引入
要了解全国人口的平均身高,不可能每个人都量一次。抽多少人、怎么抽,才能让结果可信?
为什么”在火车站随机采访”不是一个好的抽样方法?
分层抽样为什么能比简单随机抽样更准?
正文
定义
全面调查(普查)对总体中每个个体都进行调查。抽样调查只抽取一部分个体,用样本推断总体。
| 概念 | 定义 |
|---|---|
| 总体 | 研究对象的全体 |
| 个体 | 总体中的每个对象 |
| 样本 | 抽出的部分个体 |
| 样本容量 | 样本中个体的数量 |
为什么用抽样
| 调查方式 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 普查 | 结果准确 | 成本高、周期长 |
| 抽样 | 成本低、速度快 | 有抽样误差 |
普查也有误差:人口普查中的漏登、错报同样是误差来源。“普查准确”只是相对抽样而言。
简单随机抽样
定义
从总体中逐个不放回地抽取,且每个个体被抽到的机会相等,称为简单随机抽样。
| 方法 | 做法 |
|---|---|
| 抽签法 | 编号后随机抽取 |
| 随机数法 | 用随机数表或随机数生成器 |
两个必要条件:
| 条件 | 含义 |
|---|---|
| 等可能性 | 每个个体被抽到的概率相同 |
| 不放回 | 避免重复抽取同一个个体的可能 |
放回与不放回的区别:放回抽样中各次抽取独立,对应二项分布;不放回对应超几何分布。高考中”简单随机抽样”通常指不放回。
分层抽样
定义
将总体按某种特征分成若干层,在各层中按比例独立抽取,称为分层抽样。
| 步骤 | 操作 |
|---|---|
| 1 | 按特征分层(如年龄、地区) |
| 2 | 计算各层应抽数量 |
| 3 | 在各层内做简单随机抽样 |
为什么分层更准? 因为分层降低了层内差异。若层间差异大、层内差异小,分层抽样的误差会显著小于简单随机抽样。
系统抽样
将总体编号后,按固定间隔抽取。例如从 人中抽 人,间隔为 ,在 中随机取一个起点,之后每 个取一个。
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 优点 | 操作简单,样本分布均匀 |
| 风险 | 若总体存在周期性,可能产生系统偏差 |
抽样方法的对比
| 方法 | 适用 | 优点 | 风险 |
|---|---|---|---|
| 简单随机 | 总体小、差异小 | 理论最基础 | 大总体操作困难 |
| 分层 | 层间差异大 | 精度高 | 需要分层信息 |
| 系统 | 总体有序 | 操作简便 | 周期性偏差 |
常见偏差
| 偏差类型 | 例子 | 问题 |
|---|---|---|
| 便利抽样 | 在火车站采访 | 只覆盖出行人群 |
| 自愿响应 | 网络投票 | 参与者有自我选择偏差 |
| 幸存者偏差 | 只调查成功企业 | 忽略失败案例 |
| 无应答偏差 | 问卷回收率低 | 未回答者可能与回答者不同 |
这些偏差无法通过增大样本量消除。样本量只能减小随机误差,不能修正系统性偏差。这是抽样调查最重要的原则。
样本量的影响
| 样本量 | 随机误差 | 成本 |
|---|---|---|
| 小 | 大 | 低 |
| 大 | 小(按 减小) | 高 |
要让误差减半,样本量需要变成 倍。这个关系决定了调查预算的分配。
常见误区
| 错误说法 | 问题 |
|---|---|
| ”样本越大越准” | 前提是抽样无偏 |
| ”随机抽样就是随便抽” | 必须保证等可能性 |
| ”分层抽样每层抽相同数量” | 按比例抽,不是等额 |
| ”普查没有误差” | 有登记误差 |
| ”网络投票能反映民意” | 存在自愿响应偏差 |
引出
为什么样本量增大不能消除系统性偏差?
分层抽样中各层内部还需要随机吗?
系统抽样的周期性风险如何检验和避免?