MINITAB统计分析方法及应用

本书根据统计教学的特点，结合大量的实例以循序渐进的方式介绍Minitab 17.3软件的使用方法和统计应用，对软件界面、统计分析结果及统计图形均进行了详细的解释。内容包括Minitab的基础知识、基本统计量、统计表和列联表资料的检验、方差分析、等效检验、非参数检验、回归分析、可靠性/生存分析、多变量分析、时间序列分析、功效和样本量计算、控制图、过程能力分析、质量计划工具、测量系统分析及常用统计图形的绘制等，并对数据的结果和图形进行统计学分析与推断。本书讲述的实例涵盖多个专业，能够满足不同专业读者的需要。本书所有附录（电子书格式）、例题数据均可在华信教育资源网www.hxedu.com.cn免费下载，方便教师授课和读者操作练习和查询。本书的内容与方法可广泛适用于自然科学、社会科学、工业统计，特别是工业统计学、生物学、心理学、医疗卫生保健、经济学等多学科、多专业、多层次的需要，可作为高等院校统计软件教材及参考书、科研单位相关专业的科技人员、研究生、大学生与机关企事业单位管理人员、计算机工作者学习参考书。

李志辉（微信公众号：一起学统计工具），长期从事多种统计软件应用及统计分析工作，主编或参编SPSS、MINITAB等多个统计软件图书多部，主要有：1. SPSS 常用统计分析教程（SPSS 22.0中英文版）（第4版），电子工业出版社，2015. 2. MINITAB统计分析方法及应用（第2版），电子工业出版社，2017.

