فصل اول : مقدمه موضوعی و تاریخی
I) ضرورت آمار در تحقیق علمی :
روش های محاسبه و استنباط آماری از مبانی ضروری تحقیق علمی هستند . اما این حقیقت نه تنها برای مردم عادی بلکه غالباً برای دانشجوی مبتدی چنان که باید ، روشن نیست . تصور عامه این است که آمار نوعی تفنن در محاسبه و به کار بردن فرمول هاست و ماند فرمول های ریاضی محض که همگان بدان رغبت ندارند ممکن است محاسبات آماری هم دارای فایده آشکار و عملی نباشد . علت اصلی این ابهام و ناآشنایی آن است که عامه مردم ( و مبتدی در تحصیل علم ) ممکن است به نحوی از نتایج و قواعد علمی با خبر شوند و از صورت کلی و مختصر و تقریبی آنها آگاهی یابند ، اما به دقایق و جزئیات ، از جمله به منطق تحقیق و چگونگی تشکیل حقیقت علمی ، پی نمی برند و ناچار متوجه نمی شوند که ضرورت آمار در علم به عنوان وسیله تحقیق از کجاست . سپس ساده ترین راه نشانی دادن ضرورت و فایده آن این است که مراحل عمده و تحقیق را به اجمال تشریح کنیم .
II) مختصر تاریخ تحول آمار :
مطالعه تاریخ تحولهر علم ، جز فواید کلی که از نظر شناخت موجبات پیدایش و جهات توسعه آن در بر دارد ، به لحاظ درک بعضی خصوصیات موضوعی آن علم نیز حائز اهمیت است . مطالعه سیر تکاملی علم آمار را از قرن هفدهم همزمان با پیدایش و توسعه حساب احتمالات در ریاضیات می توان آغاز کرد وسه دوران در آن تشخیص داد . توسعه و تحول ریاضیات در قرن های شانزدهم و هفدهم از لحاظ تاریخ آمار قابل توجه است و به این جهت این دو قرن دوران نخستین تحول این علم را تشکیل می دهد . در دوران دوم که شامل قرن هجدهم و قرن نوزدهم است ، اصول احتمالات به تدریج به کار برده شدند و بدین لحاظ این دوران را می توان سرآغاز رشته های مختلف آمار عملی دانست . دوران حاضر از اواخر قرن نوزدهم شروع می شود و خصوصیت عمده آن گسترش اصول نظری و موارد استعمال عملی آمار درهمه علوم و فنون است .
III) پایه گذاری آمار و ریاضی :
تئوری احتمالات نه تنها مبنای اصولی علم آمار است . به طوری که در مقدمه ذکر شد - بلکه مقدمه تاریخی این علم را نیز تشکیل می دهد . حساب احتمالات از مطالعه فرایندهای تصادفی مانند بازی با ورق و تاس نرد و نظایر اینها شروع شده است . توجه به اینگونه فرایندها و علاقه به پیشگویی پیشامدهای برگزیده در بازیهای تصادفی ( مثلاً ورق برنده یا خال معین از تاس نرد و مانند اینها ) البته همیشه وجود داشته است ، ولی گمان نمی رود که قبل از بازگشت ( رنسانس ) علمی در اروپای قرن شانزدهم و هفدهم درباره اصول نظری احتمال مطالعه منظم کرده شده باشد. در آثار چند تن از دانشمندان ایتالیایی قرون پانزدهم و شانزدهم مانند پاچیولو و فونتانا معروف به تار تاگلیا و مخصوصاً کاردانو و گالیله مطالعاتی در محاسبه احتمال پیشامدهای تصادفی وجود دارد . وی تحقیقات استقرایی و نظری منظم درباره فرایندهای احتمالی در قرن هفدهم ، و تألیف اصول و قواعد ریاضی حساب احتمالات واقعاً در قرن هفدهم و هجدهم صورت گرفته است . پاسکال و فرما دو دانشمند فرانسوی به خواهش یکی از اشرافیان فرمان به احتمال برد و باخت در بازی های تصادفی راغب شده بودند . قواعد اساسی احتمال پیشامدهای ساده و مرکب را این دو وضع کرده اند . از آن جمله قاعده تشکیل « مثلث پاسکال » یا د« مثلث حسابی » است که به وسیله آن می توان احتمال دو پیشامد p و q را در ترکیبات n تایی به دست آورد . روش پاسکال در این مطالعات یک روش نیمه استقرایی ( هندسی ) و نیمه انتزاعی ( ریاضی ) بود . دانشمندان دیگری اصول و قواعد حساب احتمالات را به صورت کامل تر تدوین کرده اند . برنویی و نیوتن از آن جمله اند . توزیع دو جمله ای نیوتن روش کلی حساب احتمالات پیشامدهای q و p در ترکیبات n تایی را به دست می دهد و در واقع قاعده کلی تشکیل مثلث پاسکال را بیان می کند . پیش از نیوتن ، وییت و بریگز به توزیع دو جمله ای پی برده بودند . اما نیوتن راه حل جبری مسئله را نشان داد و آن را به حالت هایی با n منفی و کسری تعمیم داد . دو مواور در تحقیقی راجع به حالت های کلی دو جمله ای نیوتن به کشف فرمول منحنی خاصی که بعداً منحنی طبیعی نامیده شد موفق گردید .