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標準差


標準差 sigma 的機率分佈定義為 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> 是第二個 原點矩,並且 <x> 表示 x期望值方差 sigma^2 因此等於第二個 中心矩 (即,關於 均值 的矩),

 sigma^2=mu_2.
(3)

樣本方差 樣本方差 的平方根對於一組 N 值是樣本標準差

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

樣本 標準差分佈 是一個稍微複雜,但經過充分研究和理解的函式。

然而,與廣泛存在的不一致和模稜兩可的術語一致,偏差校正方差的平方根有時也稱為標準差,

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

資料列表的標準差 s_(N-1) 的資料列表實現為StandardDeviation[列表].

物理科學家經常使用術語 均方根 作為標準差的同義詞,當他們指的是數量相對於給定基線的均方偏差的 平方根

標準差透過其在第二個 中心矩 方面的定義自然而然地出現在數理統計中。然而,一個更自然但遠不常見的平均偏差度量,來自 均值 在描述統計中使用的是所謂的 平均偏差

標準差可以為任何具有有限前兩階矩的分佈定義,但最常見的假設是基礎分佈是正態分佈。在這種假設下,產生 置信區間 CI 的變數值通常表示為 x_(CI),和

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

下表列出了對應於標準差的前幾個倍數的 置信區間(再次假設資料是正態分佈的)。

範圍置信區間
sigma0.6826895
2sigma0.9544997
3sigma0.9973002
4sigma0.9999366
5sigma0.9999994

要找到對應於給定 置信區間 的標準差範圍,求解 (5) 關於 n,給出

 n=sqrt(2)erf^(-1)(CI).
(7)
置信區間範圍
0.800+/-1.28155sigma
0.900+/-1.64485sigma
0.950+/-1.95996sigma
0.990+/-2.57583sigma
0.995+/-2.80703sigma
0.999+/-3.29053sigma

另請參閱

中心矩, 置信區間, 均值, 平均偏差, , 正態分佈, 均方根, 標準差分佈, 樣本方差, 樣本方差分佈, 標準誤, 方差 在 課堂中探索此主題

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參考文獻

Kenney, J. F. 和 Keeping, E. S. "標準差" 和 "標準差的計算" §6.5-6.6 in 數理統計,第一部分,第三版。 Princeton, NJ: Van Nostrand, pp. 77-80, 1962年。

在 中引用

標準差

請引用為

Weisstein, Eric W. "標準差。" 來自 ——一個 Wolfram 網路資源。 https://mathworld.tw/StandardDeviation.html

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