方差计算公式

方差计算公式

数学公式
方差的概念与计算公式,例如 两人的5次测验成绩如下:X: 50,100,100,60,50,平均值E(X)=72;Y:73, 70,75,72,70 平均值E(Y)=72。平均成绩相同,但X 不稳定,对平均值的偏离大。方差描述随机变量对于数学期望的偏离程度。单个偏离是消除符号影响方差即偏离平方的均值,记为E(X):直接计算公式分离散型和连续型。推导另一种计算公式得到:“方差等于各个数据与其算术平均数的离差平方和的平均数”。其中,分别为离散型和连续型计算公式。 称为标准差或均方差,方差描述波动程度。方差(Variation)是对研究的变量的均值与每一数据值的离差平方的算术平均值,因此,也称为均方差或均方。[1]
  • 中文名:方差
  • 外文名:variance
  • 别名:
  • 表达式:
  • 提出者:
  • 适用领域:
  • 实 质:随机变量对于数学期望的偏离程度
  • 记 法:D(X)
  • 计 算:平方的均值减去均值的平方
  • 性质1:设C为常数,则D(C) = 0
  • 性质2:D(CX)=C^2D(X)

方差的定义

设一组数据x1,x2,x3……xn中,各组数据与它们的平均数 的差的平方分别是,那么我们用他们的平均数 来衡量这组数据的波动大小,并把它叫做这组数据的方差。为了简便 (其中x为该组数据的平均值)。

总之,方差越小就越稳定。

离散型方差

已知离散型方差分布列:

X

P

x1

p1

x2

p2

...

...

xn

pn

...

...

DX公式刻画了随机变量X与其期望值EX的平均偏差程度,称DX为随机变量X的方差。为X的标准差(Standard Deviation)或均方差,记为σX。

性质

方差的性质

1.设C为常数,则D(C) = 0(常数无波动);

2. (常数平方提取);

证:

特别地 D(-X) = D(X), D(-2X ) = 4D(X)(方差无负值)

3.若X 、Y 相互独立,则证:记则

前面两项恰为 D(X)和D(Y),第三项展开后为

当X、Y 相互独立时,

故第三项为零。

特别地

独立前提的逐项求和,可推广到有限项。

平均数: (表示这组数据个数,表示这组数据具体数值)

方差公式:

标准方差公式(1):

标准方差公式(2):

其中, 

不等式

设随机变量X具有数学期望 ,方差 ,则对于任意正数 ,不等式

成立。这一不等式成为切比雪夫(Chebyshev)不等式 。

其他相关

常用分布的方差

1.两点分布

2.二项分布 X ~ B ( n, p )

引入随机变量Xi (第i次试验中A 出现的次数,服从两点分布)

3.泊松分布(推导略)

4.均匀分布 另一计算过程为

5.指数分布(推导略)

6.正态分布(推导略)

7.t分布:其中X~T(n),E(X)=0;

8.F分布:其中X~F(m,n),

正态分布的后一参数反映它与均值的偏离程度,即波动程度(随机波动),这与图形的特征是相符的

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