hat{p}$:均值是 $p$(无偏),而标准差是
Worked example. 假设 $40\%$ 的选民赞成一项措施($p=0.4$)而你抽样 $n=100$。标准误是 $\sigma_{\hat p}=\sqrt{\dfrac{0.4(0.6)}{100}}=0.049$。一个样本给出 $\hat{p}>0.5$ 的机会是 $z=\dfrac{0.5-0.4}{0.049}=2.04$,所以 $P(\hat p>0.5)\approx0.02$ ——样本里的一个多数会令人惊讶。
5.6
样本比例之差的抽样分布
大纲
| Enduring Understanding | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
UNC-3 | UNC-3.N |
|
UNC-3.O |
| |
UNC-3.P |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
对于来自两个独立样本的 $\hat{p}_1-\hat{p}_2$:均值是 $p_1-p_2$,而因为样本独立方差相加:
5.7
样本均值的抽样分布
大纲
| Enduring Understanding | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
UNC-3 | UNC-3.Q |
|
UNC-3.R |
| |
UNC-3.S |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
对于来自一个 SRS 的样本均值 $\bar{x}$:均值是 $\mu$(无偏),而标准差是
Worked example. 一个总体有 $\mu=70$ 和 $\sigma=12$。对于 $n=36$ 的样本,$\bar{x}$ 的抽样分布以 $70$ 为中心带标准误 $\dfrac{12}{\sqrt{36}}=2$。一个样本均值超过 $73$ 的机会是 $z=\dfrac{73-70}{2}=1.5$,所以 $P(\bar x>73)\approx0.067$。

5.8
样本均值之差的抽样分布
大纲
| Enduring Understanding | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
UNC-3 | UNC-3.T |
|
UNC-3.U |
| |
UNC-3.V |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
对于来自两个独立样本的 $\bar{x}_1-\bar{x}_2$:均值是 $\mu_1-\mu_2$,而(独立,所以方差相加)
5.8
考试技巧
- 一个抽样分布是一个统计量在许多样本上的分布,以真参数为中心。
- 中心极限定理:对于一个足够大的样本样本均值近似正态,即使总体不是。
- 更大的样本给更少的变异性(一个更小的标准误)。
- 在用一个正态模型前检查条件(随机、独立/10%、足够大)。
- 弄清什么变化——统计量——对固定参数。
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