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标准差


标准差 sigma 的概率分布定义为 平方根方差 sigma^2,

sigma=sqrt(<x^2>-<x>^2)
(1)
=sqrt(mu_2^'-mu^2),
(2)

其中 mu=x^_=<x>均值mu_2^'=<x^2> 是第二个 原点矩,并且 <x> 表示 x期望值方差 sigma^2 因此等于第二个 中心矩 (即,关于 均值 的矩),

 sigma^2=mu_2.
(3)

样本方差 样本方差 的平方根对于一组 N 值是样本标准差

 s_N=sqrt(1/Nsum_(i=1)^N(x_i-x^_)^2).
(4)

样本 标准差分布 是一个稍微复杂,但经过充分研究和理解的函数。

然而,与广泛存在的不一致和模棱两可的术语一致,偏差校正方差的平方根有时也称为标准差,

 s_(N-1)=sqrt(1/(N-1)sum_(i=1)^N(x_i-x^_)^2).
(5)

数据列表的标准差 s_(N-1) 的数据列表实现为StandardDeviation[列表].

物理科学家经常使用术语 均方根 作为标准差的同义词,当他们指的是数量相对于给定基线的均方偏差的 平方根

标准差通过其在第二个 中心矩 方面的定义自然而然地出现在数理统计中。然而,一个更自然但远不常见的平均偏差度量,来自 均值 在描述统计中使用的是所谓的 平均偏差

标准差可以为任何具有有限前两阶矩的分布定义,但最常见的假设是基础分布是正态分布。在这种假设下,产生 置信区间 CI 的变量值通常表示为 x_(CI),和

 x_(CI)=sqrt(2)erf^(-1)(CI).
(6)

下表列出了对应于标准差的前几个倍数的 置信区间(再次假设数据是正态分布的)。

范围置信区间
sigma0.6826895
2sigma0.9544997
3sigma0.9973002
4sigma0.9999366
5sigma0.9999994

要找到对应于给定 置信区间 的标准差范围,求解 (5) 关于 n,给出

 n=sqrt(2)erf^(-1)(CI).
(7)
置信区间范围
0.800+/-1.28155sigma
0.900+/-1.64485sigma
0.950+/-1.95996sigma
0.990+/-2.57583sigma
0.995+/-2.80703sigma
0.999+/-3.29053sigma

另请参阅

中心矩, 置信区间, 均值, 平均偏差, , 正态分布, 均方根, 标准差分布, 样本方差, 样本方差分布, 标准误, 方差 在 MathWorld 课堂中探索此主题

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参考文献

Kenney, J. F. 和 Keeping, E. S. "标准差" 和 "标准差的计算" §6.5-6.6 in 数理统计,第一部分,第三版。 Princeton, NJ: Van Nostrand, pp. 77-80, 1962年。

在 Wolfram|Alpha 中引用

标准差

请引用为

Weisstein, Eric W. "标准差。" 来自 MathWorld——一个 Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/StandardDeviation.html

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