统计学简史及数据科学中南财经大学

1、统计学简史与数据科学 袁卫袁卫 2016 12 10 2016 12 10 中南财经政法大中南财经政法大学学 2 英国培根 读史可以明智 Histories make men wise 德国斯勒兹 统计是静态的历史 历史是动态的统 计 Statistics is the state history while history is the dynamic statistics 3 一 早期源头 Early Beginnings 二 数学基础 Mathematical Foundations 三 现代发展 Modern Era 4 一 早期源头 公元前450年至15世纪 5 均值的使用 450 bc Hippias of Elis uses the average value of the length of a king s reign the mean to work out the date of the first Olympic Games some 300 years before his time 希皮亚斯 Hippias 出生于希腊伯罗奔尼撒 Peloponnesus 西

2、 北部的埃利斯 Elis 与柏拉图 Plato 是同时代的人 历史上第 一位数学史家 他在公元前450年用以前每个国王执政时间长短 的均值推算出首届奥运会是距当时300多年前的公元前776年举 办的 6 431 bc Attackers besieging Plataea in the Peloponnesian war calculate the height of the wall by counting the number of bricks The count was repeated several times by different soldiers The most frequent value the mode was taken to be the most likely Multiplying it by the height of one brick allowed them to calculate the length of the ladders needed to scale the walls 公元前431年希腊伯罗奔尼撒战争中雅典人让士兵数城 墙砖

3、的层数 取士兵数据的众数乘以每块砖的厚度推 算城墙的高度 用以计算云梯所需长度 众数的使用 7 400 bc In the Indian epic the Mahabharata King Rtuparna estimates the number of fruit and leaves 2095 fruit and 50 000 000 leaves on two great branches of a vibhitaka tree by counting the number on a single twig then multiplying by the number of twigs The estimate is found to be very close to the actual number This is the first recorded example of sampling but this knowledge is kept secret says the account 公元前400年 印度史诗 摩诃婆罗多 Mahabharata 中国王利用只计算两个大

4、树枝上的果实和叶子数量乘上 树枝的数量估算整棵树果实和叶子的数量 这是已知最 早的抽样推断 抽样推断 8 AD 2 Chinese census under the Han dynasty finds 57 67 million people in 12 36 million households the first census from which data survives and still considered by scholars to have been accurate 公元2年 中国汉代进行了 人口普查 结果是1236万家庭 5767万人口 记载的数据被 认为是相当准确的 普查 9 AD 7 Census by Quirinus governor of the Roman province of Judea is mentioned in Luke s Gospel as causing Joseph and Mary to travel to Bethlehem to be taxed 路加福音记载 公元7年 意大利罗马省省长奎里努斯实 施了普查 导致约瑟夫和玛丽

5、前往约瑟夫祖籍大卫家族 所在的伯利恒申报户籍 普查 10 840 Islamic mathematician Al Kindi uses frequency analysis the most common symbols in a coded message will stand for the most common letters to break secret codes Al Kindi also introduces Arabic numerals to Europe 公元840年 伊斯兰数学家金迪利用 最常用符号和最常用字符破解伊斯 兰密码 他还将阿拉伯数字介绍到 欧洲 频数分析 11 10th century The earliest known graph in a commentary on a book by Cicero shows the movements of the planets through the zodiac It is apparently intended for use in monastery schools 公元10世纪 意大利西塞罗

6、书中最早使用了曲线 描述 黄道带中行星运动的轨迹 也是修道院最早使用的图表 曲线 曲线 12 1069 Domesday Book survey for William the Conqueror of farms villages and livestock in his new kingdom the start of official statistics in England 1069年最终税册 英王征服者威廉一世做的调查 对 新王国村庄和牲畜进行调查 这是英国官方统计最早 的记录 英格兰约150万人 90 是农民 官方统计 13 1150 Trial of the Pyx an annual test of the purity of coins from the Royal Mint begins Coins are drawn at random in fixed proportions to the number minted It continues to this day 公元1150年 英国皇家制币厂开始硬币纯度和质量的 年度检验 通过随机样本进行等比例抽样检验

7、延续 至今 随机抽样 14 1188 Gerald of Wales completed the first population census of Wales 公元1188年 英国威尔士的杰拉尔德完成了威尔士第 一次人口普查 人口普查 15 1303 A Chinese diagram entitled The Old Method Chart of the Seven Multiplying Squares shows the binomial coefficients up to the eighth power the numbers that are fundamental to the mathematics of probability and that appeared five hundred years later in the west as Pascal s triangle 公元1303年中国 杨辉 1261 三角形 贾宪更早 给出二项分布系数8次幂 奠定概率论的数学基础 而帕斯卡 1662 三角形是500年之后才出现 二项式系数 16 1346 Giova

8、nni Villani s Nuova Cronica gives statistical information on the population and trade of Florence 公元1346年 意大利佛罗伦斯当时的历史学家佐凡尼 微拉尼 Giovanni Villani 在著作 Nuova Cronica 中纪录了人口和贸易的统计信息 人口与贸易统计 17 二 数学基础 16世纪至19世纪末 18 1560 Gerolamo Cardano calculates probabilities of different dice throws for gamblers 公元1560年 意大利文艺复兴科学家吉罗拉莫 卡尔达 诺计算出掷骰子的各种概率 概率初步 19 1570 Astronomer Tycho Brahe uses the arithmetic mean to reduce errors in his estimates of the locations of stars and planets 公元1570年 丹麦天文学家第谷 布拉赫 在估计星球的位置和运行

9、时使用算术平均 数减少误差 均值与误差 20 1644 Michael van Langren draws the first known graph of statistical data that shows the size of possible errors It is of different estimates of the distance between Toledo and Rome 公元1644年 荷兰天文学家Michael van Langren 用 统计数据画出第一张误差图 用不同方法估计从西班 牙托莱多到意大利罗马的距离 误差图 21 1654 Pascal and Fermat correspond about dividing stakes in gambling games and together create the mathematical theory of probability 公元1654年法国帕斯卡和费马通过对赌博中如何下注 等问题通信的研究共同创立了概率的数学理论 概率数学基础 22 1657 Huygens s On Reasoni

10、ng in Games of Chance is the first book on probability theory He also invented the pendulum clock 公元1657年 荷兰科学家惠更斯完成 机会游戏的推理 一书 这是第一本概率理论的书 他还是摆钟的发明 者 首本概率著作 23 1663 John Graunt uses parish records to estimate the population of London 公元1663年 英国约翰 格朗特利用伦敦教区的洗礼 弥 撒等数据分析并估计伦敦 的人口 并首次给出新生 婴儿性别比52 48 人口统计 24 1693 Edmund Halley prepares the first mortality tables statistically relating death rates to age the foundation of life insurance He also drew a stylised map of the path of a solar eclipse over

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