樣本方差公式是如何推導出來的?

時間 2021-05-08 05:47:11

1樓:

佔坑。紀念一下我跟我學心理的室友艱難地講懂了這個n-1的問題。

懶惰的我居然現在才回答。

事情是這樣的,我室友高中學文科,大學學心理,大一學心理統計知道了這個n-1的公式問我這是為什麼,我當時哼哧哼哧半天也沒想出來,一年後又提起這件事,我這回決定怎麼著也要講明白了,於是乎,我先翻出了課本的公式,方便起見就盜一下前面的知乎答主的公式截圖:

(1)我首先跟我室友捋了一下,方差的定義是

(2)是跟你的取樣無關的,是乙個確定的數值。(unknown but determined)

她大學學的除以n-1的公式 是乙個estimator,是一種利用樣本的資訊推測(2)的手段,(2)是我們的目的。

有一種評判這個手段好不好的方法就是看看是不是unbiased。(3)是random的,每次算出來的具體的數值都跟那一次的取樣相關,每一次可能算出不一樣的數,那怎麼評判這個手段是否unbiased呢?

截圖中(1)的長長的式子就是在證明(3)的期望等於(2),以此明(3)是乙個unbiased的estimator。倘若把(3)中的n-1替換為n,將會biased。(1)證明了:

所以我們選擇n-1。

推導(1)的倒數第二步的時候用到了

要明白(4)先要解釋為什麼

和 好的這兩件事我相信聰明的大家都很明白,可我的文科生室友不明白啊!

然後我又要複習方差的定義了

拿著這個定義把前面的(5)和(6)證了一遍,,

問題又來了,我的傻白甜室友並沒有學過公式

所以在把(2)代入(5)的時候, 對她來說並不是顯然的。

好的,那我們就一起來證明(7)吧。

我給我室友科普了一下條件概率

我本以為一切都已經結束了!結果我的室友並不明白為什麼常數可以拿出來——也就是說她不知道這個公式

其實前面幾乎每一步也都建立在這個公式之上,只是一開始我預設她懂了QAQ

好吧,我給室友科普了期望的定義 (咱們忽視離散的情況)然後我弱弱地問室友你學過微積分麼。。

她沒學過!沒學過啊啊啊啊!!

我已經快絕望了,但還是堅持給她證明完了(8)

關於x+y為啥可以拆開乙個乙個算,我生動形象地跟她解釋了,積分就相當於算函式的曲線底下的面積嘛==

來,小朋友,你來隨便畫兩條曲線,在右邊畫它們加起來的一條曲線,咱們把我們要計算的體積切成乙個乙個小矩形,,是不是很神奇,左邊的兩個小矩形加起來剛好是右邊的小矩形(ORZ

然後我們來化簡第一項

同理第二項就是E(Y)啦!(8)證明完畢!

至此一切都理清楚了~~~以防有不明白的把(2)的證明再寫一遍:

我算是明白為什麼高中的時候問數學老師為什麼n-1老師不告訴我了!!

我室友也明白了為什麼心理統計的老師說,統計就是背就可以了!!

原來有些顯然的事情,對沒有基礎的人來說,真的一點都不顯然呀!

2樓:

大概看了下題主不太贊同的點,那我們這麼說如何...對於給定的n,瘋狂的重複進行抽取n個樣本的事情(就是平均嘛),對於每組n個樣本我們都能求乙個樣本的均值和方差。然後這些x組選取n個樣本的情況,求這個x個均值的期望什麼的...

即 .或者更直接的說,你的 都是滿足分布的,憑啥加起來除個n就不是隨機變數了呢...

3樓:豪不二

樣本X是隨機變數,所以「\mu_ = f(X),f是乙個確定的函式。因為X是已知的,f(X)就是乙個確定的數。」這句話是有問題的, 後面所說的硬幣問題,給的只是一組樣本觀測值,概念混淆了,@bhuztez 確實鑽進牛角尖了, @王贇 Maigo 的答案我看著沒毛病,不過我在想這裡證的僅僅是正態分佈,怎麼證明一般性

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