目 录

第1章 Minitab概述 1
1．1 Minitab简介 1
1．2 Minitab的主要功能 1
1．2．1 数据管理 1
1．2．2 数据计算 2
1．2．3 统计功能 2
1．2．4 统计图形 5
1．2．5 宏 5
1．2．6 帮助与协助功能 5
1．3 Minitab界面 6
1．3．1 Minitab主窗口 6
1．3．2 对话框 8
1．3．3 弹出菜单 9
1．3．4 中英文界面的设置 9
第2章 Minitab入门 11
2．1 Minitab支持的数据类型 11
2．2 Minitab 的文件类型 12
2．3 Minitab工作表的基本操作与
数据录入 13
2．3．1 工作表介绍 13
2．3．2 数据录入实例 13
2．3．3 设置数据类型 16
2．4 调用Minitab宏 18
第3章 数据管理 20
3．1 生成工作表子集 20
3．1．1 根据指定变量值生成工作表
子集 20
3．1．2 根据图形指定区域生成工作
表子集 21
3．1．3 根据格式化的单元格生成工
作表子集 22
3．1．4 根据行号生成工作表子集 22
3．1．5 根据公式生成工作表子集 23
3．2 拆分工作表 23
3．3 纵向合并工作表 24
3．4 横向合并工作表 25
3．4．1 简单合并工作表 25
3．4．2 根据关键变量横向合并
工作表 26
3．5 复制数据 27
3．5．1 复制列到列 27
3．5．2 复制常量到常量 29
3．5．3 复制矩阵到矩阵 29
3．5．4 复制常量到列 30
3．5．5 复制列到常量 31
3．5．6 复制矩阵到列 31
3．5．7 复制列到矩阵 32
3．5．8 复制工作表到工作表 33
3．6 拆分列 33
3．7 堆叠数据 34
3．7．1 堆叠列 34
3．7．2 堆叠列的区组 35
3．7．3 堆叠行 36
3．8 转置列 37
3．9 个案排序 38
3．10 排秩 40
3．11 删除行 40
3．12 删除变量 41
3．13 条件格式 41
3．13．1 突出显示单元格 41
3．13．2 突出显示最高/最低值
单元格 44
3．13．3 根据Pareto规则突出显示
单元格 45
3．13．4 根据统计量突出显示单元格 45
3．14 编码 48
3．15 更改数据类型 51
3．16 日期和时间转换 52
3．16．1 取整日期和时间 52
3．16．2 从日期或时间中提取数字 53
3．16．3 从日期或时间中提取文本 54
3．17 合并文本 55
3．18 显示数据 55
第4章 数据计算 57
4．1 计算器及其函数 57
4．1．1 计算器 57
4．1．2 计算器函数 59
4．2 计算列统计量 68
4．3 计算行统计量 68
4．4 数据标准化 69
4．5 生成模板数据 71
4．5．1 生成简单数集 71
4．5．2 生成任意数集 72
4．5．3 生成文本值模板 72
4．5．4 生成日期/时间值的简单数集 74
4．6 创建网格数据 74
4．7 创建指示变量 76
4．8 设置随机数发生器的基数 78
4．9 生成随机数 78
4．9．1 从样本中抽样 79
4．9．2 根据分布生成随机数 79
4．10 概率分布函数 81
4．10．1 计算概率 82
4．10．2 计算累积概率 83
4．10．3 计算P值 84
4．10．4 计算逆累积概率值 85
4．10．5 计算临界值 85
4．11 矩阵运算 86
4．11．1 读取矩阵 86
4．11．2 转置矩阵 87
4．11．3 求逆矩阵 88
4．11．4 定义常量矩阵 88
4．11．5 生成对角矩阵 89
4．11．6 特征分析 89
4．11．7 矩阵的算术运算 90
第5章 基本统计量 92
5．1 计算和存储描述性统计量 92
5．1．1 显示描述性统计量 92
5．1．2 存储描述性统计量 96
5．1．3 图形化汇总 97
5．2 均值假设检验与置信区间估计 99
5．2．1 单样本均值比较的Z检验 99
5．2．1 单样本均值的t检验 101
5．2．2 独立样本均值的t检验 103
5．2．3 配对样本均值的t检验 106
5．3 率的假设检验与置信区间估计 108
5．3．1 单样本二项总体率检验 108
5．3．2 独立样本二项总体率检验 109
5．3．3 单样本Poisson检验 111
5．3．4 独立样本Poisson检验 114
5．4 方差的假设检验与置信区间
估计 115
5．4．1 单样本方差检验 115
5．4．2 独立样本方差检验 117
5．5 相联度量 120
5．5．1 相关 120
5．5．2 协方差 121
5．6 分布检验 122
5．6．1 正态性检验 122
5．6．2 离群值检验 124
5．6．3 Poisson分布的拟合优度
检验 127
第6章 统计表和列联表资料的检验 130
6．1 单变量计数 130
6．2 列联表资料的分析 131
6．2．1 卡方检验 131
6．2．2 四格表资料的Fisher 精确
检验 133
6．2．3 配对四格表资料的McNemar
检验 135
6．2．4 多维四格表资料的Mantel-
Haenszel-Cochran检验 136
6．2．5 观测结果一致性的Cohen
Kappa评价 137
6．2．6 有序分类资料的一致性度量 137
6．2．7 有序分类资料的相关分析 139
6．3 单变量卡方拟合优度检验 139
第7章 方差分析 142
7．1 方差齐性检验 142
7．2 单因子方差分析 145
7．3 均值分析图 152
7．3．1 正态分布资料的均值分析图 152
7．3．2 二项分布资料的均值分析图 154
7．3．3 Poisson分布资料的均值
分析图 155
7．4 主效应图 155
7．5 交互效应图 157
7．6 平衡方差分析 158
7．6．1 完全随机设计资料的方差
分析 158
7．6．2 双因子方差分析 160
7．6．3 混合模型平衡设计资料的
方差分析 161
7．7 一般线性模型 162
7．7．1 随机区组设计资料的方差
