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方差和均值的关系公式

方差和均值的关系公式

2023-12-28 16:44 1928人阅读

均值和方差的关系公式是D(X)=X[X^2]-E[X]^2,概率论中方差用来度量随机变量和其数学期望(即均值)之间的偏离程度,在许多实际问题中,研究方差即偏离程度有着重要意义。

方差和均值的关系公式

$Var(X) = E[(X - \\mu)^2] = E[X^2] - \\mu^2$

其中,$Var(X)$表示随机变量$X$的方差,$\\mu$表示$X$的均值,$E[X]$表示$X$的期望,$E[X^2]$表示$X$的平方的期望。

这个公式表明,$X$的方差可以通过$X$的平方的期望和均值的平方来计算。也就是说,方差是平方差的期望。当数据集的离散程度越大时,方差也会越大,反之亦然。

在实际应用中,我们常常使用标准差来描述数据集的离散程度,因为它与方差有着相同的量纲,并且更容易理解。标准差是方差的平方根,用公式表示为:

$\\sigma = \\sqrt{Var(X)}$

其中,$\\sigma$表示$X$的标准差。

均值和方差的关系

均值描述的是样本集合的中间点,它告诉我们的信息是很有限的,而标准差给我们描述的则是样本集合的各个样本点到均值的距离之平均。以这两个集合为例,[0,8,12,20]和[8,9,11,12],两个集合的均值都是10,但显然两个集合差别是很大的,计算两者的标准差,前者是8.3,后者是1.8。

显然后者较为集中,故其标准差小一些,标准差描述的就是这种“散布度”。之所以除以n-1而不是除以n,是因为这样能使我们以较小的样本集更好的逼近总体的标准差,即统计上所谓的“无偏估计”。而方差则仅仅是标准差的平方。

方差和标准差的介绍

方差是在概率论和统计方差衡量随机变量或一组数据时离散程度的度量。概率论中方差用来度量随机变量和其数学期望(即均值)之间的偏离程度。统计中的方差(样本方差)是每个样本值与全体样本值的平均数之差的平方值的平均数。在许多实际问题中,研究方差即偏离程度有着重要意义。

标准差中文环境中又常称均方差,是离均差平方的算术平均数的平方根,用σ表示。标准差是方差的算术平方根。标准差能反映一个数据集的离散程度。平均数相同的两组数据,标准差未必相同。

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