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统计代写|生物统计代写Biostatistics代考|DETERMINING THE SAMPLE SIZE

One of the most important aspects of any sampling plan is the determination of the number of units to sample. The sample size is denoted by $n$ and is determined by several factors including

  • the size of the population:
  • the level of reliability required in the statistical analysis;
  • the cost of sampling;
  • whether or not subpopulations are present in the population:
  • the variability in the population.
    Of all the factors affecting the sample size, the most important factor to consider is the degree of reliability that will be required of the statistical analysis. The measures of reliability for a statistical analysis will depend on the statistical methods used in the analysis; however, one of the more commonly used measures of reliability for an estimate of a population proportion or mean is the bound on the error of estimation, which is denoted by $B$. The bound on the error of estimation is based on the two standard deviation empirical rule. Moreover, it is unlikely for an estimate of a proportion or a mean to be farther than $B$ from the value of the population proportion or mean being estimated. Careful consideration must be given in prespecifying the value of $B$ in designing a sampling plan with the appropriate sample size. That is, when $n$ is too small, the estimates will not be reliable enough to provide useful information, and when the sample size is too large the benefits of having a large sample are not cost-effective.

In the following section, methods for determining the appropriate sample size for a given value of the bound on the error of estimation will be discussed only for simple random, stratified random, and systematic random samples. The determination of the sample size for a cluster sample is beyond the scope of this book but is covered in many specialized textbooks on sampling.

统计代写|生物统计代写Biostatistics代考|The Sample Size for Simple and Systematic Random Samples

In a simple random sample or a systematic random sample, the sample size required to produce a prespecified bound on the error of estimation for estimating the mean is based on the number of units in the population $(N)$, and the approximate variance of the population $\sigma^2$. Moreover, given the values of $N$ and $\sigma^2$, the sample size required for estimating a mean $\mu$ with bound on the error of estimation $B$ with a simple or systematic random sample is
$$
n=\frac{N \sigma^2}{(N-1) D+\sigma^2}
$$
where $D=\frac{B^2}{4}$. Note that this formula will not generally return a whole number for the sample size $n$; when the formula does not return a whole number for the sample size, the sample size should be taken to be the next largest whole number.
Example 3.11
Suppose a simple random sample is going to be taken from a population of $N=5000$ units with a variance of $\sigma^2=50$. If the bound on the error of estimation of the mean is supposed to be $B=1.5$, then the sample size required for the simple random sample selected from this population is
$$
n=\frac{5000(50)}{4999\left(\frac{1.52}{4}\right)+50}=87.35
$$
Since $87.35$ units cannot be sampled, the sample size that should be used is $n=88$. Also, $n=$ 88 would be the sample size required for a systematic random sample from this population when the desired bound on the error of estimation for estimating the mean is $B=1.5$. In this case, the systematic random sample would be a 1 in 56 systematic random sample since $\frac{5000}{88} \approx 56$.

In many research projects, the values of $N$ or $\sigma^2$ are often unknown. When either $N$ or $\sigma^2$ is unknown, the formula for determining the sample size to produce a bound on the error of estimation for a simple random sample can still be used as long as the approximate values of $N$ and $\sigma^2$ are available. In this case, the resulting sample size will produce a bound on the error of estimation that is close to $B$ provided the approximate values of $N$ and $\sigma^2$ are reasonably accurate.

The proportion of the units in the population that are sampled is $n / N$, which is called the sampling proportion. When a rough guess of the size of the population cannot be reasonably made, but it is clear that the sampling proportion will be less than $5 \%$, then an alternative formula for determining the sample size is needed. In this case, the sample size required for a simple random sample or a systematic random sample having bound on the error of estimation $B$ for estimating the mean is approximately
$$
n=\frac{4 \sigma^2}{B^2}
$$

统计代写|生物统计代写Biostatistics代考|BIOL6610

生物统计代考

统计代写|生物统计代写Biostatistics代考|DETERMINING THE SAMPLE SIZE

任何抽样计划最重要的方面之一是确定抽样单位的数量。样本量表示为n并由几个因素决定,包括

  • 人口规模:
  • 统计分析所需的可靠性水平;
  • 抽样成本;
  • 人群中是否存在亚群:
  • 人口的可变性。
    在影响样本量的所有因素中,要考虑的最重要因素是统计分析所需的可靠性程度。统计分析的可靠性度量将取决于分析中使用的统计方法;然而,用于估计总体比例或平均值的更常用的可靠性度量之一是估计误差的界限,表示为乙. 估计误差的界限是基于两个标准差的经验法则。此外,对比例或平均值的估计不太可能超过乙从估计的人口比例或平均值的值。必须仔细考虑预先指定的值乙在设计具有适当样本量的抽样计划时。也就是说,当n太小,估计值将不够可靠,无法提供有用的信息,而当样本量太大时,拥有大样本的好处不具有成本效益。

在下一节中,将仅针对简单随机、分层随机和系统随机样本讨论为给定的估计误差界限值确定​​适当样本量的方法。确定整群样本的样本量超出了本书的范围,但在许多有关抽样的专业教科书中都有介绍。

统计代写|生物统计代写Biostatistics代考|The Sample Size for Simple and Systematic Random Samples

在简单随机样本或系统随机样本中,为估计均值而对估计误差产生预先指定的界限所需的样本量基于总体中的单位数(ñ),以及总体的近似方差p2. 此外,鉴于ñ和p2, 估计平均值所需的样本量米估计误差有界乙一个简单或系统的随机样本是

n=ñp2(ñ−1)D+p2
在哪里D=乙24. 请注意,此公式通常不会返回样本量的整数n; 当公式没有返回样本量的整数时,应将样本量取为下一个最大的整数。
例 3.11
假设一个简单的随机样本将从人口中抽取ñ=5000方差为的单位p2=50. 如果平均值估计误差的界限应该是乙=1.5,则从该总体中选择的简单随机样本所需的样本量为

n=5000(50)4999(1.524)+50=87.35
自从87.35单位不能被抽样,应该使用的样本量是n=88. 还,n=当估计平均值的估计误差的期望界限为乙=1.5. 在这种情况下,系统随机样本将是 56 个系统随机样本中的 1 个,因为500088≈56.

在许多研究项目中,ñ或者p2往往是未知的。当ñ或者p2是未知的,确定样本大小以产生一个简单随机样本的估计误差界限的公式仍然可以使用,只要近似值ñ和p2可用。在这种情况下,得到的样本量将产生一个接近于估计误差的界限乙提供的近似值ñ和p2是相当准确的。

被抽样单位在总体中的比例为n/ñ,称为抽样比例。当无法合理地对总体规模做出粗略的猜测,但很明显抽样比例会小于5%,则需要一个用于确定样本量的替代公式。在这种情况下,简单随机样本或系统随机样本所需的样本量限制了估计误差乙估计平均值大约是

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