Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik für Biologen Einführung: Deskriptive Statistik
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- Benjamin Pfeiffer
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1 1 / 120 Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik für Biologen Einführung: Deskriptive Statistik Martin Hutzenthaler & Dirk Metzler April 2012
2 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras 2 / 120
3 3 / 120 Einführung 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
4 4 / 120 Einführung Konzept und Quellen 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
5 Einführung Konzept und Quellen 5 / 120 It is easy to lie with statistics. Andrejs Dunkels
6 Einführung Konzept und Quellen 5 / 120 It is easy to lie with statistics. It is hard to tell the truth without it. Andrejs Dunkels
7 6 / 120 Was ist Statistik? Einführung Konzept und Quellen Die Natur ist voller Variabilität.
8 6 / 120 Was ist Statistik? Einführung Konzept und Quellen Die Natur ist voller Variabilität. Wie geht man mit variablen Daten um?
9 6 / 120 Was ist Statistik? Einführung Konzept und Quellen Die Natur ist voller Variabilität. Wie geht man mit variablen Daten um? Es gibt eine mathematische Theorie des Zufalls: die Stochastik.
10 7 / 120 Einführung IDEE DER STATISTIK Konzept und Quellen Variabilität durch Zufall modellieren.
11 7 / 120 Einführung IDEE DER STATISTIK Konzept und Quellen Variabilität (Erscheinung der Natur) durch Zufall modellieren.
12 7 / 120 Einführung IDEE DER STATISTIK Konzept und Quellen Variabilität (Erscheinung der Natur) durch Zufall (mathematische Abstraktion) modellieren.
13 Einführung Konzept und Quellen 8 / 120 Statistik = Datenanalyse mit Hilfe stochastischer Modelle
14 9 / 120 Quellen Einführung Konzept und Quellen Wir danken Matthias Birkner für die intensive Zusammenarbeit beim Erstellen der ersten Version dieser Vorlesung sowie Brooks Ferebee, Gaby Schneider und Anton Wakolbinger für die Bereitstellung vieler Beispiele und Lehrmaterialien
15 10 / 120 Einführung 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras Plan
16 11 / 120 Plan der Vorlesung Einführung Plan Klassische Statistik
17 11 / 120 Plan der Vorlesung Einführung Plan Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik
18 Einführung Plan Plan der Vorlesung Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik 2 Der Standardfehler 11 / 120
19 Einführung Plan Plan der Vorlesung Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik 2 Der Standardfehler 3 Der t-test für gepaarte Stichproben 11 / 120
20 Einführung Plan Plan der Vorlesung Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik 2 Der Standardfehler 3 Der t-test für gepaarte Stichproben 4 Der t-test für unabhängige Stichproben 11 / 120
21 Einführung Plan Plan der Vorlesung Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik 2 Der Standardfehler 3 Der t-test für gepaarte Stichproben 4 Der t-test für unabhängige Stichproben 5 Häufigkeiten 11 / 120
22 Einführung Plan Plan der Vorlesung Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik 2 Der Standardfehler 3 Der t-test für gepaarte Stichproben 4 Der t-test für unabhängige Stichproben 5 Häufigkeiten 6 Der Chi-Quadrat Test 11 / 120
23 Einführung Plan Plan der Vorlesung Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik 2 Der Standardfehler 3 Der t-test für gepaarte Stichproben 4 Der t-test für unabhängige Stichproben 5 Häufigkeiten 6 Der Chi-Quadrat Test 7 Lineare Regression 11 / 120
24 Einführung Plan Plan der Vorlesung Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik 2 Der Standardfehler 3 Der t-test für gepaarte Stichproben 4 Der t-test für unabhängige Stichproben 5 Häufigkeiten 6 Der Chi-Quadrat Test 7 Lineare Regression 8 Korrelation 11 / 120
25 Einführung Plan Plan der Vorlesung Klassische Statistik 1 Beschreibende Statistik 2 Der Standardfehler 3 Der t-test für gepaarte Stichproben 4 Der t-test für unabhängige Stichproben 5 Häufigkeiten 6 Der Chi-Quadrat Test 7 Lineare Regression 8 Korrelation 9 Varianzanalyse (ANOVA) 11 / 120
26 12 / 120 Plan der Vorlesung Einführung Plan Weitere Themen Nichtparametrische Tests
27 12 / 120 Plan der Vorlesung Einführung Plan Weitere Themen Nichtparametrische Tests Diskriminanzanalyse
28 12 / 120 Plan der Vorlesung Einführung Plan Weitere Themen Nichtparametrische Tests Diskriminanzanalyse Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitstheorie
29 12 / 120 Plan der Vorlesung Einführung Plan Weitere Themen Nichtparametrische Tests Diskriminanzanalyse Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitstheorie Parameterschätzung
30 12 / 120 Plan der Vorlesung Einführung Plan Weitere Themen Nichtparametrische Tests Diskriminanzanalyse Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitstheorie Parameterschätzung Moderne Anwendung: Analyse von Genexpressionsdaten (vielleicht)
31 Plan der Vorlesung Einführung Plan Weitere Themen Nichtparametrische Tests Diskriminanzanalyse Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitstheorie Parameterschätzung Moderne Anwendung: Analyse von Genexpressionsdaten (vielleicht) R 12 / 120
