2007-10-05

統計学入門

自然環境,社会環境を問わず,世の中の現象は大なり小なり偶然変動を含んでいます。統計学はそのような偶然変動を含むデータから有用な情報を抽出する方法を提供します。講義では,データのまとめ方及び推測統計学の考え方について講述します。平均,分散,相関などデータの代表値の意味を理解するとともに,統計的推定や統計的仮説検定の概念を把握することを目標とします。

教科書は「入門 統計学」橋本智雄著 共立出版です。
ここには講義に関するコメントを気軽に書いてください。

シラバスにおいて未定だった計算機実習は、総合情報基盤センター情報実習室2にて行います。日程は講義の進捗に応じて、講義中にお知らせします。

2007-10-04

電子メールの使い方

はじめに
講義の資料はこのブログに書きます。
総合情報基盤センターのパソコンでこのブログを見るときには、InternetExplorerの代わりにNetscapeを使った方が見やすいです。デスクトップの「アプリケーション」と書かれたフォルダをダブルクリックします(マウスの矢印を合わせて、左ボタンを二回続けて押す)。その中にNetscapeと書かれたアイコンがあるのでそれをダブルクリックすることでNetscapeを起動できるので、そこにこのブログのアドレス
http://fuedakaoru.blogspot.com/
を書いて、左上の目次から「情報処理入門」をクリックします。

電子メールの設定
総合情報基盤センター利用の手引き第三分冊の3ページからを見ながら設定します。設定が終わったら確認のために私宛にメールを送ってください。
宛先のアドレスは fuedareport@ems.okayama-u.ac.jp
題名は今日の日付と学籍番号
本文には名前
を書いてください。
私に届いたら、返事を送ります。
来週から、出席はこのメールを送ることで確認しますので、パソコンを立ち上げたらすぐにメールを送ってください。
漢字入力
文字を入力する画面で、キーボード左上の

半角/
全角

というボタンを押すたびに、画面右下の A が あ になったり戻ったりします。
A と表示されているときはキーボードで入力したアルファベットがそのまま表示され
あ と表示されているときはローマ字として変換されます(例えば A を押すと あ になります)
A のような幅の狭い文字を半角文字、あ とか A(分かりにくいでしょうけれど、先ほどのAより幅が広いです)のように幅の広い文字を全角文字と言います。全角文字は人間が読むための文字で、パソコンは理解できないので、メールアドレスを入力するときは必ず、画面右下を A にして半角文字で入力してください。

Googleアカウントの作成
以上が終わったら、来週以降の準備としてGoogleアカウントを作成します。既に自分でGoogleアカウントを持っている人はそれを使っても構いません。
画面左下の「スタート」をクリックして、表示された「インターネット」をクリックします。
アドレス欄に http://www.google.co.jp/ と入力してEnterキーを押しますと、次の画面が表示されます。

次に、右上の ログイン をクリックします。すると

この画面が表示されるので、右側の

Googleアカウントをお持ちでない方はこちらから
今すぐアカウントを作成

をクリックします。すると

この画面に切り替わるので、(↑クリックするともっと大きく表示されます)

現在のメールアドレス:先ほど設定した自分のメールアドレスを書きます。
パスワードの設定:自分で決めたパスワードを書きます。情報基盤センターのパスワードとは別にした方が安全です。他の人に見られないように、入力した文字は表示されません。
パスワードを再入力してください:すぐ上の欄に入力したパスワードは表示されないので、間違っていないか確認のためにもう一度同じパスワードを入力します。
文字の確認:いたずら防止のため、表示されている読み難い文字を読んで、下の欄に書き写します。
全部書いたら、一番下の「同意して、アカウントを作成します」をクリックします。

しばらくすると「Google によるメール アドレスの確認」というメールが届くはずです。そこに書かれた
Google アカウントへようこそ。アカウントを開設したりメール アドレスを確認するには、次のリンクをクリックしてください。

http://www.google.com/accounts/VE?c=(ここは人によって違います)

をクリックするとアカウント作成は完了です。

2007-10-03

データ解析システムオリエンテーション

この講義では、エクセルのシートに入力されたデータを解析するためのVBA (Visual Basic for Application)プログラミングを勉強します。今回はデータ解析に必要となる基本操作、入出力を勉強します。

まずセキュリティーレベルを中へ変更して下さい。これは一度だけ行えば良いです。但し時々設定が元に戻ってしまうことがあるので、プログラムが全く実行できなくなったときにはセキュリティーレベルが正しく設定されているか確認してください。 次に、プログラムを書くためのVisualBasicEditorを起動して下さい。今後ここにプログラムを書きます。プログラムはExcelではマクロとも呼びます。

