分层抽样的核心在于根据各层的特征进行有针对性的样本抽取,以确保样本的代表性。以下是分层抽样比例的计算公式及相关说明:
一、分层抽样比例的基本公式
分层抽样的比例通常指各层样本量占总体样本量的比例,其计算公式为: $$ \text{第} h \text{层比例} = \frac{N_h}{N} \times \frac{n}{N} $$
其中:
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$N_h$:第 $h$ 层的总体数量
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$N$:总体的总数量
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$n$:总样本量
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$\frac{n}{N}$:总体的抽样比例(通常为预先设定的固定值,如 10%、20% 等)
二、各层样本量的计算公式
在已知总体抽样比例 $p$ 的情况下,第 $h$ 层的样本量计算公式为: $$ n_h = N_h \times p $$
即各层样本量等于该层总体数量乘以总体的抽样比例
三、示例说明
假设有一个包含三个年级的学生总体,人数分别为 250(一年级)、350(二年级)、400(三年级),计划抽取总样本量 200 个学生,抽样比例为 20%(0.2)。
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计算各层样本量
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一年级:$250 \times 0.2 = 50$
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二年级:$350 \times 0.2 = 70$
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三年级:$400 \times 0.2 = 80$
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验证总样本量
$50 + 70 + 80 = 200$,与设定一致
四、注意事项
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分层比例与层内抽样比例的区别
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分层比例(如 20%)是针对总体的,各层实际抽样比例可能因层内结构不同而调整。
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层内抽样比例(如每层抽取 10%)是针对各层的,需根据层内变异性调整。
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样本权重调整
若各层存在差异(如规模、重要性等),需引入样本权重调整系数,公式为: $$ n_h = N_h \times \frac{p}{w_h} $$
其中 $w_h$ 为第 $h$ 层的权重调整系数。
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应用场景
分层抽样广泛应用于市场调研、医学调查、教育评估等领域,可有效提高样本的代表性。
通过以上公式和步骤,可系统计算分层抽样的比例及样本量,确保研究结果的准确性和可靠性。