出观测上的随机性和不确定性。将资料中的数据模型化，计算它的机率并且做出对于母群体的推论被称之为推论统计学。推论是科学进步的重要因素，因为它可能从随机变量中得出数据的结论。推论统计学将命题进行更深入的研究，将结果进行检测。这些都是科学方式的一部分。描述统计学和对新数据的分析更倾向于提供更多的信息，逼近命题所述的真理。“应用统计学”包括描述统计学和推论统计学中的应用成分。理论统计学则注重统计推论背后的逻辑证明，以及数理统计学。数理统计学不但包括推导估测推论法的概率分布，还包括了计算统计和试验设计。统