一.方差的概念与计算公式
例1
两人的5次测验成绩如下:
x:
50,100,100,60,50
e(x
)=72;
y:
73,
70,
75,72,70
e(y
)=72。
平均成绩相同,但x
不稳定,对平均值的偏离大。
方差描述随机变量对于数学期望的偏离程度。
单个偏离是
消除符号影响
方差即偏离平方的均值,记为d(x
):
直接计算公式分离散型和连续型,具体为:
这里
是一个数。推导另一种计算公式
得到:“方差等于平方的均值减去均值的平方”,即
,
其中
分别为离散型和连续型计算公式。
称为标准差或均方差,方差描述波动程度。
二.方差的性质
1.设c为常数,则d(c)
=
0(常数无波动);
2.
d(cx
)=c2
d(x
)
(常数平方提取);
证:
特别地
d(-x
)
=
d(x
),
d(-2x
)
=
4d(x
)(方差无负值)
3.若x
、y
相互独立,则
证:记
则
前面两项恰为
d(x
)和d(y
),第三项展开后为
当x、y
相互独立时,
,
故第三项为零。
特别地
独立前提的逐项求和,可推广到有限项。
三.常用分布的方差
1.两点分布
2.二项分布
x
~
b
(
n,
p
)
引入随机变量
xi
(第i次试验中a
出现的次数,服从两点分布)
,
3.泊松分布(推导略)
4.均匀分布
另一计算过程为
5.指数分布(推导略)
6.正态分布(推导略)
~
正态分布的后一参数反映它与均值
的偏离程度,即波动程度(随机波动),这与图形的特征是相符的。
例2
求上节例2的方差。
解
根据上节例2给出的分布律,计算得到
工人乙废品数少,波动也小,稳定性好。
常数的方差计算公式是什么呢
方差用S²表示,平均数用m 表示,则x1,x2,……,xn的方差为
S²=[(x1-m)²+(x2-m)²+……+(xn-m)²]/n