32 Statistik-Software R Einführung Plan 13 / 120
33 14 / 120 Einführung Folien, R-Befehle, Quellen und Übungen Plan
34 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras 15 / 120
35 16 / 120 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik Beschreibende Statistik
36 16 / 120 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik Beschreibende Statistik Beschreibende Statistik: Ein erster Blick auf die Daten
37 17 / 120 Graphische Darstellungen 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
38 18 / 120 Beispiel Graphische Darstellungen Daten aus einer Diplomarbeit aus 2001 am Forschungsinstitut Senckenberg, Frankfurt am Main
39 18 / 120 Beispiel Graphische Darstellungen Daten aus einer Diplomarbeit aus 2001 am Forschungsinstitut Senckenberg, Frankfurt am Main Crustaceensektion Leitung: Dr. Michael Türkay Charybdis acutidens TÜRKAY 1985
40 Graphische Darstellungen Der Springkrebs Galathea intermedia 19 / 120
41 Graphische Darstellungen Der Springkrebs Galathea intermedia 19 / 120
42 Graphische Darstellungen 20 / 120 Helgoländer Tiefe Rinne, Fang vom Carapaxlänge (mm): Nichteiertragende Weibchen (n = 215) 2,9 3,0 2,9 2,5 2,7 2,9 2,9 3,0 3,0 2,9 3,4 2,8 2,9 2,8 2,8 2,4 2,8 2,5 2,7 3,0 2,9 3,2 3,1 3,0 2,7 2,5 3,0 2,8 2,8 2,8 2,7 3,0 2,6 3,0 2,9 2,8 2,9 2,9 2,3 2,7 2,6 2,7 2,5.....
43 Graphische Darstellungen Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. '88, n=215 Index Carapaxlänge [mm] 21 / 120
44 22 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
45 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 23 / 120 Eine Möglichkeit der graphischen Darstellung: das Histogramm
46 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 24 / 120 Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. '88, n=215 Anzahl Carapaxlänge [mm]
47 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 24 / 120 Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. '88, n=215 Anzahl Carapaxlänge [mm]
48 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 24 / 120 Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Anzahl Wieviele haben Carapaxlänge zwischen 2,0 und 2,2? Carapaxlänge [mm]
49 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 24 / 120 Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Anzahl Wieviele haben Carapaxlänge zwischen 2,0 und 2,2? Carapaxlänge [mm]
50 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 24 / 120 Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Anzahl Wieviele haben Carapaxlänge zwischen 2,0 und 2,2? Carapaxlänge [mm]
51 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 25 / 120 Analoge Daten zwei Monate später ( ):
52 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 26 / 120 Nichteiertragende Weibchen am 3. Nov. '88, n=57 Anzahl Carapaxlänge [mm]
53 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 27 / 120 Vergleich der beiden Verteilungen Nichteiertragende Weibchen Anzahl Carapaxlänge [mm]
54 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 27 / 120 Vergleich der beiden Verteilungen Nichteiertragende Weibchen Anzahl Carapaxlänge [mm] Problem: ungleiche Stichprobenumfänge: 6.Sept: n = Nov : n = 57
55 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 27 / 120 Vergleich der beiden Verteilungen Nichteiertragende Weibchen Anzahl Carapaxlänge [mm] 6.Sept: n = 215 Problem: ungleiche Stichprobenumfänge: 3.Nov : n = 57 Idee: stauche vertikale Achse so, dass Gesamtfläche = 1.
56 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Carapaxlänge [mm] 28 / 120
57 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 29 / 120 Die neue vertikale Koordinate ist jetzt eine Dichte (engl. density).
58 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Gesamtfläche= Carapaxlänge [mm] 30 / 120
59 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Dichte? 2.0 Gesamtfläche= Carapaxlänge [mm] 30 / 120
60 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Dichte = Anteil des Ganzen pro mm 2.0 Gesamtfläche= Carapaxlänge [mm] 30 / 120
61 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Dichte = Anteil des Ganzen pro mm 2.0 Gesamtfläche=1 Welcher Anteil hatte eine Länge zwischen 2.8 und 3.0 mm? Carapaxlänge [mm] 30 / 120
62 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Dichte = Anteil des Ganzen pro mm Gesamtfläche=1 Welcher Anteil hatte eine Länge zwischen 2.8 und 3.0 mm? Carapaxlänge [mm] 30 / 120
63 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Dichte = Anteil des Ganzen pro mm Gesamtfläche=1 Welcher Anteil hatte eine Länge zwischen 2.8 und 3.0 mm? ( ) 0.5 = Carapaxlänge [mm] 30 / 120
64 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Dichte = Anteil des Ganzen pro mm Gesamtfläche=1 Welcher Anteil hatte eine Länge zwischen 2.8 und 3.0 mm? ( ) 0.5 = % Carapaxlänge [mm] 30 / 120
65 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 31 / 120 Die beiden Histogramme sind jetzt vergleichbar
66 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 31 / 120 Die beiden Histogramme sind jetzt vergleichbar (sie haben dieselbe Gesamtfläche).
