{ "cells": [ { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "# ハンバーガー統計学 + Python (第8章)\n", "\n", "* [アイスクリーム統計学・第1章〜第3章(散布図と相関、相関係数、無相関検定)](http://nbviewer.jupyter.org/github/maskot1977/ipython_notebook/blob/master/%E3%82%A2%E3%82%A4%E3%82%B9%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%A0%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%AD%A6%E3%83%BB%E7%AC%AC%EF%BC%91%E7%AB%A0%E3%80%9C%E7%AC%AC%EF%BC%93%E7%AB%A0.ipynb)\n", "* [アイスクリーム統計学・第4章〜第6章(単回帰、偏相関、重回帰)](http://nbviewer.jupyter.org/github/maskot1977/ipython_notebook/blob/master/%E3%82%A2%E3%82%A4%E3%82%B9%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%A0%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%AD%A6%E3%83%BB%E7%AC%AC%EF%BC%94%E7%AB%A0%E3%80%9C%E7%AC%AC%EF%BC%96%E7%AB%A0.ipynb)\n", "* [アイスクリーム統計学・第7章〜第9章(相関行列、因子分析1、因子分析2)](http://nbviewer.jupyter.org/github/maskot1977/ipython_notebook/blob/master/%E3%82%A2%E3%82%A4%E3%82%B9%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%A0%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%AD%A6%E3%83%BB%E7%AC%AC%EF%BC%97%E7%AB%A0%E3%80%9C%E7%AC%AC%EF%BC%99%E7%AB%A0.ipynb)\n", "* [アイスクリーム統計学・第10章(主成分分析とクラスター分析)](http://nbviewer.jupyter.org/github/maskot1977/ipython_notebook/blob/master/%E3%82%A2%E3%82%A4%E3%82%B9%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%A0%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%AD%A6%E3%83%BB%E7%AC%AC%EF%BC%91%EF%BC%90%E7%AB%A0.ipynb)\n", "* [ハンバーガー統計学・第1章〜第2章(平均と分散、信頼区間)](http://nbviewer.jupyter.org/github/maskot1977/ipython_notebook/blob/master/%E3%83%8F%E3%83%B3%E3%83%8F%E3%82%99%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%82%99%E3%83%BC%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%AD%A6%E3%83%BB%E7%AC%AC%EF%BC%91%E7%AB%A0%E3%80%9C%E7%AC%AC%EF%BC%92%E7%AB%A0.ipynb)\n", "* [ハンバーガー統計学・第3章〜第5章(カイ2乗検定、t検定 (対応なし・対応あり))](http://nbviewer.jupyter.org/github/maskot1977/ipython_notebook/blob/master/%E3%83%8F%E3%83%B3%E3%83%8F%E3%82%99%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%82%99%E3%83%BC%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%AD%A6%E3%83%BB%E7%AC%AC%EF%BC%93%E7%AB%A0%E3%80%9C%E7%AC%AC%EF%BC%95%E7%AB%A0.ipynb)\n", "* [ハンバーガー統計学・第6章〜第7章(分散分析 (1要因、2要因) )](http://nbviewer.jupyter.org/github/maskot1977/ipython_notebook/blob/master/%E3%83%8F%E3%83%B3%E3%83%8F%E3%82%99%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%82%99%E3%83%BC%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%AD%A6%E3%83%BB%E7%AC%AC%EF%BC%96%E7%AB%A0%E3%80%9C%E7%AC%AC%EF%BC%97%E7%AB%A0.ipynb)\n", "* [ハンバーガー統計学・第8章 (分布と仮説検定)](http://nbviewer.jupyter.org/github/maskot1977/ipython_notebook/blob/master/%E3%83%8F%E3%83%B3%E3%83%8F%E3%82%99%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%82%99%E3%83%BC%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%AD%A6%E3%83%BB%E7%AC%AC%EF%BC%98%E7%AB%A0.ipynb)\n", "\n", "### Jupyter Notebook (IPython Notebook) とは\n", "* Python という名のプログラミング言語が使えるプログラミング環境。計算コードと計算結果を同じ場所に時系列で保存できるので、実験系における実験ノートのように、いつどんな処理を行って何を得たのか記録して再現するのに便利。\n", "* [当学演習室での Jupyter Notebook の起動方法](https://raw.githubusercontent.com/maskot1977/-/master/%E6%BC%94%E7%BF%92%E5%AE%A4.txt)" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "## 8. 分布と仮説検定\n", "ここから先は、今までの総復習になります。" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### 8.1 [データの種類に関する理解](http://qiita.com/ynakayama/items/93157f4c3ae4b23cb748#%E3%83%87%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%81%AE%E7%A8%AE%E9%A1%9E%E3%81%AB%E9%96%A2%E3%81%99%E3%82%8B%E7%90%86%E8%A7%A3)\n", "上記リンクのページを読んで、以下の用語の意味を理解してください。