分析 162
7．7．2 析因设计资料的方差分析 166
7．7．3 正交设计资料的方差分析 170
7．7．4 拉丁方设计资料的方差
分析 172
7．7．5 系统分组试验设计资料的
方差分析 173
7．7．6 分割试验设计资料的方差
分析 175
7．7．7 交叉试验设计资料的方差
分析 176
7．7．8 协方差分析 178
7．7．9 均值的多重比较 181
7．7．10 计算预测信息 187
7．7．11 因子图 189
7．8 一般多元方差分析 192
第8章 等效检验 196
8．1 单样本等效检验 196
8．2 独立样本等效检验 199
8．2．1 等效性检验 199
8．2．2 优效性检验 202
8．2．3 非劣效性检验 204
8．3 配对资料的等效检验 205
8．4 二阶段交叉试验设计资料的
等效检验 207
第9章 非参数检验 212
9．1 单样本中位数检验 212
9．1．1 单样本符号检验 212
9．1．2 单样本Wilcoxon符号秩
检验 213
9．2 两独立样本的Mann-Whitney
检验 214
9．3 方差分析的非参数方法 215
9．3．1 两个或多个独立样本
的Kruskal-Wallis检验 215
9．3．2 两个或多个独立样本的
Mood中位数检验 216
9．3．3 随机化区组设计资料的
Friedman检验 216
9．4 随机性检验 217
第10章 回归分析 219
10．1 拟合线图 219
10．2 线性回归 225
10．2．1 拟合线性回归模型 225
10．2．2 最佳子集回归 232
10．3 非线性回归 234
10．4 稳定性研究 241
10．4．1 创建稳定性研究工作表 241
10．4．2 拟合稳定性研究模型 244
10．5 Demin回归 251
10．6 偏最小二乘回归 254
10．7 Logistic回归 262
10．7．1 拟合二值Logistic曲线 262
10．7．2 二值Logistic回归 265
10．7．2 无序多分类Logistic回归 273
10．7．3 有序多分类Logistic回归 277
10．8 Possion回归 279
第11章 可靠性/生存分析 283
11．1 试验方案 283
11．1．1 验证试验方案 283
11．1．2 估计试验方案 285
11．1．3 加速寿命试验方案 287
11．2 分布分析 290
11．2．1 分布ID图 290
11．2．2 分布概要图 293
11．2．3 参数分布分析 295
11．2．4 非参数分布分析 299
11．3 保证分析 302
11．3．1 过程前保证数据 302
11．3．2 保证预测分析 303
11．4 可修复系统分析 305
11．4．1 参数增长曲线 305
11．5 加速寿命试验 310
11．6 含寿命数据的回归 314
11．7 概率单位分析 316
第12章 多变量分析 321
12．1 主成分分析 321
12．2 因子分析 325
12．3 项目分析 329
12．3 聚类分析 332
12．3．1 Q型聚类 332
12．3．2 R型聚类 337
12．3．3 K均值聚类 339
12．4 判别分析 340
12．5 简单对应分析 343
12．6 多重对应分析 352
第13章 时间序列分析 358
13．1 时间序列相关图形 358
13．1．1 时间序列图 358
13．1．2 区域图 361
13．2 趋势分析 362
13．3 季节分解法 366
13．4 移动平均法 369
13．5 指数平滑法 372
13．5．1 单指数平滑法 372
13．5．2 双指数平滑法 374
13．5．3 Winter指数平滑法 376
13．6 相关分析与ARIMA模型 377
13．6．1 差分 378
13．6．2 滞后 378
13．6．3 自相关函数 379
13．6．4 偏自相关函数 380
13．6．5 互相关函数 382
13．6．6 综合自回归移动平均模型 383
第14章 功效和样本含量计算 388
14．1 功效和样本含量计算简介 388
14．2 参数估计的样本含量计算 390
14．2．1 估计总体均值时的样本
含量估计 390
14．2．2 估计总体概率时样本含量
估计 391
14．3 容差区间的样本含量计算 392
14．4 单样本Z检验的功效和样本
含量计算 394
14．5 单样本t检验的功效和样本
含量计算 396
14．6 独立样本t检验的功效和样本
含量计算 396
14．7 配对样本t检验的功效和样本
含量计算 397
14．8 单样本率检验的功效和样本含
量计算 398
14．9 两独立样本率检验的功效和
样本含量计算 400
14．10 单样本Poisson检验的功效和
样本含量计算 401
14．11 两独立样本Poisson检验的
功效和样本含量计算 402
14．12 单样本方差检验的功效和
样本含量计算 403
14．13 独立样本方差检验的功效
和样本含量计算 405
14．14 等效检验的功效和样本含量
计算 406
14．14．1 单样本等效检验的功效和
样本含量计算 406
14．14．2 独立样本等效检验的功效
和样本含量计算 407
14．14．3 配对资料等效检验的功效
和样本含量计算 409
14．14．4 二阶段交叉设计等效检验
的功效和样本含量计算 411
14．15 单因子方差分析的功效和
样本含量计算 413
第15章 控制图 415
15．1 子组变量控制图 415
15．1．1 均值-极差控制图 415
15．1．2 均值-标准差控制图 419
15．1．3 单值-移动极差-极差/标准差
控制图 421
15．1．4 均值控制图 424
15．1．5 极差控制图 425
15．1．6 标准差控制图 426
15．1．7 区域控制图 427
15．2 单值变量控制图 429
15．2．1 单值-移动极差控制图 429
15．2．2 Z-MR控制图 430
15．2．3 单值控制图 432
15．2．4 移动极差控制图 433
15．3 属性控制图 434