67 32 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Versuche, die Histogramme zusammen zu zeigen: Nichteiertragende Weibchen Dichte Carapaxlänge [mm]
68 32 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Versuche, die Histogramme zusammen zu zeigen: Nichteiertragende Weibchen Dichte Carapaxlänge [mm]
69 32 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Versuche, die Histogramme zusammen zu zeigen:
70 32 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Versuche, die Histogramme zusammen zu zeigen:
71 33 / 120 Graphische Darstellungen Unser Rat an Sie: Histogramme und Dichtepolygone Beeindrucken Sie Jung und Alt mit total abgefahrenen 3D-Plots!
72 33 / 120 Graphische Darstellungen Unser Rat an Sie: Histogramme und Dichtepolygone Wenn Sie Schauwerbegestalter(in) sind: Beeindrucken Sie Jung und Alt mit total abgefahrenen 3D-Plots!
73 33 / 120 Graphische Darstellungen Unser Rat an Sie: Histogramme und Dichtepolygone Wenn Sie Schauwerbegestalter(in) sind: Beeindrucken Sie Jung und Alt mit total abgefahrenen 3D-Plots! Wenn Sie Wissenschaftler(in) werden wollen:
74 33 / 120 Graphische Darstellungen Unser Rat an Sie: Histogramme und Dichtepolygone Wenn Sie Schauwerbegestalter(in) sind: Beeindrucken Sie Jung und Alt mit total abgefahrenen 3D-Plots! Wenn Sie Wissenschaftler(in) werden wollen: Bevorzugen Sie einfache und klare 2D-Darstellungen.
75 34 / 120 Problem Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Histogramme kann man nicht ohne weiteres in demselben Graphen darstellen,
76 34 / 120 Problem Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Histogramme kann man nicht ohne weiteres in demselben Graphen darstellen, weil sie einander überdecken würden.
77 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Einfache und klare Lösung: Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. 88, n=215 Dichte Carapaxlänge [mm] 35 / 120
78 35 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Einfache und klare Lösung: Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 6. Sept. '88, n=215 Dichte Carapaxlänge [mm]
79 35 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Einfache und klare Lösung: Dichtepolygone Nichteiertragende Weibchen am 3. Nov. '88, n=57 Dichte Carapaxlänge [mm]
80 36 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Zwei und mehr Dichtepolygone in einem Plot Nichteiertragende Weibchen Anzahl Nov. '88 6. Sept. ' Carapaxlänge [mm]
81 36 / 120 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Zwei und mehr Dichtepolygone in einem Plot Nichteiertragende Weibchen Anzahl Nov. '88 6. Sept. ' Carapaxlänge [mm] Biologische Interpretation der Verschiebung?
82 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 37 / 120
83 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 37 / 120
84 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone 37 / 120
85 38 / 120 Graphische Darstellungen Anzahl vs. Dichte Histogramme und Dichtepolygone Anzahl
86 38 / 120 Graphische Darstellungen Anzahl vs. Dichte Histogramme und Dichtepolygone Anzahl Anzahl
87 38 / 120 Graphische Darstellungen Anzahl vs. Dichte Histogramme und Dichtepolygone Anzahl Anzahl Dichte
88 38 / 120 Graphische Darstellungen Anzahl vs. Dichte Histogramme und Dichtepolygone Anzahl Anzahl Also: Bei Histogrammen mit ungleichmäßiger Unterteilung immer Dichten verwenden! Dichte
89 39 / 120 Graphische Darstellungen Stripcharts 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
90 Graphische Darstellungen Stripcharts 40 / Carapax
91 Graphische Darstellungen Stripcharts 40 / Carapax
92 Graphische Darstellungen Stripcharts 40 / Carapax
93 Graphische Darstellungen Stripcharts 40 / 120 Stripchart + Boxplots, horizontal Carapax
94 Graphische Darstellungen Stripcharts 41 / 120 Boxplots, horizontal
95 Graphische Darstellungen Stripcharts 41 / 120 Boxplots, vertikal
96 Graphische Darstellungen Stripcharts 42 / 120 Histogramme und Dichtepolygone geben ein ausführliches Bild eines Datensatzes.
97 Graphische Darstellungen Stripcharts 42 / 120 Histogramme und Dichtepolygone geben ein ausführliches Bild eines Datensatzes. Manchmal zu ausführlich.
98 43 / 120 Graphische Darstellungen Boxplots 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
99 44 / 120 Graphische Darstellungen Boxplots Zu viel Information erschwert den Überblick Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum
100 44 / 120 Graphische Darstellungen Boxplots Zu viel Information erschwert den Überblick Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Baum Wald?
