12.4

分层随机抽样

按总体结构分层,进行样本量比例分配并计算样本均值与方差。

12 分钟统计
本文章目录

01 · 出发点

让总体中的重要类型都进入样本

当总体由差异明显的若干群体组成时,完全混合后简单随机抽样可能偶然漏掉人数较少的群体。分层随机抽样先按关键特征分层,再在各层内随机抽取。

按各层人数比例分配样本量,能够保持样本结构与总体结构接近;层内仍须使用随机方法。

02 · 概念

比例分配与分层估计

总体容量 NN 分为各层 N1,,NkN_1,\ldots,N_k,总样本量为 nn 时,比例分配取 nhnNhNn_h\approx n\dfrac{N_h}{N},并通过适当取整保证各层样本量之和为 nn

总体均值可用各层样本均值的加权和估计,权重为 NhN\dfrac{N_h}{N}。分层有效的前提是层间差异与研究变量有关,并且每个个体只属于一个层。

03 · 方法

设计分层随机样本

  1. 01

    根据与研究指标相关且互斥完备的特征划分层,统计每层容量 NhN_h

  2. 02

    nhnNhNn_h\approx n\dfrac{N_h}{N} 计算并协调取整,在各层内独立实施简单随机抽样。

  3. 03

    估计总体指标时使用总体层比例加权,不能简单平均规模不同的层均值。

04 · 例题

把方法落到具体问题

1按年级比例抽样并估计均值

三个年级人数为 120、180、300,抽取 60 人。各层样本平均成绩为 78、75、72,求各层样本量及总体均值估计。

  1. 1

    总人数 N=600N=600,三个年级比例为 0.2,0.3,0.50.2,0.3,0.5

  2. 2

    比例分配得到样本量 60×0.2=1260\times0.2=1260×0.3=1860\times0.3=1860×0.5=3060\times0.5=30

  3. 3

    加权均值为 0.2×78+0.3×75+0.5×72=74.10.2\times78+0.3\times75+0.5\times72=74.1

05 · 辨析

容易忽略的条件与边界

回看

本节小结

  • 分层适合结构异质的总体。
  • 比例分配保持样本与总体的层结构一致。
  • 层均值应按总体层比例加权。