方差計算公式

方差計算公式

數學公式
方差的概念與計算公式,例如 兩人的5次測驗成績如下:X: 50,100,100,60,50,平均值E(X)=72;Y:73, 70,75,72,70 平均值E(Y)=72。平均成績相同,但X 不穩定,對平均值的偏離大。方差描述随機變量對于數學期望的偏離程度。單個偏離是消除符号影響方差即偏離平方的均值,記為E(X):直接計算公式分離散型和連續型。推導另一種計算公式得到:“方差等于各個數據與其算術平均數的離差平方和的平均數”。其中,分别為離散型和連續型計算公式。 稱為标準差或均方差,方差描述波動程度。方差(Variation)是對研究的變量的均值與每一數據值的離差平方的算術平均值,因此,也稱為均方差或均方。[1]
  • 中文名:方差
  • 外文名:variance
  • 别名:
  • 表達式:
  • 提出者:
  • 适用領域:
  • 實 質:随機變量對于數學期望的偏離程度
  • 記 法:D(X)
  • 計 算:平方的均值減去均值的平方
  • 性質1:設C為常數,則D(C) = 0
  • 性質2:D(CX)=C^2D(X)

方差的定義

設一組數據x1,x2,x3……xn中,各組數據與它們的平均數 的差的平方分别是,那麼我們用他們的平均數 來衡量這組數據的波動大小,并把它叫做這組數據的方差。為了簡便 (其中x為該組數據的平均值)。

總之,方差越小就越穩定。

離散型方差

已知離散型方差分布列:

X

P

x1

p1

x2

p2

...

...

xn

pn

...

...

DX公式刻畫了随機變量X與其期望值EX的平均偏差程度,稱DX為随機變量X的方差。為X的标準差(Standard Deviation)或均方差,記為σX。

性質

方差的性質

1.設C為常數,則D(C) = 0(常數無波動);

2. (常數平方提取);

證:

特别地 D(-X) = D(X), D(-2X ) = 4D(X)(方差無負值)

3.若X 、Y 相互獨立,則證:記則

前面兩項恰為 D(X)和D(Y),第三項展開後為

當X、Y 相互獨立時,

故第三項為零。

特别地

獨立前提的逐項求和,可推廣到有限項。

平均數: (表示這組數據個數,表示這組數據具體數值)

方差公式:

标準方差公式(1):

标準方差公式(2):

其中, 

不等式

設随機變量X具有數學期望 ,方差 ,則對于任意正數 ,不等式

成立。這一不等式成為切比雪夫(Chebyshev)不等式 。

其他相關

常用分布的方差

1.兩點分布

2.二項分布 X ~ B ( n, p )

引入随機變量Xi (第i次試驗中A 出現的次數,服從兩點分布)

3.泊松分布(推導略)

4.均勻分布 另一計算過程為

5.指數分布(推導略)

6.正态分布(推導略)

7.t分布:其中X~T(n),E(X)=0;

8.F分布:其中X~F(m,n),

正态分布的後一參數反映它與均值的偏離程度,即波動程度(随機波動),這與圖形的特征是相符的

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