101 Graphische Darstellungen Boxplots 45 / 120 Beispiel: Vergleich von mehreren Gruppen
102 Graphische Darstellungen Boxplots 46 / 120 Dichte Dichte Dichte Dichte
103 Graphische Darstellungen Boxplots 46 /
104 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, einfache Ausführung Carapaxlänge [mm]
105 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, einfache Ausführung Carapaxlänge [mm]
106 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, einfache Ausführung 50 % der Daten 50 % der Daten Carapaxlänge [mm]
107 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, einfache Ausführung 50 % der Daten 50 % der Daten Median Carapaxlänge [mm]
108 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, einfache Ausführung 50 % der Daten 50 % der Daten Min Median Max Carapaxlänge [mm]
109 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, einfache Ausführung 25% 25% 25% 25% Min Median Max Carapaxlänge [mm]
110 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, einfache Ausführung 25% 25% 25% 25% Min 1. Quartil 3. Quartil Median Max Carapaxlänge [mm]
111 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, Standardausführung Carapaxlänge [mm]
112 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, Standardausführung Interquartilbereich Carapaxlänge [mm]
113 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, Standardausführung Interquartilbereich 1,5*Interquartilbereich 1,5*Interquartilbereich Carapaxlänge [mm]
114 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, Standardausführung Carapaxlänge [mm]
115 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, Profiausstattung Carapaxlänge [mm]
116 47 / 120 Der Boxplot Graphische Darstellungen Boxplots Boxplot, Profiausstattung 95 % Konfidenzintervall für den Median Carapaxlänge [mm]
117 48 / 120 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
118 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 49 / 120 Beispiel: Die Ringeltaube Palumbus palumbus
119 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 50 / 120
120 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 51 / 120 Wie hängt die Stoffwechselrate bei der Ringeltaube von der Umgebungstemperatur ab?
121 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube Daten aus dem AK Stoffwechselphysiologie Prof. Prinzinger Universität Frankfurt 52 / 120
122 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 53 / 120
123 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 54 / 120 Klar: Stoffwechselrate höher bei tiefen Temperaturen
124 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 55 / 120
125 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 56 / 120 Vermutung: Bei hohen Temperaturen nimmt die Stoffwechselrate wieder zu (Hitzestress).
126 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
127 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
128 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
129 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
130 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
131 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
132 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
133 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
134 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
135 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
136 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
137 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
138 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
139 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
140 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
141 Graphische Darstellungen Beispiel: Ringeltaube 57 / 120
142 58 / 120 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
143 59 / 120 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken Charles Robert Darwin ( )
144 59 / 120 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken Charles Robert Darwin ( )
145 60 / 120 Darwin-Finken Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken http: //darwin-online.org.uk/graphics/zoology_illustrations.html
146 61 / 120 Graphische Darstellungen Darwins Finken-Sammlung Beispiel: Darwin-Finken Sulloway, F.J. (1982) The Beagle collections of Darwin s Finches (Geospizinae). Bulletin of the British Museum (Natural History), Zoology series 43:
147 62 / 120 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken Flügellängen der Darwin-Finken Flügellängen je nach Insel Flor_Chrl SCris_Chat Snti_Jams
148 62 / 120 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken Flügellängen der Darwin-Finken Flor_Chrl SCris_Chat Snti_Jams WingL
149 62 / 120 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken Flügellängen der Darwin-Finken Flügellängen je nach Insel Flor_Chrl SCris_Chat Snti_Jams
150 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken Flügellängen der Darwin-Finken Barplot für Flügellängen (Anzahlen) SCris_Chat Flor_Chrl Snti_Jams / 120
151 62 / 120 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken Flügellängen der Darwin-Finken Histogramm (Dichten!) mit Transparenz Density SCris_Chat Flor_Chrl Snti_Jams Flügellängen
152 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken Flügellängen der Darwin-Finken Dichteplot Dichte SCris_Chat Flor_Chrl Snti_Jams Flügellängen 62 / 120
153 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 63 / 120 Schnabelgröße je nach Art Cam.par Cer.oli Geo.dif Geo.for Geo.ful Geo.sca Pla.cra
154 Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 63 / 120 Schnabelgröße je nach Art Cam.par Cer.oli Geo.dif Geo.for Geo.ful Geo.sca Pla.cra
155 64 / 120 Fazit Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 1 Histogramme erlauben einen detailierten Blick auf die Daten
156 64 / 120 Fazit Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 1 Histogramme erlauben einen detailierten Blick auf die Daten 2 Dichtepolygone erlauben Vergleiche zwischen vielen Verteilungen
157 64 / 120 Fazit Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 1 Histogramme erlauben einen detailierten Blick auf die Daten 2 Dichtepolygone erlauben Vergleiche zwischen vielen Verteilungen 3 Boxplot können große Datenmengen vereinfacht zusammenfassen
158 64 / 120 Fazit Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 1 Histogramme erlauben einen detailierten Blick auf die Daten 2 Dichtepolygone erlauben Vergleiche zwischen vielen Verteilungen 3 Boxplot können große Datenmengen vereinfacht zusammenfassen 4 Bei kleinen Datenmengen eher Stripcharts verwenden
159 64 / 120 Fazit Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 1 Histogramme erlauben einen detailierten Blick auf die Daten 2 Dichtepolygone erlauben Vergleiche zwischen vielen Verteilungen 3 Boxplot können große Datenmengen vereinfacht zusammenfassen 4 Bei kleinen Datenmengen eher Stripcharts verwenden 5 Vorsicht mit Tricks wie 3D oder halbtransparenten Farben
160 64 / 120 Fazit Graphische Darstellungen Beispiel: Darwin-Finken 1 Histogramme erlauben einen detailierten Blick auf die Daten 2 Dichtepolygone erlauben Vergleiche zwischen vielen Verteilungen 3 Boxplot können große Datenmengen vereinfacht zusammenfassen 4 Bei kleinen Datenmengen eher Stripcharts verwenden 5 Vorsicht mit Tricks wie 3D oder halbtransparenten Farben 6 Jeder Datensatz ist anders; keine Patentrezepte
161 65 / 120 Statistische Kenngrößen 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
162 Statistische Kenngrößen 66 / 120 Es ist oft möglich, das Wesentliche an einer Stichprobe mit ein paar Zahlen zusammenzufassen.
