本書將介紹貝葉斯統計學的基本思想和基本方法, 包括先驗分布和后驗分布的概念以及尋求方法; 貝葉斯統計推斷以及MCMC方法等等。為使初學者更好地理解貝葉斯統計并培養起對貝葉斯統計的興趣, 本書引入了豐富多彩的案例, 涉及經濟、管理、天文、醫藥、生物、體育等領域, 也有和日常生活息息相關的例子, 并利用R軟件來分析和計算。
貝葉斯統計學是現代統計學中重要而獨特的部分,不僅在統計學本身而且在眾多其他學科中也有重要應用。近二十多年來,有關貝葉斯統計本身和貝葉斯統計應用的論文頻頻出現在各類統計以及非統計刊物上,貝葉斯統計解決了大量經典統計難以解決的復雜問題。可以這么說,沒有學習過貝葉斯統計,就不能說了解過現代統計學。因此,貝葉斯統計理應成為大學統計類專業的一門必修課。
廈門大學經濟學院統計系(原計劃統計系)于2003年第一次正式開設了貝葉斯統計學課程,從那時起,我就一直擔任該課程的主講教師。光陰荏苒、白駒過隙,十多年的時間一晃就過去了。這十多年來,如何教好這門在統計學中獨一無二的課程一直是縈繞在我腦海中揮之不去的一個問題,在此期間我既有教訓也積累了不少教學經驗。因此,在幾年前我就萌發了用自己的教學經驗和教學觀點撰寫一本有些許自己風格的貝葉斯統計教科書的念頭。
有了撰寫教材的想法后,自然而然地就會考慮:如何寫出一本有特色的好教材呢?一本好教材的標準又是什么呢?我想就統計教學而言,一本好教材絕不僅僅是教給學生一些統計知識,更重要的是要培養和激發學生對統計學的興趣和熱愛,因為興趣是最好的老師。那么怎樣培養和激發學生對統計學的興趣呢?多年的統計學科的教學經歷使我認識到,要培養和激發學生對統計學的興趣,一定要首先培養學生的“數據感”。眾所周知,球類運動員要培養“球感”,語言學習者要培養“語感”,這些對他們而言都是極為重要的練習過程。對于統計專業以及任何學習統計的學生來說,在學習過程中培養自身的數據感同樣極為重要。有了良好的數據感,才會對統計產生親切感,從而才能激發起自身對統計的興趣,這實際上也是專業素質的培養。如果大學本科四年不能培養起學生良好的數據感,就不能說是成功的本科統計教育。基于這種教學認識,本書以培養學生的數據感和激發學生的學習興趣為寫作方向。為了使本教材充滿統計意味,我們從一開始就介紹貝葉斯統計學的最新有趣應用,同時,全書的案例豐富多彩,涉及經濟、管理、天文、醫藥、生物、體育等領域,也有和日常生活息息相關的例子,使學生覺得貝葉斯統計不再是枯燥無味的,而是既有用又富有生活氣息的。本書也專門制作了一個專用R軟件包,把書中所有案例數據和主要程序都放入了此壓縮包中,增強了師生之間的互動效果。此外,R軟件的使用貫穿全書,目的就是通過數據和實際案例分析,加深學生對理論的理解并培養學生良好的數據感,強化學生的動手操作能力。
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本書共七章內容:第1章從一個貝葉斯統計學的真實應用開始,介紹貝葉斯統計的基本概念和公式,概述貝葉斯統計學的歷史和發展趨勢以及與經典統計學的比較;第2章引入共軛先驗和充分統計量等概念,初步討論后驗分布的尋求以及共軛先驗下的后驗分布特性;第3章介紹先驗分布的重要性和一系列先驗分布的尋求方法,包括杰弗里斯先驗等;第4章研究貝葉斯統計推斷理論并介紹了貝葉斯統計在一系列不同領域的應用案例;第5章討論貝葉斯統計決策理論,引入決策函數等一系列概念;第6章從實用的角度介紹了馬爾可夫鏈蒙特卡羅(MCMC)方法的思想和簡史以及馬氏鏈樣本的收斂檢驗問題;第7章則簡要討論統計決策理論,包括貝葉斯風險準則與后驗風險準則的等價性等問題。另外,本書附帶有R軟件包、課件、部分習題參考答案,讀者可通過掃描書中的二維碼,聯系出版社進行下載學習。
本書可作為高等院校統計、經濟、金融、管理、醫藥、生物等專業高年級本科生和研究生的貝葉斯統計課程的教材或參考書。關于教學內容建議:對本科生而言,講授前五章的全部內容,可加選講第6、7章;對于研究生則應講授全部七章的內容。
本書得以出版要感謝清華大學出版社;感謝吳雷編輯,他在組織出版的過程中做了大量的工作。此外,本書的初稿在廈門大學經濟學院統計系和王亞南經濟研究院雙學位課程班講授過,所以也要感謝各位學習這門課程的同學,是他們的認真學習,觸動了我去思考如何教好這門課程。
坦率地說,撰寫教材是一件吃力不討好的工作。但我認為撰寫教材是教師的職責之一,當一名教師在某門課程上認真教學了多年,有了教學上的經驗與教訓,那么就應該把它寫出來。最后,本書若能激發讀者對貝葉斯統計的興趣,有助于讀者學習貝葉斯統計,那將是對筆者最大的慰藉。當然,由于自身學識所限,本書一定存在許多不足和錯誤之處,懇望讀者朋友指正。
黃長全
2017年1月于廈門大學
Email:cqhuang@xmu.edu.cn
黃長全,男,香港中文大學統計學哲學博士(PhD.),廈門大學經濟學院統計學系副教授。教授統計學、計量經濟學、時間序列分析、企業風險管理、貝葉斯統計等課程。