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实验设计与数据处理 - 刘振学、黄仁和、田爱民
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下一篇 2008-05-08 11:40:02
出版日期:2005年4月
前言
数学是自然科学和社会科学最基础的学科。掌握了数学工具,也就拿到了开启成功之门的钥匙。
理工科大学生在大学阶段会学到不少数学原理和方法,但那是纯理论的。工科大学生也学习工程数学,但很少应用于实践;而理科大学生就学到很少或根本不学。由纯数学理论到生产实践,中间似乎还缺少一些过渡。因此,完成理论联系实际,由数学的纯理论转向实际应用,就需要开设另外的课程。
实验设计与数据处理课程是学习某些课程的必需知识,现将其独立了出来,成为化学工程和工艺、矿物加工工程等本科专业及硕士研究生教学独立的课程。又根据需要不断调整、完善。
本书共10章,由三部分组成。1~4章为第一部分,主要介绍测量值与误差的分布、性质及检验;同时对方差分析这一纯数学的内容进行介绍,在简单介绍数学模型的基础上,通过简单推导导出一系列方差分析公式,然后重点介绍方差分析的应用,并利用方差分析解决一些实际问题,这四章起着承前启后的作用。5~9章为实验设计及统计方法应用内容,主要介绍正交实验设计、多因素序贯实验设计、随机化区组和拉丁方设计的方法和应用,线性回归方法及检验,主成分分析方法及应用,聚类分析方法及应用等内容;第9章为相对独立的内容,主要介绍利用误差理论进行分析化学质量管理。第10章单独成为第三部分,简单介绍目前最流行的大型统计软件之一SPSS(Statistical Program
for Social Sciences),并结合前面各章内容对其使用进行介绍。
本书第4章为黄仁和编写,第6章为王力编写,第7章和81、82节为田爱民编写,其余各章节为刘振学编写,由刘振学对全书内容进行统稿。在编写过程中,还结合科研和教学经验,对部分内容进行了创作。马继红、汪兴隆和武艳菊等在读研究生参与了部分文字图表以及公式等的录入工作,在此向他们表示感谢。同时,在本书编著过程中,还得到了我院谭允祯院长、周仕学副院长等领导和同志们的关心和鼓励,在此一并表示深深的谢意。
由于作者水平所限,书中错误在所难免,望读者批评指正。
实验设计与数据处理目录
目录
第1篇数据处理基础
1绪论1
11教学目的1
12实验设计的性质和价值1
13实验研究方法4
2误差和数据处理6
21误差及其表示方法6
211系统误差和偶然误差6
212准确度和精密度7
213误差和偏差7
214标准偏差的计算11
22偶然误差的正态分布12
221频数分布12
222分布函数13
23误差传递15
231系统误差的传递15
232偶然误差的传递17
233极值误差与误差分配20
24有效数字及运算规则21
241有效数字21
242数字修约规则21
243运算规则22
244测量值的记录23
3有限数据统计处理24
31总体的参数估计24
311期望值和方差24
312参数估计25
32一般的统计检验29
321离群值检验29
322平均值检验33
323F检验36
4方差分析39
41概述39
411基本概念39
412方法40
42单因素方差分析40
421单因素方差分析基本公式40
422偏差平方和41
423方差分析统计量42
43无重复两因素方差分析47
431无重复两因素方差分析的数学模型47
432偏差分解49
433自由度49
434方差50
435F检验50
436方差分析表51
44无重复两因素方差分析53
441交互作用53
442偏差分解54
443自由度55
444方差55
445F检验56
446方差分析表56
第2篇实验设计与统计应用
5正交实验设计62
51概述62
511正交表62
512正交表的特点63
513正交表的优点64
514正交表的分类64
52正交实验设计65
521正交实验设计步骤65
522正交实验的数据处理65
53多指标的实验68
531综合评分法68
532综合平衡法69
54有交互作用的设计71
541正交表的选择和表头设计71
542按方案进行实验72
543结果分析72
55正交实验的方差分析73
551总变差的分解73
552分析方法74
553适应范围74
6多因素序贯实验设计76
61最陡坡法76
611实例76
612数学原理79
613应用条件80
62调优运算和单纯形调优法82
63消去法83
631“0618”法84
632分批实验法84
64小结86
7随机化区组和拉丁方87
71随机化区组87
711什么是随机化区组87
712随机化区组设计的数据处理88
713小结91
72拉丁方91
721概述91
722拉丁方设计的数据处理92
723拉丁方设计举例93
73正交方94
8回归分析与聚类分析初步97
81一元线性回归分析97
811概述97
812回归方法97
813一元线性回归方程的检验100
82二元线性回归103
821回归方法103
822二元线性回归方程的检验104
83主成分分析106
831概述106
832主成分的计算107
833主成分分析在企业效益中的应用110
84聚类分析111
841概述111
842样品间的距离112
843聚类方法114
844其他聚类方法119
9质量控制121
91分析化学质量控制方法122
911全程序空白实验值控制122
912标准曲线122
913平行双样123
914加标回收124
915标准参考物的应用125
916方法对照125
92质量管理图125
921概念125
922质量管理图的绘制与应用127
923控制图的识别132
第3篇计算机程序简介
10大型统计软件SPSS简介135
101SPSS简介135
1011SPSS概述135
1012SPSS界面135
1013SPSS的菜单136
1014SPSS的其他窗口137
1015SPSS的退出137
102SPSS基本操作137
1021数据的输入137
1022统计分析140
1023图形分析141
1024结果输出141
103平均值检验142
1031Means过程142
1032两组数据t检验144
1033配对比较145
104方差分析147
1041单因素方差分析147
1042两因素方差分析148
105正交实验设计与方差分析150
1051正交实验设计150
1052正交实验的方差分析153
106线性回归155
1061一元线性回归155
1062二元线性回归156
107主成分分析158
108聚类分析161
1081KMeans Cluster过程161
1082Hierarchical Cluster过程165
109质量控制图170
习题172
附录179
附录1Dixon检验统计量和临界值179
附录2Grubbs检验Tα,n值表180
附录3Cochran最大方差检验的临界值180
附录4标准正态分布表181
附录5t分布表182
附录6F分布表183
附录7相关系数临界值表186
附录8正交表187
参考文献198
本教材适于工艺、工程类本科生和理工类研究生教学使用,尤其适用于化学化工、矿物加工、医学和环境学等学科的本科生和研究生使用。本教材对于科研人员进行实验设计可提供很大的帮助,也可供广大分析化学工作者自学使用。
实验设计与数据处理内容介绍:
本书主要包括三部分内容,即数据处理基础、实验设计方法与应用和计算机数据处理软件简介。分别介绍测量值与误差、偶然误差的分布、误差传递等误差理论中的内容,介绍统计检验、方差分析、回归分析和聚类分析等数据处理方法与应用,介绍提高分析化学准确度的方法及质量控制方法,介绍正交实验设计、多因素序贯实验设计、随机化区组和拉丁方设计方法与应用,最后对现时最流行的大型统计软件SPSS(Statistical Program for Social Sciences)进行简要介绍,书末附有习题及常用的统计数表。
本书着重介绍基本概念和基本理论,并在此基础上结合专业特点,介绍了各种统计方法在化学化工、医药、环境检测、矿物加工等多方面的应用,本书把质量控制和实验设计作为重点。
本教材适于工艺、工程类本科生和理工类研究生教学使用,尤其适用于化学化工、矿物加工、医学和环境学等学科的本科生和研究生使用。本教材对于科研人员进行实验设计可提供很大的帮助,也可供广大分析化学工作者自学使用。
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