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棣莫弗出生于法国的一个乡村医生之家,其父一生勤俭,以行医所得勉强维持家人温饱。他自幼接受父亲的教育,之后被送到教会学校念书。在学校教育期间,棣莫弗常常偷偷地学习数学。在早期所读的数学著作中,他最感兴趣的是惠更斯于1657年出版的《论赌博中的机会》一书,引发了他对概率的兴趣。
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亚伯拉罕·棣莫弗
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1686年时棣莫弗移居到了英国,他一边靠做家庭教师糊口(自到英国伦敦直至晚年,他一直做数学方面的家庭教师),一边开始如饥似渴地学习。1697年,由于英国皇家学会秘书E.哈雷的努力,棣莫弗当选为英国皇家学会会员。棣莫弗的天才及成就逐渐受到了人们广泛的关注和尊重。哈雷将棣莫弗的重要著作《机会学说》呈送牛顿,牛顿对棣莫弗十分欣赏。据说,后来遇到学生向牛顿请教概率方面的问题时,他就说:“这样的问题应该去找棣莫弗,他对这些问题的研究比我深入得多。”
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棣莫弗终生未婚。尽管他在学术研究方面颇有成就,但却贫困潦倒。他在87岁时患上了嗜眠症,每天睡觉长达20小时。当达到24小时长睡不起时,他便在贫寒中离开了人世。
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棣莫弗对于科学的贡献在于,他发现了概率论中最重要的一种分布,也是自然界最常见的一种分布——正态分布。
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观察周围的自然现象就会发现,大部分实际存在的随机变量都具有“中间大、两头小、左右对称”的特点。无论是测量某物体长度的结果,某地区的年平均气温、降水量,某农作物的产量,还是人的身高和智力水平等,都符合这样的特征。这种随机变量所服从的分布被称为正态分布。正态就是常态的意思,即正常情况下的随机变量总服从这种分布。
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由于德国数学家高斯率先将其应用于天文学家研究,故正态分布又叫高斯分布,后人也常常误认为正态分布的发现者是高斯。但事实是,正态分布的数学表达是由棣莫弗于1738年再版的《机会学说》中首次提出的。
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棣莫弗所研究的结果可以解决一系列实际应用问题。比如,保险费用该如何定价,或者对于中奖率为5%的奖券,如要使得中奖概率达到90%,至少应该购买多少奖券,凡此等等。它显示了概率论的广阔应用范围。时至今日,正态分布牢固地占据了概率论和统计分析的主导地位,成为许多统计方法的理论基础,并在物理测量分析、社会经济统计、自然生物统计等领域广泛应用。
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正态分布如此重要,我们有必要花一些笔墨来介绍。
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图4-1 正态分布研究图(1)
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举个例子来说,我们测量某个学校5年级学生的身高,这个学校的5年级共有10个班,每个班有50个学生。我们测量完第一个班50个学生后,把这50个统计数据制作成一张频数表。由这个频数表资料可以绘制成一张直方图,如图4-1正态分布研究图(1)。
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补充知识:频数表
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频数表是统计描述中经常使用的基本工具之一。在观察值个数较多时,为了解一组同质观察值的分布规律和便于指标的计算,可编制频数分布表,简称频数表。
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频数表的编制:
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第一步:求全距。找出观察值中的最大值与最小值,其差值即为全距(或极差)。
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第二步:确定组段和组距。根据样本含量的大小确定“组段”数。第一组段应包括全部观察值中的最小值,最末组段应包括全部观察值中的最大值,并且同时写出其下限与上限。各组段的起点和终点分别称为下限和上限,某组段包含下限,但不包含上限,其组中值为该组段的(下限+上限)/2。相邻两组段的下限之差称为组距。
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第三步:列表划记。确定组段界限,采用计算机或用划记法将原始数据汇总,得出各组段的观察例数,即频数,得到所需的频数表。
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由图4-1可以看出,高峰位于中部,左右两侧大致对称。在得到这个学校的5年级10个班,共500个学生的身高数据后,按频数表资料绘制成的直方图更加清晰地显示出这样的规律,如图4-2正态分布研究图(2)。
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我们可以设想,随着观察例数逐渐增多(比如我们不仅测量了这所学校5年级学生的身高,还得到了同一城市里所有学校5年级学生的身高数值),组段不断分细,直方图顶端的连线就会逐渐形成一条高峰位于中央(均数所在处),两侧逐渐降低且左右对称,不与横轴相交的光滑曲线,如图43正态分布研究图(3)。
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