方差和标准差(均方差)

方差 和 标准差(均方差)关系密切,这里放在一起介绍

方差

方差,variance ,在概率论和统计学中,衡量 随机变量 或 一组数据 离散程度的度量。

概率论中方差用来度量 随机变量 和其 均值 之间的偏离程度

公式

平均数:

方差公式:

方差公式 简化:

样本方差

在实际项目中,总体均值难以得到时,应用样本统计量替代总体参数,样本方差的计算公式:

注: 样本平均值

为什么要n-1?

除以 n-1 而不是 n,是因为这样能使我们以较小的样本集更好地逼近总体的标准差,即统计上所谓的 “无偏估计”。

例子

X、Y两人的5次测验成绩如下:

X 的测验成绩: 50,100,100,60,50 ,平均成绩为E(X )=72
Y 的测验成绩: 73, 70, 75,72,70 ,平均成绩为E(Y )=72

平均成绩相同,但 X 不稳定,与平均值的偏离大

import numpy as np

x=[50,100,100,60,50 ]
y=[73,70,75,72,70]

x_var=np.var(x)
y_var=np.var(y)

print("x方差:",x_var)
print("y方差:",y_var)

执行结果:

x方差: 536.0
y方差: 3.6

x 和其 均值 之间的偏离程度 更大

缺点

平方 造成量纲的倍数变化,无法 直观反映出 偏离程度

标准差

标准差,Standard Deviation,在中文坏境中也被称为 均方差

由于 方差 是数据的平方,与检测值本身相差太大,难以直观的衡量,所以用方差的算术平方根,就成了标准差

在概率论、统计学中,常作为统计 分布程度 上的测量,能反映一个数据集的 离散程度,标准差越小,这些值偏离平均值就越少

平均数相同的两组数据,标准差未必相同

特性

  • 测量到分布程度的结果为非负数值
  • 与测量资料具有相同单位。

公式

总体标准差:

样本标准差:

样本平均值

例子

接上例子,分别计算 x、y的成绩标准差

import numpy as np

x=[50,100,100,60,50 ]
y=[73,70,75,72,70]

x_std=np.std(x)
y_std=np.std(y)

print("x标准差:",x_std)
print("y标准差:",y_std)

执行结果:

x标准差: 23.15167380558045
y标准差: 1.8973665961010275

废弃

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 不能直观的确定学生成绩 与 成绩平均值 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

感谢:
https://blog.csdn.net/Leyvi_Hsing/article/details/54022612


原文出处:/show_1EF3qVBL6toh.html