方差和標準差

方差和標準差

樣本中各數據與樣本平均數的差的平方和的平均數叫做樣本方差;樣本方差的算術平方根叫做樣本標準差。樣本方差和樣本標準差都是衡量一個樣本波動大小的量,樣本方差或樣本標準差越大,樣本數據的波動就越大。

數學上一般用E{[X-E(X)]^2}來度量隨機變量X與其均值E(X)的偏離程度,稱爲X的方差。

定義
設X是一個隨機變量,若E{[X-E(X)]^2}存在,則稱E{[X-E(X)]^2}爲X的方差,記爲D(X)或DX。即D(X)=E{[X-E(X)]^2},而σ(X)=D(X)^0.5(與X有相同的量綱)稱爲標準差或均方差。

由方差的定義可以得到以下常用計算公式:
D(X)=E(X^2)-[E(X)]^2

方差的幾個重要性質(設以下各個方差均存在)。
(1)設c是常數,則D(c)=0。
(2)設X是隨機變量,c是常數,則有D(cX)=c^2D(X)。
(3)設X,Y是兩個相互獨立的隨機變量,則D(X+Y)=D(X)+D(Y)。
(4)D(X)=0的充分必要條件是X以概率爲1取常數值c,即P{X=c}=1,其中E(X)=c。


標準差(Standard Deviation)

各數據偏離平均數的距離(離均差)的平均數,它是離差平方和平均後的方根。用σ表示。因此,標準差也是一種平均數

標準差能反映一個數據集的離散程度。平均數相同的,標準差未必相同。

例如,A、B兩組各有6位學生參加同一次語文測驗,A組的分數爲95、85、75、65、55、45,B組的分數爲73、72、71、69、 68、67。這兩組的平均數都是70,但A組的標準差爲17.08分,B組的標準差爲2.16分,說明A組學生之間的差距要比B組學生之間的差距大得多。

簡單來說就是:
方差是實際值與期望值之差平方的平均值,而標準差是方差平方根。
方差:是各個數據與平均數之差的平方的平均數,即 s^2=1/n[(x1-x_)^2+(x2-x_)^2+...+(xn-x_)^2] 。
通俗點講,就是和中心偏離的程度!用來衡量一批數據的波動大小(即這批數據偏離平均數的大小)。
在樣本容量相同的情況下,方差越大,說明數據的波動越大,越不穩定 。


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