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样本方差S²中为什么是乘以1/(n-1)或者说除以n-1?贝塞尔校正,无偏估计

样本方差S²中为什么是乘以1/(n-1)或者说除以n-1?贝塞尔校正,无偏估计

前言:重在记录,可能出错。

先看样本方差的公式如下:

S2=1n-1i=1n(Xi-X¯)2=1n-1(i=1nXi2-nX¯2)

怎么理解这个1/(n-1)?

直观思维里,样本方差应当乘以1/n,但这里并非如此。首先,这个1/(n-1)叫做“贝塞尔校正”,它的存在可以使得样本方差更接近总体方差,也就是无偏估计。那又为什么是用n-1代替n呢?

假设待定的样本方差为:

s2=1ni=1n(Xi-X¯)2

总体方差为E(s²),很好理解,取相当多个不同的样本方差的均值最接近总体方差

E(s2)=E(1ni=1n(Xi-X¯)2)=1nE(i=1n(Xi2-2XiX¯+X¯2))=1nE(i=1nXi2-2X¯i=1nXi+i=1nX¯2)i=1nXi=nX¯=1nE(i=1nXi2-2nX¯2+nX¯2)=1nE(i=1nXi2-nX¯2)=1nE(i=1nXi2)-E(X¯2)=E(i=1n(Xi21n))-(D(X¯)+E2(X¯))=E(X2)-D(X¯)-E2(X¯)1nXi2=D(X)+E2(X)-D(X¯)-E2(X¯)XD(X)=D(X)-D(X¯)=D(X)-1nD(X)=n差之和=n-1nD(X)

此时求得E(s²)与D(X)存在误差,通过乘以n/(n-1)来校正,得

nn-1E(s2)=D(X)=E(nn-1s2)

令S²=n/(n-1)s²,得

S2=1n-1i=1n(Xi-X¯)2

posted @ 2022-07-14 22:32  戈小戈  阅读(1457)  评论(0编辑  收藏  举报