[數學] 自由度

自由度:取值不受限制的變量的個數。

如何理解這句簡單的話呢?給定一組數據,我們來計算不同的統計量,看看自由度的變化。這些數據分別爲 1 2 4 6 8. 5個數。

先來求平均值,這幾個數據都可以任意變化成其它數據,而我們仍然可以對它們求平均值,它們的平均值也跟着變化。這時自由度爲5,也就是說有幾個數據自由度就是幾。

1)當我們來計算方差時,我們要先計算平均值,下一步再計算方差,計算完平均值後,我們還可以變更這些數據,但是要保證平均值不變化,如果變化,我們需要重新計算均值。

2)而要保證均值不變,那麼原來這幾個數字中只有4個數字是可以自由變化的,而另外一個數字只能是=均值×5-其它四個數字之和。

3)這個數字的值由其它數字確定了,自己被逼無奈,只能接受這個值,沒有自由變化的可能,這一組數字當中,有一個數字沒有了自由,因此自由度要減去1.

凡是計算公式中用到一個均值都要減去1.

大家也可以自己查找方差分析中,幾個均方的計算公式以及對應的自由度。

1)總體均方,自由度爲全部個體數減去1,因爲用了總體均數這一個均值;
2)組間均方,自由度爲組數減去1.因爲計算的是組之間的均值,而且用了這一個組間均值。
3)誤差均方,自由度爲全部個體數減去組數,計算均值時用到了全部個體值,同時計算了每個組的均值並且使用了這些均值。

卡方檢驗的自由度:
1)如果是獨立性檢驗,那麼自由度就等於(a-1)*(b-1),a b表示這兩個檢驗條件的對應的分類數。

比如《問卷與量表數據分析》課程裏面的性別和是否購買之間的獨立性檢驗,自由度就等於(2-1)*(2-1)=1。這裏可以理解爲有兩個約束條件,即性別和是否購買這兩個變量,這兩個變量約束的方向都是自己那一方面的,所以要在自己的類別數目後面減去1,而不是總的類別數減去總的約束條件數目。

2)適合性檢驗,類別數減去1。此處相當於約束條件只有一個。

卡方檢驗只有在用筆算查表時使用自由度,軟件計算不用擔心這個問題,但是最好明白自由度代表着總的變量數目減去約束條件的數目。

總之大家注意到計算自由度時,要考慮限制條件的數目就可以了,這方面的知識雖然在統計中看似不起眼,但是最好還是有所瞭解。

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