\n", "\n", "* 離散変数 (discrete variable) と 連続変数 (continuous variable)\n", "* 名義尺度、順序尺度、間隔尺度、比例尺度" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### 8.2 [標本抽出法](http://qiita.com/ynakayama/items/d7f6989a4e17ed8a05ec)\n", "上記リンクのページを読んで、以下の用語の意味を理解してください。\n", "\n", "* 標本調査\n", "* 無作為抽出法、有意抽出法\n", "* 母平均、母比率、極限定理" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### 8.3 [標本抽出と推定・検定](http://qiita.com/ynakayama/items/09b8a09f79ebaff24ea8)\n", "上記リンクのページを読んで、以下の用語の意味を理解してください。\n", "\n", "* 母集団 (population)\n", "* 推定 (estimation)、区間推定 (interval estimation)、不偏推定量 (unbiased estimator)\n", "* 検定" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### 8.4 [データ分析と統計処理の基本的な手順の整理](http://qiita.com/ynakayama/items/1d0530f83b6dabd7b2fa#_reference-d1fd49cac38e75700d6f)\n", "上記リンクのページを読んで、以下の用語の意味と統計処理の流れを理解してください。\n", "\n", "* 記述統計と推測統計\n", "* 散布図、回帰分析\n", "* 標準誤差と t 値\n", "* 重回帰分析" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### 8.5 [統計量と区間推定](http://qiita.com/ynakayama/items/5a955c7e29c295292502)\n", "上記リンクのページを読んで、以下の用語の意味を理解してください。\n", "\n", "* 平均値、中央値、分散、標準偏差\n", "* 復元抽出と非復元抽出\n", "* 標本の期待値と分散\n", "* 信頼区間" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### 8.6 [仮説検定と確率分布](http://qiita.com/ynakayama/items/e41f592ad7fe02f23c1c#_reference-641569ed3919a0a008da)\n", "上記リンクのページを読んで、以下の用語の意味を理解してください。\n", "\n", "* 仮説検定\n", "* 連続型の確率分布 ... 正規分布、指数分布など\n", "* 離散型の確率分布 ... ポアソン分布など\n", "* カイ二乗検定、t 検定\n", "\n", "正規分布に関して、右記のリンク先も読んでください。→ [正規分布](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%AD%A3%E8%A6%8F%E5%88%86%E5%B8%83)\n", "\n", "その他の分布に関して、右記のリンク先も読んでください。→[連続型確率分布](http://qiita.com/ynakayama/items/42ece37f040c45863d9a)" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "__ランダムな数字__:\n", "以下のコードを実行してください。" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 1, "metadata": { "collapsed": true }, "outputs": [], "source": [ "# 図やグラフを図示するためのライブラリをインポートする。\n", "import matplotlib.pyplot as plt\n", "%matplotlib inline" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 2, "metadata": { "collapsed": true }, "outputs": [], "source": [ "# 乱数を扱うためのライブラリをインポートする。\n", "import random\n", "import numpy as np" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 3, "metadata": { "collapsed": false }, "outputs": [], "source": [ "# 一様乱数を10個発生させて data というリストに格納する。\n", "data = []\n", "for n in range(10):\n", " data.append(random.random())" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 4, "metadata": { "collapsed": false }, "outputs": [ { "data": { "text/plain": [ "[0.5303050856863768,\n", " 0.47149749974717736,\n", " 0.733650717967107,\n", " 0.9039216871390907,\n", " 0.6106998839646681,\n", " 0.4869592783804024,\n", " 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"text/plain": [ "" ] }, "metadata": {}, "output_type": "display_data" } ], "source": [ "# ヒストグラムを描く。\n", "plt.hist(data, bins=20)\n", "plt.show()" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "__課題8.6__:以下の問いに答えてください。\n", "* 一様乱数を 10回、100回、1000回、10000回発生させて、それぞれヒストグラムを描いてください。\n", "* __random.normalvariate(mu, sigma)__ は正規分布に従う乱数を発生させる関数です(mu は平均で、sigma は標準偏差)。平均0、標準偏差1の正規分布に従う乱数を 10回、100回、1000回、10000回発生させて、それぞれヒストグラムを描いてください。\n", "* __random.expovariate(lambd)__は指数分布に従う乱数を発生させる関数です(lambd は平均にしたい値の逆数)。平均1の指数分布に従う乱数を 10回、100回、1000回、10000回発生させて、それぞれヒストグラムを描いてください。