163 Statistische Kenngrößen 67 / 120 Wesentlich: 1. Wie groß? 2. Wie variabel?
164 Statistische Kenngrößen 67 / 120 Wesentlich: 1. Wie groß? Lageparameter 2. Wie variabel?
165 Statistische Kenngrößen 67 / 120 Wesentlich: 1. Wie groß? Lageparameter 2. Wie variabel? Streuungsparameter
166 Statistische Kenngrößen 68 / 120 Eine Möglichkeit kennen wir schon aus dem Boxplot:
167 Statistische Kenngrößen 69 / 120 Lageparameter Der Median
168 Statistische Kenngrößen 69 / 120 Lageparameter Der Median Streuungsparameter
169 Statistische Kenngrößen 69 / 120 Lageparameter Der Median Streuungsparameter Der Quartilabstand (Q 3 Q 1 )
170 70 / 120 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
171 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Der Median: die Hälfte der Beobachtungen sind kleiner, die Hälfte sind größer. 71 / 120
172 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Der Median: die Hälfte der Beobachtungen sind kleiner, die Hälfte sind größer. Der Median ist das 50%-Quantil der Daten. 71 / 120
173 72 / 120 Die Quartile Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Das erste Quartil, Q 1 :
174 72 / 120 Die Quartile Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Das erste Quartil, Q 1 : ein Viertel der Beobachtungen sind kleiner, drei Viertel sind größer.
175 72 / 120 Die Quartile Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Das erste Quartil, Q 1 : ein Viertel der Beobachtungen sind kleiner, drei Viertel sind größer. Q 1 ist das 25%-Quantil der Daten.
176 73 / 120 Die Quartile Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Das dritte Quartil, Q 3 :
177 73 / 120 Die Quartile Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Das dritte Quartil, Q 3 : drei Viertel der Beobachtungen sind kleiner, ein Viertel sind größer.
178 73 / 120 Die Quartile Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Das dritte Quartil, Q 3 : drei Viertel der Beobachtungen sind kleiner, ein Viertel sind größer. Q 3 ist das 75%-Quantil der Daten.
179 74 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
180 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Am häufigsten werden benutzt: Lageparameter Der Mittelwert x 75 / 120
181 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Am häufigsten werden benutzt: Lageparameter Der Mittelwert x Streuungsparameter Die Standardabweichung s 75 / 120
182 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 76 / 120 Der Mittelwert (engl. mean)
183 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung NOTATION: Wenn die Beobachtungen x 1, x 2, x 3,..., x n heißen, schreibt man oft x für den Mittelwert. 77 / 120
184 78 / 120 DEFINITION: Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Mittelwert = Summe der Messwerte Anzahl der Messwerte
185 78 / 120 DEFINITION: Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Mittelwert = Summe Anzahl
186 78 / 120 DEFINITION: Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Der Mittelwert von x 1, x 2,..., x n als Formel:
187 78 / 120 DEFINITION: Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Der Mittelwert von x 1, x 2,..., x n als Formel: x = (x 1 + x x n )/n
188 78 / 120 DEFINITION: Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Der Mittelwert von x 1, x 2,..., x n als Formel: x = (x 1 + x x n )/n = 1 n x i n i=1
189 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 79 / 120 Beispiel: x 1 = 3, x 2 = 0, x 3 = 2, x 4 = 3, x 5 = 1
190 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Beispiel: x 1 = 3, x 2 = 0, x 3 = 2, x 4 = 3, x 5 = 1 x = Summe/Anzahl 79 / 120
191 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Beispiel: x 1 = 3, x 2 = 0, x 3 = 2, x 4 = 3, x 5 = 1 x = Summe/Anzahl x = ( )/5 79 / 120
192 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Beispiel: x 1 = 3, x 2 = 0, x 3 = 2, x 4 = 3, x 5 = 1 x = Summe/Anzahl x = ( )/5 x = 9/5 79 / 120
193 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Beispiel: x 1 = 3, x 2 = 0, x 3 = 2, x 4 = 3, x 5 = 1 x = Summe/Anzahl x = ( )/5 x = 9/5 x = 1,8 79 / 120
194 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 80 / 120 Geometrische Bedeutung des Mittelwerts: Der Schwerpunkt
195 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 81 / 120 Wir stellen uns die Beobachtungen als gleich schwere Gewichte auf einer Waage vor: x
196 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 81 / 120 Wo muß der Drehpunkt sein, damit die Waage im Gleichgewicht ist? x
197 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 82 / 120 m = 1,5?
198 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 82 / 120 m = 1,5? zu klein
199 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 82 / 120 m = 2?
200 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 82 / 120 m = 2? zu groß
201 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 82 / 120 m = 1,8?