15．3．1 P控制图诊断 435
15．3．2 P控制图 436
15．3．3 Laney P‘控制图 437
15．3．4 NP控制图 438
15．3．5 U控制图诊断 439
15．3．6 U控制图 440
15．3．7 Laney U‘控制图 441
15．3．8 C控制图 443
15．4 时间加权控制图 444
15．4．1 移动平均控制图 444
15．4．2 指数加权移动平均控制图 447
15．4．3 累积和控制图 448
15．5 多变量控制图 451
15．5．1 T2控制图 451
15．5．2 广义方差控制图 452
15．5．3 T2-广义方差控制图 453
15．5．4 多变量EWMA控制图 454
15．6 稀有事件控制图 455
15．6．1 G控制图 455
15．6．2 T控制图 457
15．7 Box-Cox变换 459
第16章 质量计划工具 461
16．1 运行图 461
16．2 Pareto图 463
16．2．1 汇总数据的Pareto图 463
16．2．2 原始数据的Pareto图 465
16．2．3 分类Pareto图 466
16．3 因果图 466
16．3．1 完整因果图 466
16．3．2 空白因果图 468
16．4 多变异图 469
16．5 对称图 470
第17章 过程能力分析 472
17．1 个体分布标识 472
17．2 Johnson变换 477
17．3 能力分析 479
17．3．1 正态分布能力分析 480
17．3．2 组间/组内能力分析 486
17．3．3 非正态分布能力分析 487
17．3．4 多变量正态分布能力分析 490
17．3．5 多变量非正态分布能力
分析 494
17．3．6 二项分布能力分析 495
17．3．7 Poisson分布能力分析 498
17．4 过程能力六包装分析 501
17．4．1 正态分布能力六包装分析 501
17．4．2 组间/组内能力六包装分析 503
17．4．3 非正态分布能力六包装
分析 504
17．5 容差范围估计 506
第18章 测量系统分析 509
18．1 量具研究 509
18．1．1 Ⅰ型量具研究 509
18．1．2 创建量具R＆R研究
工作表 511
18．1．3 量具运行图 512
18．1．4 交叉量具R＆R研究 514
18．1．5 嵌套量具R＆R研究 519
18．1．6 扩展量具R＆R研究 520
18．1．7 量具线性和偏倚研究 525
18．1．8 属性量具研究分析法 526
18．2 属性一致性分析 528
18．2．1 创建属性一致性分析
工作表 528
18．2．2 名义资料的属性一致性
分析 529
18．2．3 有序资料的属性一致性
分析 533
第19章 常用统计图(第3稿) 537
19．1 饼图 537
19．1．1 简单饼图 537
19．1．2 复式饼图 541
19．2 条形图 542
19．2．1 用原始数据绘制简单
条形图 543
19．2．2 用原始数据绘制复式
条形图 545
19．2．3 用原始数据绘制分段
条形图 546
19．2．4 用变量函数绘制简单
条形图 548
19．2．5 用变量函数绘制复式
条形图 550
19．2．6 用变量函数绘制分段
条形图 553
19．2．7 用汇总数据绘制简单
条形图 554
19．2．8 用汇总数据绘制复式
条形图 556
19．2．9 用汇总数据绘制分段
条形图 559
19．3 直方图 561
19．3．1 简单直方图 561
19．3．2 复式直方图 565
19．4 点图 567
19．4．1 单变量简单点图 567
19．4．2 单变量复式点图 568
19．4．3 单变量重叠复式点图 568
19．4．4 多变量简单点图 569
19．4．5 多变量重叠点图 570
19．4．6 多变量复式点图 570
19．4．7 多变量重叠复式点图 572
19．5 茎叶图 573
19．6 概率图 573
19．6．1 简单概率图 574
19．6．2 重叠概率图 574
19．7 经验累积分布函数图 576
19．7．1 简单经验累积分布函数图 576
19．7．2 重叠经验累积分布函数图 577
19．8 概率分布图 578
19．8．1 单一概率分布图 578
19．8．2 不同参数的概率分布图 580
19．8．3 不同分布函数的概率
分布图 581
19．8．4 概率分布的曲线下面积 582
19．9 散点图 584
19．9．1 简单散点图 584
19．9．2 包含连接线的简单散点图 586
19．9．3 复式散点图 586
19．9．4 包含连接线的复式散点图 587
19．9．5 包含回归的简单散点图 588
19．9．6 包含回归的复式散点图 590
19．10 矩阵图 591
19．10．1 图的矩阵 591
19．10．2 Y与X的矩阵图 596
19．11 气泡图 598
19．11．1 简单气泡图 598
19．11．2 复式气泡图 601
19．12 边际图 603
19．12．1 包含直方图的边际图 603
19．12．2 包含箱线图的边际图 604
19．12．3 包含点图的边际图 605
19．13 箱线图 605
19．13．1 简单箱线图 606
19．13．2 复式箱线图 607
19．13．3 多变量简单箱线图 608
19．13．4 多变量复式箱线图 610
19．14 区间图 610
19．14．1 简单区间图 611
19．14．2 复式区间图 612
19．14．3 多变量简单区间图 614
19．14．4 多变量复式区间图 615
19．15 线图 617
19．15．1 单变量线图 617
19．15．2 多变量线图 619
19．15．3 根据汇总数据绘制线图 622
19．16 等值线图 624
19．17 三维散点图 627
19．17．1 简单三维散点图 627
19．17．2 重叠三维散点图 628
19．18 三维曲面图 629
19．18．1 三维曲面图 629
19．18．2 三维线框图 630