実際にプログラムを書いてみましょう。VisualBasicEditorを起動したら、

をクリックして、標準モジュールを開いてください。開いたらプログラムを書きます。
まず最初にプログラムの名前を考えます。今回は「練習1」という名前にしましょう。

標準モジュールに

sub 練習1

と入力してEnterキーを押してください。すると自動的に
 Sub 練習1()
 
 End Sub

となったと思います。「Sub 練習1()」が練習サブプロシージャの始まり、「End Sub」がそのサブプロシージャの終わり、その間にプログラムを書きます。またExcel VBAの専門用語は自動的に最初が大文字に変換されます。大文字に変わらなかったらそれはVBAの用語ではないということです。VBAの用語を入力したつもりなのに変わらなかったら、綴りを間違えた可能性があります。

実際にプログラムを書きます。「Sub 練習1()」と「End Sub」の間の行に

cells(1,1)=1

と書いてプログラムを実行してみてください。ExcelのA1セルに1が代入されて

 AB
11 
2  
このようになった筈です。
このようにVBAからエクセルのシートへ書き込むことが出来ます。

次に進む前に、プログラムを保存してください。
また、保存したエクセルのファイルを開くときに注意することがあります。ここを間違えるとプログラムを実行することが出来なくなります。そんな時は一旦ファイルを保存してから閉じて、改めて開いてください。

さらにCells(1,1)=1の下に
cells(2,1)=2
cells(3,1)=3
と書き込んで実行してみてください。
あるいは
cells(1,2)=-2
cells(1,3)=-3
と書いて、cellsの二つの添え字がExcelのどのセルに対応しているか確認しましょう。

10個続けて書くには、
cells(1,1)=1
cells(2,1)=2
cells(3,1)=3
cells(4,1)=4
cells(5,1)=5
cells(6,1)=6
cells(7,1)=7
cells(8,1)=8
cells(9,1)=9
cells(10,1)=10

と書くのは大変なので、これをFor文を使って

for i=1 to 10
 cells(i,1)=i
next i

と書きます。

ここでプログラムを実行してみてください。

引き続きプログラムを追加します。

for j=1 to 10
 cells(1,j)=j
next j

ここでもう一度プログラムを実行して結果をみてください。

次に下のような九九の表ができるようにプログラムを考えて見ましょう。

講義中に、進度に応じた課題を出題します。
作成したプログラムのSub ...からEnd Subまでをメールの本文にコピーして提出してください。

レポートの提出先は fuedareport@ems.okayama-u.ac.jp です。
※メールを送る際、件名欄に課題の出た講義の日付及び氏名を入力してください。
(Webメールのアドレスは"www.center.ous.ac.jp"です。)
パスワードを忘れた人は、担当の先生に相談してください。

レポート提出以外の連絡は fueda@ems.okayama-u.ac.jp へ 送ってください。

2007-10-01

環境データ解析学オリエンテーション

この講義では、大学院環境学研究科対象に、データ解析に必要となる、計算技法について講義します。
受講生各々の分野によって用いる手法は様々ですので、特に分野を限定せず、各自の分野で構築した理論を計算機で実装するための基礎から学習します。
本来このような計算にはMATLABが適しているのですが、ライセンス購入費用のことも考え、今年の講義ではフリーで利用できるRを用います。
Rの使い方はR-Tipsが詳しいです。

2007-09-14

マンゴーかき氷

とても美味しいマンゴーかき氷を食べました。

お店を紹介しようと写真を撮ったのですが…いくら暑くても洗面器を被らなくても…

暑い中、何の撮影ですか?

「日本電視冠軍」は日本の「テレビチャンピオン」のことみたいです。

御寿司屋さん…ですよね。

台北101へ行きました。

2007-09-12

故宮博物院

この日は美麗華近くのレストランでお昼ご飯を食べて、故宮博物院へ行きました。 故宮博物院で見た山の緑と空の青が綺麗でした。

台湾でも東京タワーが上映されるそうです。

2007-09-04

ジェフグルメカード

全国25,000店舗で使える食事券です。
ネットで見た話によると額割ドットコムから購入すると5%割引で買えるらしいです。
今度試してみます。
使えるお店の検索も出来ます。
私が行くお店では、イオン倉敷のグルメドール、ロイヤルホスト、ガスト、ジョリーパスタ、モスバーガー、ケンタッキー、31アイスクリーム、バーミヤンで使えます。
最近は珈琲館の+がお気に入りなので珈琲館でも使えるようになって欲しいです。
追記:PeaceTaiwanによると、台湾にも珈琲館はあるそうです。

話は変わりますが、ファミリーマートのFamiポートではEdyによる支払いが出来ませんでした。
ローソンのLoppiでEdyが使えるかどうかは分かりません。でもLoppiではクレジットカードやQUOカードも使えないのでEdyも使えないんじゃないかな?と思っていたら やはり駄目なのだそうです。

