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数学知识体系

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⌕2026/8/31
知识要点 · 大学数学

生物统计

化学与生物类专业 · 本科阶段

方差分析、回归与生物信息学中的统计方法,基因组数据分析的入门工具。

生物统计是统计学在生命科学中的专业化应用:从方差分析到回归建模,从生存分析到基因组数据的多重检验,它把「从实验设计到数据解读」的完整统计流程应用于生物学问题。

§ 01

实验设计与方差分析

完全随机设计、随机区组设计与析因设计;单因素、双因素方差分析与交互作用;重复测量的方差分析。应用:不同肥料/药物处理的产量或疗效比较,处理×区组的交互效应判断。
§ 02

回归与协方差分析

线性回归与多元回归在生物性状预测中的应用;协方差分析(ANCOVA)控制混杂变量后比较组间差异(如控制初始体重后比较增重效果);逻辑回归建模二分类结局(患病/不患病)。
§ 03

生存分析

删失数据的概念(随访未观察到事件);卡普兰-迈耶生存曲线与对数秩检验比较两组生存差异;Cox 比例风险回归模型 h(t)=h0(t)eβxh(t)=h_0(t)e^{\beta x},风险比 eβe^{\beta} 的解读。应用:临床试验、疾病预后分析。
§ 04

基因组数据与多重检验

高通量数据(基因表达、SNP)的「大海捞针」问题:同时检验数千基因导致假阳性膨胀,FDR 校正(Benjamini-Hochberg)控制错误发现率;富集分析(GO/KEGG)与置换检验(permutation test)也是常用工具。

核心公式速查

Cox 模型h(t)=h0(t) eβ1x1+⋯+βpxph(t)=h_0(t)\,e^{\beta_1x_1+\dots+\beta_px_p}
BH 校正p(i)≤imαp_{(i)}\le\dfrac{i}{m}\alpha
逻辑回归ln⁡p1−p=β0+β1x\ln\dfrac{p}{1-p}=\beta_0+\beta_1x

学习建议与易错点

  • 生存分析先分清删失类型(右删失最常见),删失数据不能简单当失败处理。
  • Cox 模型的风险比 eβe^{\beta} 大于 1 表示风险升高,解释时要结合置信区间。
  • 多重检验校正必须报告:未校正的 pp 值在组学数据中几乎必然虚高。
  • 协方差分析的前提是「回归斜率齐性」,先检验交互作用再解释主效应。