数学知识-方差、标准差和标准误

在开始的时候,我们要先明白一个问题。
什么叫做数学期望?
在概率论和统计学中,数学期望(mean)(或均值,亦简称期望)是试验中每次可能结果的概率乘以其结果的总和,是最基本的数学特征之一。它反映随机变量平均取值的大小。
大数定律规定,随着重复次数接近无穷大,数值的算术平均值几乎肯定地收敛于期望值。
方差是这样定义的:
在概率论和统计中,方差是衡量随机变量或一组数据离散程度的度量。

image.png

意思其实就是:
若D(X)较小意味着X的取值比较集中在E(X)的附近,反之,则 X 的取值较分散。
方差和标准差之间的关系
image.png

标准差是 离均差 平方和 平均后 的方根,用σ表示。标准差是方差的算术平方根。
现在有个问题:
既然有了方差来描述变量与均值的偏离程度,
标准差的意义何在?

举个例子:一个班级里有60个学生,平均成绩是70分,标准差是9,方差是81,成绩服从正态分布,那么我们通过方差不能直观的确定班级学生与均值到底偏离了多少分,通过标准差我们就很直观的得到学生成绩分布在[61,79]范围的概率为0.6826,即约等于下图中的34.2%*2

image.png

标准差和标准误差
标准误全称:样本均值的标准误(Standard Error for the Sample Mean), 顾名思义,标准误是用于衡量样本均值和总体均值的差距。
(1)用于衡量样本均值和总体均值的差距有多大?
(2)标准误越小----样本均值和总体均值差距越小
(3)标准误越大----样本均值和总体均值差距越大
标准误用于预测样本数据准确性 ,标准误越小,样本均值和总体均值差距越小,样本数据越能代表总体数据。
对一个总体多次抽样,每次样本大小都为n,那么每个样本都有自己的平均值,这些平均值的标准差叫做标准误。
标准差是单次抽样得到的,用单次抽样得到的标准差可以估计多次抽样才能得到的标准误差
标准误计算例子:

image.png

但是为了得到标准误,我们不可能做很多次科学实验。实际上我们可以做一次样本实验,然后采用估算公式:
image.png

我们用第一组样本估算真实标准误,此样本标准差除以根号n,结果为7.16, 然后把7.16约等为真实的标准误6.33。

一个小问题,我现在也没懂!
为什么计算标准差的时候,要除以 n-1。
如果是算总体的标准偏差,分母就用n,这就是真实的标准偏差,属于描述统计
如果是算样本的标准偏差,无偏估计是n-1,有偏估计是n。毕竟样本只是用来估量总体的情况,属于推论统计,所以利用样本计算总体个体差异性时候通常会保守估计,除以n-1得出来的标准偏差会比除以n的标准偏差来得大。

当然,当样本数量逐步逼近总体数量时,标准偏差的有偏估计和无偏估计的差别就会越来越小,这也符合统计学的本义。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 194,524评论 5 460
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 81,869评论 2 371
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 141,813评论 0 320
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 52,210评论 1 263
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 61,085评论 4 355
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 46,117评论 1 272
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 36,533评论 3 381
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 35,219评论 0 253
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 39,487评论 1 290
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 34,582评论 2 309
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 36,362评论 1 326
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,218评论 3 312
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 37,589评论 3 299
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 28,899评论 0 17
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,176评论 1 250
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 41,503评论 2 341
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 40,707评论 2 335

推荐阅读更多精彩内容