2007-08-17

トトロの森を描いた人

8月に東京都現代美術館で ジブリの絵職人 男鹿和雄展-トトロの森を描いた人 を見てきました。

これまで何度も見てきた映画の中で、どんな風に考えて、どんな理由でその背景画が書かれたのか、1枚1枚説明されていて、じっくり見ていたらほぼ丸一日美術館の中に居ました。

背景画の展示だけでなく、アニメ作品の中で滑らかに動かし、立体感を持たせるための技術の説明とか、トトロの折り紙コーナーもありました。
トトロの背景画を背景に写真を撮れるコーナーもあるので、デジカメを持って行った方がいいですよ。
残念ながら9月30日までです。チケットは、美術館窓口で買おうとすると行列が出来ていて20分待たされましたが、美術館向かい側のローソンでも買えるそうです。

美術館を出た後はららぽーと豊洲へ行って桂花茶寮で中国茶を楽しんできました。

2007-07-29

統計学I期末試験問題

第1問

(x,y)二つ一組のデータを以下の表のように9組観測した。
x123456789
y123789564
問1 x,yそれぞれの平均、分散、及びxとyの共分散、相関係数を求めなさい。
問2 (x,y)の散布図と回帰直線を描きなさい。回帰直線は式も求めなさい。

第2問

幾何分布G(p)の確率関数はp(x)=p(1-p)x-1 です。この分布の期待値E[X]を求めなさい。

第3問

確率変数X1,X2,…,Xnは独立で、その確率分布はどれも同じであり、 i=1,2,…,nに対しE[Xi]=μ、V(Xi)=σ2であるとする。
問1 定数a,bに対し、aXi+bの期待値と分散を、μとσ2を用いて表しなさい。そしてaXi+bの期待値が0、分散が1になるようなa,bの値を求めなさい。
問2 T=X1+…+Xnの期待値、分散を求め、aT+bの期待値が0、分散が1になるような定数a,bの値を求めなさい。
問3 T=(X1+…+Xn)/nの期待値、分散を求め、aT+bの期待値が0、分散が1になるような定数a,bの値を求めなさい。

第4問

表が出る確率が0.5であるコインを100回投げたときに、表が出た回数をXとする。
問1 Xの確率分布はどのような正規分布で近似出来ますか?
問2 Xが55以上になる確率を正規分布による近似を用いて求めなさい。

2007-07-26

数理統計学IIレポート作成のヒント

解法その1は計量アナリシスの講義と重複するので、ここでは解法その2の説明をします。
各々の図はクリックするともっと大きく見えます。

まずデータをエクセルに貼り付けて、貼り付けた部分を選択して、挿入のグラフを選びます。

散布図を選んで完了を押します。

表示されたグラフを選択したら、メニューバーにグラフの項目が表示されます。その中の近似曲線の追加を選びます。

一次式ならば線形近似、二次式以上なら多項式近似を選んで次数を設定します。ここでOKは押さずに、オプションをクリックしてください。

グラフに数式を表示するにチェックをつけてからOKを押します。

2007-07-19

多項式回帰

実験の結果(x,y)に関して、次の20個のデータが観測されました。
xy
0.000.854
0.050.786
0.100.706
0.150.763
0.200.772
0.250.693
0.300.805
0.350.739
0.400.760
0.450.764
0.500.810
0.550.791
0.600.798
0.650.841
0.700.882
0.750.879
0.800.863
0.850.934
0.900.971
0.950.985
出典:小西貞則、北川源四郎著「情報量規準」共立出版株式会社

このデータに多項式モデル

y=β0+β1x+β2x2+…βpxp+ε, ε~N(0,σ2)

を当てはめてみます。0次多項式(定数), 1次多項式(直線)から6次多項式を当てはめて、それぞれのAICを計算し、何次多項式モデルが最も良いか選択してください。

解法その1
計量アナリシスの講義で、Rを使った多変量回帰を習った人は、x,x2,…,x6を変量として扱うことで、回帰式の係数や、残差平方和を求めることが出来ます。

解法その2
Excelのグラフ機能を使うことでも、多項式回帰の係数を求めることが出来ますので、ここから残差平方和を求めることでAICを計算できます。
まず、上の表をコピーして、エクセルに貼り付けます。貼り付けた部分を選択して、「挿入」「グラフ」「散布図」を選びます。
次にグラフを選択して「グラフ」「近似曲線の追加」を選びます。「線形近似」あるいは「多項式近似」を選んで、多項式近似を選んだ場合は「次数」も設定してください。0次多項式(定数)はこのような散布図を使わなくても式変形で計算できます。
「線形近似」あるいは「多項式近似」をクリックしたら、「OK」を押す前に「オプション」を選んで「グラフに数式を表示する」を選んでから「OK」を押すと、回帰式が表示されます。

