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:
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