前 言

Minitab软件是为质量改善、教育和研究应用领域提供统计软件和服务的领先者，是全球领先的质量管理和六西格玛实施软件工具及持续质量改进的良好工具软件，它具有强大的功能和简易的可视化操作界面，深受广大质量管理工作者和统计专家的青睐。Minitab公司1972年成立于美国的宾夕法尼亚大学，目前已有100多个国家、4800多所高校在使用Minitab。它的特点是：操作简便，比SAS、SPSS精巧（只有80多M）；功能丰富，精度高(双精度计算)，对硬件的要求低；统计图形丰富美观，强大的宏，强大的“助手”菜单方便新手学习等功能。

本书第1版——《MINITAB统计分析教程》出版至今已有10年，该书基于Minitab14.0软件编写，被国内多所著名高校作为本科生、硕士生、博士生教材，受到了广大科研工作者的欢迎，至今已重印多次。2017年Minitab 发行了18.1多国语言版本，与之前版本相比，软件界面有了较大变化，统计功能模块进一步增加，第一版书稿已难以满足广大读者的学习和使用需求。鉴于此，编委会决定在Minitab 17.3版本的基础上进行再版（第2版），第2版基本涵盖了该软件的所有统计及绘图功能，是国内对Minitab介绍最全面的书籍之一。

本书特色

1.涵盖内容丰富：全书共详细介绍实例操作385个（其中数据管理及数据计算方法83个、基础统计方法95个、高级统计方法35个、时间序列分析方法15个、功效与样本量计算方法18个、质量控制方法68个，绘图方法71个），提供实例数据文件222个、练习题229道，整理后的英汉及汉英对照词汇各2292条。

2.内容解释详尽：根据统计教学的特点，结合大量的实例以循序渐进的方式介绍Minitab的使用方法，对所有界面、统计结果、统计图形都进行了详尽的解释。

3.语言通俗易懂：针对第1版读者反馈的意见，对教材中描述晦涩的介绍进行逐一梳理，力求以通俗易懂的语言介绍软件使用方法，尽量避免晦涩难懂的统计公式。

4.中英文对照：所有界面及统计结果的介绍均采用汉英对照的方式，英文专业词汇均与Minitab 17.3英文版的软件界面及结果一致，中文专业词汇均参考《新编英汉?汉英统计大词典》（中国统计出版社2014年5月出版）进行逐一勘正。

5.适用于软件各类版本：由于Minitab具有向下兼容性及多国语言版的特点，经多位学生试读，无论使用英文版、简体中文版还是较低版本软件，均不影响本书的阅读。读者也可以根据自身需要，设定不同的界面语言或输出语言（英文或简体中文等）。

6.纸质及电子书同步发行：为了节省版面，降低书籍成本，本书将第17～19章及所有附录）制作成电子书，在华信教育资源网www.hxedu.com.cn免费下载。为了减轻在校学生负担，本书将抽取基础知识及基础统计章节同期发行电子书，并将成为国内第一本Minitab电子图书。

本书内容

全书共分19章，第1～4章介绍Minitab的基础知识，第5～9章介绍Minitab各种基础统计方法，第10～12章介绍Minitab各种高级统计方法，第13章介绍Minitab各种时间序列分析，第14章介绍Minitab各种功效与样本量计算方法，第14～18章介绍Minitab各种质量控制方法，第19章介绍Minitab各种绘图方法。除正文外还以免费电子书的格式提供4个附录：附录A为“本书例题及数据集”、附录B为“Minitab 英汉词汇表”、附录C为“Minitab 汉英词汇表”、附录D“主要参考文献”

本书由李志辉、李欣主编，全书由洪楠审校。

由于编者的水平有限，编写时间仓促，本书可能还存在不尽如人意的地方，敬请读者批评指正。为了便于和读者沟通，编委会开设了微信订阅号“一起学统计工具”，在微信号可智能检索大量统计学文章，并提供统计学习资源下载，敬请关注，读者如有反馈意见，请发电子邮件至：mchgz@163.com。

编 者

2017年4月于广州