统计学中求方差的方法主要分为两种:总体方差和样本方差。以下是具体步骤和注意事项:
计算平均值(均值)
将所有数据点相加后除以数据个数,公式为:
$$mu = frac{1}{n} sum_{i=1}^{n} x_i$$
其中,$x_i$表示第$i$个数据点,$n$为数据总数。
计算每个数据点与均值的平方差
对每个数据点$(x_i)$减去均值$mu$,然后平方,公式为:
$$(x_i - mu)^2$$
这一步通过平方操作消除正负差值的抵消,确保所有差值均为正数。
求平方差的总和
将所有平方差相加,公式为:
$$sum_{i=1}^{n} (x_i - mu)^2$$
该值反映了数据点与均值的整体离散程度。
除以数据个数
将平方差总和除以数据个数$n$,得到总体方差:
$$sigma^2 = frac{1}{n} sum_{i=1}^{n} (x_i - mu)^2$$
公式中的$sigma^2$表示总体方差。
计算样本均值
与总体方差相同,先求出样本数据的平均值:
$$bar{x} = frac{1}{n} sum_{i=1}^{n} x_i$$
其中,$n$为样本容量。
计算平方差
计算每个数据点与样本均值的平方差:
$$(x_i - bar{x})^2$$
求平方差的总和
将所有平方差相加:
$$sum_{i=1}^{n} (x_i - bar{x})^2$$
。
除以自由度
样本方差的计算需要除以自由度($n-1$),以校正样本均值的偏差:
$$s^2 = frac{1}{n-1} sum_{i=1}^{n} (x_i - bar{x})^2$$