無偏方差為什麼除以n 1

2022-05-18 23:00:49 字數 1689 閱讀 3559

設樣本均值為

,樣本方差為

,總體均值為

,總體方差為

,那麼樣本方差

有如下公式:、

很多人可能都會有疑問,為什麼要除以n-1,而不是n,但是翻閱資料,發現很多都是交代到,如果除以n,對樣本方差的估計不是無偏估計,比總體方差要小,要想是無偏估計就要調小分母,所以除以n-1,那麼問題來了,為什麼不是除以n-2、n-3等等。所以在這裡徹底總結一下,首先交代一下無偏估計。

以例子來說明,假如你想知道一所大學裡學生的平均身高是多少,乙個大學好幾萬人,全部統計有點不現實,但是你可以先隨機挑選100個人,統計他們的身高,然後計算出他們的平均值,記為

。如果你只是把

作為整體的身高平均值,誤差肯定很大,因為你再隨機挑選出100個人,身高平均值很可能就跟剛才計算的不同,為了使得統計結果更加精確,你需要多抽取幾次,然後分別計算出他們的平均值,分別記為:

然後在把這些平均值,再做平均,記為:

,這樣的結果肯定比只計算一次更加精確,隨著重複抽取的次數增多,這個期望值會越來越接近總體均值

,如果滿足

,這就是乙個無偏估計,其中統計的樣本均值也是乙個隨機變數,

就是的乙個取值。無偏估計的意義是:在多次重複下,它們的平均數接近所估計的引數真值。

介紹無偏估計的意義就是,我們計算的樣本方差,希望它是總體方差的乙個無偏估計,那麼假如我們的樣本方差是如下形式:

那麼,我們根據無偏估計的定義可得:

由上式可以看出如果除以n,那麼樣本方差比總體方差的值偏小,那麼該怎麼修正,使得樣本方差式總體方差的無偏估計呢?我們接著上式繼續化簡:

到這裡得到如下式子,看到了什麼?該怎修正似乎有點眉目。

如果讓我們假設的樣本方差

乘以,即修正成如下形式,是不是可以得到樣本方差是總體方差

的無偏估計呢?

則:

因此修正之後的樣本方差的期望是總體方差

的乙個無偏估計,這就是為什麼分母為何要除以n-1。

樣本均值方差為什麼除以n 1

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