样本方差的简化计算公式

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了样本方差的简化计算公式。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

涉及到样本方差的计算的时候,一般题中会给很多数据,用定义式计算会很麻烦,整理了两个常用计算式,以及回归问题涉及到求 S x x S_{xx} Sxx, S x y S_{xy} Sxy, S y y S_{yy} Syy的总结
定义式
s 2 = 1 n − 1 ∑ i = 1 n ( x i − x ˉ ) 2 s^2=\frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n} (x_{i}-\bar{x})^2 s2=n11i=1n(xixˉ)2,其中 x ˉ \bar{x} xˉ为样本均值

计算式1——已知:样本值平方和&样本均值
s 2 = 1 n − 1 ∑ i = 1 n x i 2 − n x ˉ 2 s^2=\frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n}x_{i}^2-n\bar{x}^2 s2=n11i=1nxi2nxˉ2

计算式2——已知:样本值平方和&样本值的和
s 2 = 1 n ( n − 1 ) [ n ∑ i = 1 n x i 2 − ( ∑ i = 1 n x i ) 2 ] s^2=\frac{1}{n(n-1)} [n\sum_{i=1}^{n} x_{i}^2-(\sum_{i=1}^{n} x_{i})^2] s2=n(n1)1[ni=1nxi2(i=1nxi)2]

推导:

s 2 = 1 n − 1 ∑ i = 1 n ( x i − x ˉ ) 2 = 1 n − 1 ∑ i = 1 n ( x i 2 − 2 x ˉ x i + x ˉ 2 ) = 1 n − 1 ( ∑ i = 1 n x i 2 − 2 x ˉ ∑ i = 1 n x i + ∑ i = 1 n x ˉ 2 ) = 1 n − 1 ( ∑ i = 1 n x i 2 − 2 n x ˉ 2 + n x ˉ 2 ) = 1 n − 1 ( ∑ i = 1 n x i 2 − n x ˉ 2 ) = 1 n ( n − 1 ) ( n ∑ i = 1 n x i 2 − n 2 x ˉ 2 ) = 1 n ( n − 1 ) [ n ∑ i = 1 n x i 2 − ( ∑ i = 1 n x i ) 2 ] \begin{aligned} s^2 &= \frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n} (x_{i}-\bar{x})^2 \\ &= \frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n}(x_{i}^2-2\bar{x}x_{i}+\bar{x}^2) \\ &= \frac{1}{n-1} (\sum_{i=1}^{n}x_{i}^2-2\bar{x}\sum_{i=1}^{n}x_{i}+\sum_{i=1}^{n}\bar{x}^2)\\ &= \frac{1}{n-1} (\sum_{i=1}^{n}x_{i}^2-2n\bar{x}^2+n\bar{x}^2)\\ &= {\color{Red} \frac{1}{n-1} (\sum_{i=1}^{n}x_{i}^2-n\bar{x}^2)} \\ &= \frac{1}{n(n-1)} (n\sum_{i=1}^{n}x_{i}^2-n^2\bar{x}^2) \\ &= {\color{Red} \frac{1}{n(n-1)} [n\sum_{i=1}^{n}x_{i}^2-(\sum_{i=1}^{n}x_{i})^2]} \\ \end{aligned} s2=n11i=1n(xixˉ)2=n11i=1n(xi22xˉxi+xˉ2)=n11(i=1nxi22xˉi=1nxi+i=1nxˉ2)=n11(i=1nxi22nxˉ2+nxˉ2)=n11(i=1nxi2nxˉ2)=n(n1)1(ni=1nxi2n2xˉ2)=n(n1)1[ni=1nxi2(i=1nxi)2]
回归应用
S x x = ∑ i = 1 n ( x i − x ˉ ) 2 = ∑ i = 1 n ( x i 2 ) − ( ∑ i = 1 n x i ) 2 n (由计算式2推出) S_{x x}=\sum_{i=1}^{n}\left(x_{i}-\bar{x}\right)^{2}= \sum_{i=1}^{n}(x_{i}^2)-\frac{{\color{Red}(\sum_{i=1}^{n}x_{i})^2}}{n} \tag{由计算式2推出} Sxx=i=1n(xixˉ)2=i=1n(xi2)n(i=1nxi)2(由计算式2推出)
S y y = ∑ i = 1 n ( y i − y ˉ ) 2 = ∑ i = 1 n ( y i 2 ) − ( ∑ i = 1 n y i ) 2 n S_{yy}=\sum_{i=1}^{n}\left(y_{i}-\bar{y}\right)^{2}= \sum_{i=1}^{n}(y_{i}^2)-\frac{{\color{Red}(\sum_{i=1}^{n}y_{i})^2}}{n} Syy=i=1n(yiyˉ)2=i=1n(yi2)n(i=1nyi)2
S x y = ∑ i = 1 n ( x i − x ˉ ) ( y i − y ˉ ) = ∑ i = 1 n x i y i − ( ∑ i = 1 n x i ) ( ∑ i = 1 n y i ) n S_{xy}=\sum_{i=1}^{n}\left(x_{i}-\bar{x}\right)\left(y_{i}-\bar{y}\right)= \sum_{i=1}^{n}x_{i}y_{i}-\frac{{\color{Red}(\sum_{i=1}^{n}x_{i})(\sum_{i=1}^{n}y_{i})}}{n} Sxy=i=1n(xixˉ)(yiyˉ)=i=1nxiyin(i=1nxi)(i=1nyi)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-520547.html

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