2007-07-12

ゲノム解析における統計解析法

Excelを使った多項式回帰の講義を7月12日にする予定でしたが、若干変更して、 7月12日は4限の代数学IIを3限に変更して頂いたので、4限の特別講演会を聴講してください。
数理統計学IIの最後の講義は7月19日3限です。

特別講演会のお知らせ

日時 平成19年7月12日(木曜日)
午後2時20分から3時50分
場所 環境理工学部棟105教室
演題 「ゲノム解析における統計解析法」
講師 山西芳裕(京都大学化学研究所助教)
対象 環境数理学科学部生及び大学院生

ゲノム解析において、統計学は重要な役割を果たしている。近年、網羅的に得られるようになったゲノム情報を使って、遺伝子やタンパク質間の相互作用ネットワークを予測するための統計解析法を紹介する。
山西芳裕氏は環境数理学科の一期生です。

2007-07-05

モデル選択の実例

以下のように日本の20都市に対して、1月の日最低気温の月平均値、緯度、経度、標高のデータがあります。
都市番号 都市 気温y緯度x1経度x2標高x3
1稚内-8.0 45.42 141.68 2.8
2旭川-13.6 43.77 142.37 111.9
3札幌-9.5 43.05 141.33 17.2
4青森-5.4 40.82 140.78 3.0
5盛岡-6.7 39.70 141.17 155.2
6仙台-3.2 38.27 140.90 38.9
7金沢-0.1 36.55 136.65 26.1
8長野-5.5 36.67 138.20 418.2
9高山-7.6 36.15 137.25 560.2
10軽井沢-10.0 36.33 138.55 999.1
11名古屋-0.9 35.17 136.97 51.1
12飯田-4.7 35.52 137.83 481.8
13東京-0.4 35.68 139.77 5.3
14鳥取0.5 35.48 134.23 7.1
15京都-0.6 35.02 135.73 41.4
16広島0.2 34.37 132.43 29.3
17福岡1.5 33.58 130.38 2.5
18鹿児島2.0 31.57 130.55 4.3
19高知0.1 33.55 133.53 1.9
20那覇13.5 26.23 127.68 34.9
出典:坂元慶行、石黒真木夫、北川源四郎著「情報量統計学」共立出版株式会社

このデータを元に、緯度、経度、標高から気温を推定するための最適なモデルを探しましょう。 また福島の緯度は37.75、経度は140.90、標高は67.4、神戸の緯度は34.68、経度は135.18、標高は59.3です。 選択したモデルを使って福島、神戸の気温を推定しましょう。

用いる変数とその時のAICの値を整理すると次の表になります。x1とx3を用いるモデル3が一番AICが小さいです。

モデル変数変量数σ2の推定値AIC定数a1a2a3福島の推定値神戸の推定値
1x1,x2,x332.46 84.8 38.3-1.170.02-0.0098-3.71 -0.15
2x1,x227.74 105.7 94.3-0.69-0.520-5.02 0.08
3x1,x322.46 82.8 40.7-1.150-0.0098-3.37 0.24
4x2,x327.01 103.7 147.10-1.09-0.0064-6.91 -0.63
5x118.73 106.1 39-1.1400-4.04 -0.54
6x219.60 108.0 155.80-1.160-7.64 -1.01
7x3126.68 128.4 -1.500-0.0095-2.14 -2.06
8定数032.66 130.5 -2.9000-2.90 -2.90
実際の福島の気温は-3.1、神戸は1.2ですので、モデル3での予測が一番良いです。

2007-05-27

EPSON品川アクアスタジアム

エプソン品川アクアスタジアムで凄く速く泳ぐペンギンを見ました。
ブログの機能が増えて動画を載せることが出来たので、ボタンを押して見てください。


泳ぎ終わって一休み。


ハリセンボン


やたらテンションの高いお姉さん。プール間際の席には水がかかるので、皆さんレインコート着用です。

2007-05-16

環境数理学概論


学外研修として、ナカシマプロペラと姫路城を見学しました。
ナカシマプロペラに関しては企業秘密の部分もあるのでばっさり省略して、お昼御飯を食べた龍野西サービスエリアから。


龍野西名物の角煮バーガーと牛スジコロッケ。


ツバメの巣の下には、落下防止の棚がつけてありました。


あ゛~。声が大きい子ほど餌がもらえます。


城の外の堀を白鳥と黒鳥が泳いでいます。


姫路城到着


トトロのネコバスに対抗してネコレンタサイクル始めました。


客を選ぶようです。逃げられてしまいました。


天守閣正面の広場から