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数理统计学是概率论的一个姐妹学科，研究怎样有效地收集、整理和分析带有随机性质的数据，以对所观察的问题作出推断和预测，直至为采取一定的决策和行动提供依据和建议.
统计学自古有之，例如人口统计、社会调查等.但它不是现代意义下的数理统计学，只是数据的记录和整理.
数理统计学是随着概率论的发展而发展起来的.
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当人们认识到必须把数据看成是来自一定概率分布的总体，所研究的对象是这个总体而不能局限于数据本身之日，也就是数理统计诞生之时.
在19世纪中叶以前已出现了若干重要的工作，特别是高斯(C.F. Gauss)和勒让德关于观测数据的误差分析和最小二乘法.
但数理统计学发展成为一门成熟的学科，则是20世纪上半叶的事.
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皮尔森(K.Pearson)、费希尔(R.A.Fisher)作出了重大贡献，
1946年，克拉默发表的
《统计学的数学方法》
是第一部严谨且比较系统的数理统计著作，可以把它作为数理统计学进入成熟阶段的标志.
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数理统计学用到很多近代数学知识，但与其关系最密切的是概率论.
在很大程度上可以说概率论是数理统计的理论基础，数理统计是概率论的一种应用，并且补充和丰富了概率论.
概率论、数理统计是两个并列的数学分支，并无从属关系.
目前，概率论与数理统计的理论与方法已广泛的用于自然科学、技术科学、社会科学及人文科学的各个领域.
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