202 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 82 / 120 m = 1,8? richtig
203 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 83 / 120 Beispiel: Galathea intermedia Rundlichkeit := Abdominalbreite / Carapaxlänge
204 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 83 / 120 Beispiel: Galathea intermedia Rundlichkeit := Abdominalbreite / Carapaxlänge Vermutung: Rundlichkeit nimmt bei Geschlechtsreife zu
205 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 84 / 120
206 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 84 / 120
207 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 84 / 120
208 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 84 / 120
209 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 84 / 120
210 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 84 / 120
211 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 84 / 120
212 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 84 / 120
213 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 85 / 120 Beispiel:
214 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 86 / 120
215 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 86 / 120
216 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 86 / 120
217 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 86 / 120
218 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 86 / 120
219 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 86 / 120
220 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 86 / 120
221 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 87 / 120 Die Standardabweichung
222 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 87 / 120 Die Standardabweichung Wie weit weicht eine typische Beobachtung vom Mittelwert ab?
223 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 88 /
224 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 88 / 120 Mittelwert=2,
225 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 88 / 120 typische Abweichung =?
226 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 88 / 120 Abweichung = 4 2,8 = 1,
227 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 88 / 120 Abweichung = 4 2,8 = 1,
228 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 88 / 120 Abweichung = 3 2,8 = 0,
229 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 88 / 120 Abweichung = 2 2,8 = 0,
230 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 88 / 120 Abweichung = 1 2,8 = 1,
231 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 89 / 120 Die Standardabweichung σ ( sigma ) [auch SD von engl. standard deviation] ist ein etwas komisches gewichtetes Mittel der Abweichungsbeträge
232 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 89 / 120 Die Standardabweichung σ ( sigma ) [auch SD von engl. standard deviation] ist ein etwas komisches gewichtetes Mittel der Abweichungsbeträge und zwar σ = Summe(Abweichungen 2 )/n
233 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 90 / 120 Die Standardabweichung von x 1, x 2,..., x n als Formel:
234 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 90 / 120 Die Standardabweichung von x 1, x 2,..., x n als Formel: σ = 1 n (x i x) n 2 i=1
235 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 90 / 120 Die Standardabweichung von x 1, x 2,..., x n als Formel: σ = 1 n (x i x) n 2 i=1 σ 2 = 1 n n i=1 (x i x) 2 heißt Varianz.
236 91 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Faustregel für die Standardabweichung Bei ungefähr glockenförmigen (also eingipfligen und symmetrischen) Verteilungen liegen ca. 2/3 der Verteilung zwischen x σ und x + σ. probability density x σ x x + σ
237 92 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Standardabweichung der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Nichteiertragende Weibchen Dichte x = Carapaxlänge [mm]
238 92 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Standardabweichung der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Nichteiertragende Weibchen Dichte σ = 0.28 σ 2 = x = Carapaxlänge [mm]
239 92 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Standardabweichung der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Nichteiertragende Weibchen Dichte σ = 0.28 σ 2 = x = Carapaxlänge [mm] Hier liegt der Anteil zwischen x σ und x + σ bei 72%.
240 93 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Alle Carapaxlängen im Meer: X = (X 1, X 2,..., X N ).
241 93 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Alle Carapaxlängen im Meer: X = (X 1, X 2,..., X N ). Carapaxlängen in unserer Stichprobe: S = (S 1, S 2,..., S n=215 )
242 93 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Alle Carapaxlängen im Meer: X = (X 1, X 2,..., X N ). Carapaxlängen in unserer Stichprobe: S = (S 1, S 2,..., S n=215 ) Stichprobenvarianz: σs 2 = (S i S) 2 0,0768 n i=1
243 93 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Alle Carapaxlängen im Meer: X = (X 1, X 2,..., X N ). Carapaxlängen in unserer Stichprobe: S = (S 1, S 2,..., S n=215 ) Stichprobenvarianz: σs 2 = (S i S) 2 0,0768 n i=1 Können wir 0,0768 als Schätzwert für die Varianz σx 2 ganzen Population verwenden? in der
244 93 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Alle Carapaxlängen im Meer: X = (X 1, X 2,..., X N ). Carapaxlängen in unserer Stichprobe: S = (S 1, S 2,..., S n=215 ) Stichprobenvarianz: σs 2 = (S i S) 2 0,0768 n i=1 Können wir 0,0768 als Schätzwert für die Varianz σx 2 ganzen Population verwenden? Ja, können wir machen. in der
245 93 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz der Carapaxlängen nichteiertragender Weibchen vom Alle Carapaxlängen im Meer: X = (X 1, X 2,..., X N ). Carapaxlängen in unserer Stichprobe: S = (S 1, S 2,..., S n=215 ) Stichprobenvarianz: σs 2 = (S i S) 2 0,0768 n i=1 Können wir 0,0768 als Schätzwert für die Varianz σx 2 in der ganzen Population verwenden? Ja, können wir machen. Allerdings ist σs 2 im Durchschnitt um den Faktor n 1 (= 214/215 0, 995) kleiner als σ 2 n X
246 94 / 120 Varianzbegriffe Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz in der Population: σ 2 X = 1 N N i=1 (X i X) 2 Stichprobenvarianz: σ 2 S = 1 n n i=1 (S i S) 2
247 94 / 120 Varianzbegriffe Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz in der Population: σ 2 X = 1 N N i=1 (X i X) 2 Stichprobenvarianz: σ 2 S = 1 n n i=1 (S i S) 2 korrigierte Stichprobenvarinanz: s 2 = n n 1 σ2 S
248 94 / 120 Varianzbegriffe Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz in der Population: σ 2 X = 1 N N i=1 (X i X) 2 Stichprobenvarianz: σ 2 S = 1 n n i=1 (S i S) 2 korrigierte Stichprobenvarinanz: s 2 = = n n 1 σ2 S n n 1 1 n n (S i S) 2 i=1
249 94 / 120 Varianzbegriffe Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung Varianz in der Population: σ 2 X = 1 N N i=1 (X i X) 2 Stichprobenvarianz: σ 2 S = 1 n n i=1 (S i S) 2 korrigierte Stichprobenvarinanz: s 2 = = = n n 1 σ2 S n n 1 1 n 1 n 1 n (S i S) 2 i=1 n (S i S) 2 i=1 Mit Standardabweichung von S ist meistens das korrigierte s gemeint.
