方差公式中的分母为(n-1),为什么要减去1,什么是自由度

2020-11-26 13:08:35 字数 4957 阅读 5856

1楼:匿名用户

你说的方差公式应该是样本方差的计算公式,也就是利用n个样本值来分析、估计总体方差的大小。虽然分子是n个离差的平方和,分母是n的话才比较符合人的直观感受,但是数学家发现只有除以n-1得到的样本方差才是总体方差的无偏估计。无偏性、有效性以及相合性是人们在进行参数估计时经常考虑的三大标准。

自由度在三大检验分布中涉及的比较多,直观一点的解释是相互独立的随机变量个数。比如卡方分布:y=x1^2+x2^2+……+xn^2,其中xi独立同分布于标准正态分布,所以它的自由度就是n。

三大检验分布用途十分广泛,实际应用中经常会出现自由度为n-1,n-r等情况。网上解释五花八门,但目前为止我还没找到能让我信服的观点。

用白话解释样本方差为什么要除以n-1而不是n?我知道n-1是自由度,也知道是要进行对总体的无偏估计

2楼:匿名用户

方差用来计算每一个变量(观察值)与总体均数之间的差异除以自由度得到的才是方差,这是定义

而计算样本方差s时,并不知道确定的均值是多少那么就计算其平均值 x拔,即x上的一道横线显然x拔 就是由n个数据经过计算确定的,n个数字相加再除以n,自由度还是1

那么每个数再减去x拔,自由度就是n-1

请点击输入**描述

而μ是确定的常数,相减之后不影响自由度,所以还是n

求方差的时候是需要除以n还是n-1?总体方差为什么要除以自由度而不是除以总数n?

3楼:鱼跃红日

求总体方差要除以n,而求样本方差要除以自由度df=n-1

因为总体的n很大,n≈n-1,二者差异不大,可忽略不计。

统计学的方差 为什么下面是n-1不是n

4楼:匿名用户

可以看到求方差的公式中有均数的存在,在总体均数已知时,可以直接以n作为分母,这样可以得到总体方差的无偏估计。但是总体均数通常是未知的,此时需要以样本均数作为代替,就产生了自由度的概念,此时需要以自由度n-1为分母时才能得到总体方差的无偏估计。望采纳

样本方差公式中为什么要除以(n-1)而不是n呢?谁能讲讲其中的奥妙???

5楼:匿名用户

^总体方差为σ,均值为μ

s=[(x1-x)^2+(x2-x)^2....+(xn-x)^2]/(n-1)

x表示样本均值=(x1+x2+...+xn)/n

设a=(x1-x)^2+(x2-x)^2....+(xn-x)^2

e(a)=e[(x1-x)^2+(x2-x)^2....+(xn-x)^2]

=e[(x1)^2-2x*x1+x^2+(x2)^2-2x*x2+x^2+(x2-x)^2....+(xn)^2-2x*xn+x^2]

=e[(x1)^2+(x2)^2...+(xn)^2+nx^2-2x*(x1+x2+...+xn)]

=e[(x1)^2+(x2)^2...+(xn)^2+nx^2-2x*(nx)]

=e[(x1)^2+(x2)^2...+(xn)^2-nx^2]

而e(xi)^2=d(xi)+[e(xi)]^2=σ+μ

e(x)^2=d(x)+[e(x)]^2=σ/n+μ

所以e(a)=e[(x1-x)^2+(x2-x)^2....+(xn-x)^2]

=n(σ+μ)-n(σ/n+μ)

=(n-1)σ

所以为了保证样本方差的无偏性

s=[(x1-x)^2+(x2-x)^2....+(xn-x)^2]/(n-1)

e(s)=(n-1)σ/(n-1)=σ

6楼:礼赫符成荫

e(s^2)=∑(xi-x)/(n-1)=方差是无偏估计

而e(s^2)=∑(xi-x)/n不等于方差有偏差所以除以n-1

7楼:匿名用户

样本方差与样本均值,都是随机变量,都有自己的分布,也都可能有自己的期望与方差。取分母n-1,可使样本方差的期望等于总体方差,即这种定义的样本方差是总体方差的无偏估计。 简单理解,因为算方差用到了均值,所以自由度就少了1,自然就是除以(n-1)了。

再不能理解的话,形象一点,对于样本方差来说,假如从总体中只取一个样本,即n=1,那么样本方差公式的分子分母都为0,方差完全不确定。这个好理解,因为样本方差是用来估计总体中个体之间的变化大小,只拿到一个个体,当然完全看不出变化大小。反之,如果公式的分母不是n-1而是n,计算出的方差就是0——这是不合理的,因为不能只看到一个个体就断定总体的个体之间变化大小为0。

8楼:匿名用户

看看课本吧...写的很详细

为什么样本方差的分母是 n-1

9楼:云南万通汽车学校

因为n-1是无偏估计,

n是有偏估计

自由度也可以解释,不是有n个与均值偏差的平方和吗?正好这n个表达式之和等于0,也就是说本来n维自由度的,受限于一个条件。所以变成了n-1维了。

另外楼上说的无偏性最为根本,才是修正的根本原因。

还有一点,正是因为无偏的缘故,大样本情况下,除以n-1和n结果偏差不大,所以要追求性质更好的那个估计了。

10楼:何涵昊

其实很容易理解,下面给出推理过程。满意请采纳,谢谢!