\n", "* __np.random.binomial(n=10, p=0.5)__ は、二項分布に従う乱数を発生させる numpy の関数です(確率pで表が出るコインをn回投げたときに、表が出る個数を返します)。p=0.5の二項分布に従う乱数を 10回、100回、1000回、10000回発生させて、それぞれヒストグラムを描いてください。\n", "* 同様に、p=0.2, p=0.8 の二項分布に従う乱数を10000回発生させて、それぞれヒストグラムを描いてください。" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": null, "metadata": { "collapsed": true }, "outputs": [], "source": [] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### 8.7 [分布の適合度を検定する](http://qiita.com/ynakayama/items/5ab69d6d06d61148a689#_reference-b3cc8224722bc23a82f2)\n", "上記リンクのページを読んで、以下のトピックの意味を理解してください。\n", "\n", "* 検定によってわかること\n", "* 分布の適合度の検定\n", "* ポアソン分布と極限定理" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "collapsed": true }, "source": [ "### 8.8 [t検定](http://www.geisya.or.jp/~mwm48961/statistics/bunsan1.htm)\n", "上記リンクのページを読んでt検定の概要を理解してください。" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "下記は、t検定を行うPythonプログラムの例です。" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 6, "metadata": { "collapsed": false }, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ "[68, 75, 80, 71, 73, 79, 69, 65]\n", "[86, 83, 76, 81, 75, 82, 87, 75]\n", "t 値は -2.99232037543\n", "確率は 0.0201600161737\n", "有意な差があります\n" ] } ], "source": [ "import numpy as np\n", "import scipy as sp\n", "from scipy import stats\n", "\n", "X = [68, 75, 80, 71, 73, 79, 69, 65]\n", "Y = [86, 83, 76, 81, 75, 82, 87, 75]\n", "\n", "print(X)\n", "print(Y)\n", "\n", "t, p = stats.ttest_rel(X, Y)\n", "\n", "print( \"t 値は %(t)s\" %locals() )\n", "print( \"確率は %(p)s\" %locals() )\n", "\n", "if p < 0.05:\n", " print(\"有意な差があります\")\n", "else:\n", " print(\"有意な差がありません\")" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### 8.9 [カイ二乗検定 (Chi-squared test)](http://stat.biopapyrus.net/statistic/chisqtest.html)\n", "カイ二乗検定は、観測データの分布が理論値の分布に従うかどうかを検定する手法である。例えば、サイコロを60回ふったとき、各目が出る回数は次のようになったとき、理論値の分布に従うかどうかを検定する。" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 7, "metadata": { "collapsed": false }, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ "chi2 値は -2.99232037543\n", "確率は 0.0296994592035\n", "有意な差があります\n" ] } ], "source": [ "from scipy import stats\n", "\n", "o = [17, 10, 6, 7, 15, 5] # 実測値\n", "e = [10, 10, 10, 10, 10, 10] # 理論値\n", "\n", "chi2, p = stats.chisquare(o, f_exp = e)\n", "\n", "print( \"chi2 値は %(t)s\" %locals() )\n", "print( \"確率は %(p)s\" %locals() )\n", "\n", "if p < 0.05:\n", " print(\"有意な差があります\")\n", "else:\n", " print(\"有意な差がありません\")" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "__今日の課題提出__:計算結果を.ipynb ファイル(または.jsonファイル)として保存し、指定したアドレスまでメールしてください。メールタイトルは「__ハンバーガー統計学8__」とし、メール本文に学籍番号と氏名を明記のこと。また、感想も書いてくれると喜びます。今後の講義の改善につながるかも知れません。" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "# お疲れ様でした。" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "これで統計学の勉強は一通り終了です。忘れてしまっても、また必要になったときに思い出して復習してください。ここから先、統計についての理解を深めるには、言葉の定義や数式の意味をインターネット等を通じて調べてよく考えてみるのも良いですし、以下のような総説を読んでみるのも良いと思います。" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "* [ダメな統計学](http://id.fnshr.info/2014/12/17/stats-done-wrong-toc/)\n", "* [グラフでウソをつく方法――統計リテラシーのための基礎文献](http://bylines.news.yahoo.co.jp/soichiromatsutani/20150216-00043032/)" ] } ], "metadata": { "kernelspec": { "display_name": "Python 2", "language": "python", "name": "python2" }, "language_info": { "codemirror_mode": { "name": "ipython", "version": 2 }, "file_extension": ".py", 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