250 95 / 120 Beispiel Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung
251 95 / 120 Die Daten Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x
252 95 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x =? Summe x
253 95 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x = 10/5 = 2 Summe x x x
254 95 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x = 10/5 = 2 Summe x x x
255 95 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x = 10/5 = 2 Summe x x x (x x) 2
256 95 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x = 10/5 = 2 Summe x x x (x x)
257 95 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x = 10/5 = 2 Summe x x x (x x) s 2 = Summe ( (x x) 2) /(n 1)
258 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x = 10/5 = 2 Summe x x x (x x) s 2 = Summe ( (x x) 2) /(n 1) = 16/(5 1) 95 / 120
259 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x = 10/5 = 2 Summe x x x (x x) s 2 = Summe ( (x x) 2) /(n 1) = 16/(5 1) = 4 95 / 120
260 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung x = 10/5 = 2 Summe x x x (x x) s 2 = Summe ( (x x) 2) /(n 1) = 16/(5 1) = 4 s = 2 95 / 120
261 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Laenge [cm]
262 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm]
263 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm]
264 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Dichte Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm] Eine Stichprobe aus der Population (n=10) Laenge [cm]
265 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Dichte Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm] Eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: Laenge [cm]
266 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Dichte Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm] Eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: SD mit (n 1): Laenge [cm]
267 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Dichte Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm] Eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: SD mit (n 1): 1.58 SD mit n: Laenge [cm]
268 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Dichte Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm] Eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: SD mit (n 1): 1.58 SD mit n: Laenge [cm] Noch eine Stichprobe aus der Population (n=10) Laenge [cm]
269 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Dichte Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm] Eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: SD mit (n 1): 1.58 SD mit n: Laenge [cm] Noch eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: Laenge [cm]
270 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Dichte Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm] Eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: SD mit (n 1): 1.58 SD mit n: Laenge [cm] Noch eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: SD mit (n 1): Laenge [cm]
271 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 96 / 120 Eine simulierte Fischpopulation (N=10000 adulte) Dichte Mittelwert: Standardabweichung: Laenge [cm] Eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: SD mit (n 1): 1.58 SD mit n: Laenge [cm] Noch eine Stichprobe aus der Population (n=10) M: SD mit (n 1): 1.01 SD mit n: Laenge [cm]
272 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 97 / Stichproben, jeweils vom Umfang n=10 Density SD mit n 1 berechnet Density SD mit n berechnet
273 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 97 / Stichproben, jeweils vom Umfang n=10 Density SD mit n 1 berechnet Density SD mit n berechnet
274 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung 97 / Stichproben, jeweils vom Umfang n=10 Density SD mit n 1 berechnet Density SD mit n berechnet
275 98 / 120 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung σ mit n oder n 1 berechnen? Die Standardabweichung σ eines Zufallsexperiments mit n gleichwahrscheinlichen Ausgängen x 1,..., x n (z.b. Würfelwurf) ist klar definiert durch 1 n (x x i ) 2. n i=1
276 Statistische Kenngrößen Mittelwert und Standardabweichung σ mit n oder n 1 berechnen? Die Standardabweichung σ eines Zufallsexperiments mit n gleichwahrscheinlichen Ausgängen x 1,..., x n (z.b. Würfelwurf) ist klar definiert durch 1 n (x x i ) 2. n i=1 Wenn es sich bei x 1,..., x n um eine Stichprobe handelt (wie meistens in der Statistik), sollten Sie die Formel 1 n (x x i ) 2 n 1 i=1 verwenden. 98 / 120
277 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras 99 / 120
278 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Mittelwert und Standardabweichung... charakterisieren die Daten gut, falls deren Verteilung glockenförmig ist 100 / 120
279 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Mittelwert und Standardabweichung... charakterisieren die Daten gut, falls deren Verteilung glockenförmig ist und müssen andernfalls mit Vorsicht interpretiert werden. 100 / 120
280 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Mittelwert und Standardabweichung... charakterisieren die Daten gut, falls deren Verteilung glockenförmig ist und müssen andernfalls mit Vorsicht interpretiert werden. Wir betrachten dazu einige Lehrbuch-Beispiele aus der Ökologie, siehe z.b. M. Begon, C. R. Townsend, and J. L. Harper. Ecology: From Individuals to Ecosystems. Blackell Publishing, 4 edition, / 120
281 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Mittelwert und Standardabweichung... charakterisieren die Daten gut, falls deren Verteilung glockenförmig ist und müssen andernfalls mit Vorsicht interpretiert werden. Wir betrachten dazu einige Lehrbuch-Beispiele aus der Ökologie, siehe z.b. M. Begon, C. R. Townsend, and J. L. Harper. Ecology: From Individuals to Ecosystems. Blackell Publishing, 4 edition, Im Folgenden verwenden wir zum Teil simulierte Daten, wenn die Originaldaten nicht verfügbar waren. Glauben Sie uns also nicht alle Datenpunkte. 100 / 120