老师你好,请问为什么样本方差自由度是n-1而不是n?

11楼:风雨答人

因为求方差所使用的均值在两个样本之间,把原来这两个样本之间的差距变成两个样本与均值的差,相当于多出一个,所以要减1。

12楼:羽春揭秋

由于则在求离差平均和时,

只有n-1

个数据可以自由取值,

所以自由度为

n-1.

样本方差的分母用

n-1,其原因可以从多方面来解释.

从实际应用的角度看,当我们用样本方差

估计总体方

差σ2时,是σ2

的无偏估计量....

为什么自由度是n-1呢,不是n吗 50

13楼:爱吃脖子

统计学中自由度为什么是 n-1的原因:

一、基本概念

1、总体方差

假设有n个数据,其均值为μ,那么这n个数据的方差为

也就是说,每个数与均值的差的平方的期望,就是这些数的方差。

2、样本方差

假设总体为n,从中抽取n个数作为一个样本。其均值为k,则样本方差为

3、无偏估计

无偏估计的含义是,如果一个估计量的数学期望等于被估计参数的真实值,那么称此估计量是被估计参数的无偏估计。

那么对于样本方差与总体方差来说,指的就是样本方差的期望等于总体方差。也就是说从总体中不断的进行抽取(而不是仅抽取一次),当抽取的次数足够多时,就可以认为,样本方差的期望等于总体方差。

二、公式推导

下面就来推导样本方差(n-1自由度)是总体方差的无偏估计的原理。

首先,假设样本方差计算公式的分母为n,即

将其,可得

上面得到的是分母为n的样本方差,接下来计算它的期望,即

而均值k的抽样分布方差与总体方差的关系是

将其代入上式,可得样本方差的期望为

接下来计算分母为n-1的样本方差的期望,即

上面的公式恰好说明分母为n-1的样本方差的期望就等于总体的方差,因此说样本方差是总体方差的无偏估计。

扩展资料

自由度指的是用样本量来估计总体参数时,样本中可以自由取值的个数。当用样本方差来估计总体方差时,由计算公式可知,需要先求得样本的平均值k。

假设样本有n个数据,那么当k确定时,只需要知道n-1个值,自然能求出最后一个值。也就是说,只有n-1个值是可以自由变化的。而方差就是衡量与均值的变化情况,因此计算时分母自然为n-1,而不是n。

自由度是n-1这与统计推论有关,当用样本变异量来估计母体变异量时,为了避免估计上的偏差,必须要除以n-1。这个除以n-1而不是除以n的方法唤作「贝索校正」(bessel’s correction)。

14楼:匿名用户

在估计总体的方差时,使用的是离差平方和。只要n-1个数的离差平方和确定了,方差也就确定了;因为在均值确定后,如果知道了其中n-1个数的值,第n个数的值也就确定了。这里,均值就相当于一个限制条件,由于加了这个限制条件,估计总体方差的自由度为n-1。

15楼:匿名用户

样本均值x拔是约束条件,因为xn=nx拔-∑(i=1 n-1)xi,即当x1~xn-1确定以后,xn一定能通过约束条件x拔确定,说明xi-x拔(i=1,2,...,n)不相互独立,因此加一个约束条件后自由度为n-1。

若将样本均值x拔换成总体均值μ,变成标准正态分布,则自由度为n

样本方差公式n-1的奥妙

16楼:匿名用户

^你是高中生还是大学生呀

d(x)=d((x1+x2+...+xn)/n)=d(x1+x2+...+xn)/n^2

=[d(x1)+d(x2)+...+d(xn)]/n^2=nσ2/n^2

=σ2/n

首先,用真正的(xi-μ)^2来看,方差本应该是与μ的差,而不是样本均值的差,增加一个数,就多一个(xi-μ)^2,n个数据,这n个数据与μ是无关的,就该是n个这相加后除n。也就是自由度是n

但是,用样本均值来减,从这来看x1+x2+...+xn=nx,这个地方也就是说n个数据与x相关,这就少了一个自由度,从而,用(xi-x)^2计算时,会相当少了一个原本(xi-μ)^2。故除n-1。

其实这讲得也不太准确,我也不知道怎么说好。

主要还是x1+x2+...+xn=nx,这个计算出的x,xi-x这所有相加为0,也就是少了个了,少了什么,我也不知怎么说,自己想吧

17楼:匿名用户

因为自己减自己的那个(那个肯定为0了)要从分母中扣掉,所以要n-1