282 101 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
283 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wahlerische Bachstelzen Bachstelzen fressen Dungfliegen Rauber Beute Bachstelze (White Wagtail) Motacilla alba alba Gelbe Dungfliege Scatophaga stercoraria image (c) by Artur Mikołajewski image (c) by Viatour Luc 102 / 120
284 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Vermutung Die Fliegen sind unterschiedlich groß Effizienz für die Bachstelze = Energiegewinn / Zeit zum Fangen und fressen Laborexperimente lassen vermuten, dass die Effizienz bei 7mm großen Fliegen maximal ist. N.B. Davies. Prey selection and social behaviour in wagtails (Aves: Motacillidae). J. Anim. Ecol., 46:37 57, / 120
285 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen 104 / 120 available dung flies number length [mm]
286 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen 104 / 120 available dung flies number mean= length [mm]
287 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen 104 / 120 available dung flies number mean= 7.99 sd= length [mm]
288 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen 104 / 120 captured dung flies number length [mm]
289 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen 104 / 120 captured dung flies number mean= length [mm]
290 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen 104 / 120 captured dung flies number mean= 6.79 sd= length [mm]
291 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen 104 / 120 dung flies: available, captured fraction per mm captured available length [mm]
292 105 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Vergleich der Größenverteilungen Mittelwert captured available dung flies: available, captured fraction per mm captured available length [mm]
293 105 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Vergleich der Größenverteilungen captured Mittelwert < available dung flies: available, captured fraction per mm captured available length [mm]
294 105 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Vergleich der Größenverteilungen captured available Mittelwert 6.29 < 7.99 dung flies: available, captured fraction per mm captured available length [mm]
295 105 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Vergleich der Größenverteilungen captured available Mittelwert 6.29 < 7.99 Standardabweichung dung flies: available, captured fraction per mm captured available length [mm]
296 105 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Vergleich der Größenverteilungen captured available Mittelwert 6.29 < 7.99 Standardabweichung < dung flies: available, captured fraction per mm captured available length [mm]
297 105 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Vergleich der Größenverteilungen captured available Mittelwert 6.29 < 7.99 Standardabweichung 0.69 < 0.96 dung flies: available, captured fraction per mm captured available length [mm]
298 106 / 120 Interpretation Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Die Bachstelzen bevorzugen Dungfliegen, die etwa 7mm groß sind.
299 106 / 120 Interpretation Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Die Bachstelzen bevorzugen Dungfliegen, die etwa 7mm groß sind. Hier waren die Verteilungen glockenförmig und es genügten 4 Werte (die beiden Mittelwerte und die beiden Standardabweichungen), um die Daten adäquat zu beschreiben.
300 107 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
301 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman 108 / 120 Nephila madagascariensis image (c) by Bernard Gagnon
302 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman 109 / 120 Simulated Data: Eine Stichprobe von 70 Spinnen Mittlere Größe: 21,06 mm Standardabweichung der Größe: 12,94 mm
303 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman 110 / 120????? Frequency size [mm]
304 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman 110 / 120 Nephila madagascariensis (n=70) Frequency size [mm]
305 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman 110 / 120 Nephila madagascariensis (n=70) Frequency mean= size [mm]
306 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman 110 / 120 Nephila madagascariensis (n=70) Frequency males females size [mm]
307 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman 110 / 120 Nephila madagascariensis (n=70) Frequency males females size [mm]
308 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Nephila madagascariensis image (c) by Arthur Chapman 111 / 120
309 112 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Fazit des Spinnenbeispiels Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Wenn die Daten aus verschiedenen Gruppen zusammengesetzt sind, die sich bezüglich des Merkmals deutlich unterscheiden, kann es sinnvoll sein, Kenngrößen wie den Mittelwert für jede Gruppe einzeln zu berechnen.
310 113 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras 1 Einführung Konzept und Quellen Plan 2 Ziele der deskriptiven (d.h. beschreibenden) Statistik 3 Graphische Darstellungen Histogramme und Dichtepolygone Stripcharts Boxplots Beispiel: Ringeltaube Beispiel: Darwin-Finken 4 Statistische Kenngrößen Median und andere Quartile Mittelwert und Standardabweichung 5 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Wählerische Bachstelzen Beispiel: Spiderman & Spiderwoman Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras
311 114 / 120 Vom Sinn und Unsinn von Mittelwerten Beispiel: Kupfertoleranz beim Roten Straußgras Kupfertolerantes Rotes Straußgras Rotes Straugras Agrostis tenuis image (c) Kristian Peters Kupfer Cuprum Hendrick met de Bles
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